多功能聚合物囊泡用于蛋白质的高效包裹及肝靶向的细胞内释放

摘要

由双亲性聚合物自组装形成的聚合物囊泡具有被疏水性膜和外界隔离开的亲水性内腔、能包裹亲水性和疏水性药物，且其稳定性高、壁膜性质可调，已成为一类重要的蛋白质药物载体，在肿瘤治疗上具有巨大潜力。在本论文中，我们设计制备了肝癌靶向、还原敏感、具有不对称膜结构的生物可降解聚合物囊泡用于蛋白质的高效包裹及肝癌细胞内的释放。该囊泡基于偶联半乳糖的聚乙二醇-聚己内酯（Gal-PEG-PCL）（提供肝靶向性）、PEG-PCL-聚甲基丙烯酸二乙氨基乙酯（PEG-PCL-PDEA）（形成具有不对称膜的囊泡、高效装载蛋白和内涵体逃逸）和PEG-SS-PCL（提供还原敏感性）三个组分。我们系统地研究了囊泡体系中PEG-SS-PCL的含量及Gal-PEG-PCL的含量对囊泡的粒径、还原敏感性、蛋白质药物的包裹量和释放速度，或是细胞内吞和抗癌活性等方面的影响。在第二章我们主要研究了由PEG-PCL-PDEA/PEG-SS-PCL组成的两组分囊泡。研究发现，囊泡的粒径随着PEG-SS-PCL含量由0增加至100%而由95.5纳米增加到210.2纳米。由于囊泡内表面的PDEA链段的质子化，使其与蛋白质之间有着强静电相互作用，所以该囊泡对蛋白质牛血清蛋白（BSA）、细胞色素C（CC）和卵清蛋白（OVA）的包封率高（达90%）。体外释放实验表明，随着PEG-SS-PCL含量的增多，蛋白质释放速度加快，说明蛋白质能够可控释放。更可贵的是，释放出来的蛋白质仍然保持了其生物活性。共聚焦激光显微镜（CLSM）结果表明，蛋白质能够被运送到癌细胞的细胞质中，且细胞质中蛋白质的量随PEG-SS-PCL含量的增多而增加。为了进一步增强蛋白质药物的抗肿瘤效果，第三章我们研究了Gal-PEG-PCL含量不同的肝靶向聚合物囊泡。MTT实验结果表明，装载CC的靶向囊泡在和HepG2肝癌细胞孵育48小时后，随Gal-PEG-PCL含量由0增至10、20、30和40 wt.%，HepG2细胞的存活率也从81.9%降低到60.6%、49.5%、42.2%和31.5%，揭示了该囊泡的肝靶向性随着Gal比例的增加而逐渐增强。加入自由的半乳糖的抑制实验和CLSM观察结果都验证了该肝靶向囊泡通过半乳糖和ASGP-R的受体介导机制靶向进入HepG2细胞。特别值得关注的是，装载了天然免疫细胞的细胞凋亡介导蛋白颗粒酶B（GrB）的靶向囊泡对HepG2细胞造成显著的靶向性的细胞凋亡（半致死量为2.7 nM）。所以，该肝癌靶向、还原敏感、具有不对称膜结构的生物可降解聚合物囊泡为高效蛋白质的包裹及肝癌细胞内释放提供了理想的平台。

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第一章 聚合物囊泡用于蛋白质药物的输送

1.1 引言

1.2 聚合物囊泡概述

1.3 生物可降解聚合物囊泡

1.4 刺激敏感聚合物囊泡

1.5 具有不对称膜结构的聚合物囊泡

1.6 膜内带电荷的聚合物囊泡

1.7 靶向聚合物囊泡

1.8 聚合物囊泡的应用

1.9 聚合物囊泡作为蛋白质载体

参考文献

第二章 还原敏感、具有不对称膜结构的生物可降解聚合物囊泡用于蛋白质的高效包裹和可控细胞内释放

2.1 简介

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 小结

参考文献

第三章 肝癌靶向、还原敏感的具有不对称膜结构的聚合物囊泡包载治疗性蛋白质高效诱导癌细胞凋亡

3.1 简介

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

参考文献

第四章 结论及展望

4.1 结论

4.2 展望

攻读硕士学位期间本人出版或公开发表的论著、论文

致谢