协同化疗和光热治疗的氧化石墨烯主动靶向纳米载药系统的研究

摘要

近年来，癌症已经成为威胁人们生命安全的重大疾病，发病率和死亡率逐年上升，因此，对于癌症治疗的研究日益迫切。而目前癌症的治疗方法主要有手术治疗、化学治疗、放射线治疗、光疗、免疫治疗。化疗是临床上常用的治疗方式，但化疗时为了达到治疗效果，需多次重复给药，且在体内全身分布，容易引起较大的毒性反应。多柔比星(DOX)是常用的细胞毒类抗肿瘤药物，但严重的毒副反应如心脏毒性等限制了进一步应用。光热治疗由于其微创等优点，也受到越来越多的关注。IR820是一类有机染料物质，可以用于光热治疗的研究，但是体内的非特异性分布限制了进一步应用。因此，开发出有效的具有靶向作用的药物载体是十分重要的。
　　氧化石墨烯(GO)是一类新型的无机纳米载体，由于具有大的比表面积、一定的光热效果等已经受到了广泛关注。但在生理性溶液中易聚沉的特性限制了其在药物载体方面的应用，因此需要对GO进行功能化修饰。非共价修饰简便易操作，不引入化学试剂，能最大程度的保持GO的功能和性质，因此受到广泛关注。环境敏感的药物递送系统在血液循环中保持稳定，而在肿瘤部位的高谷胱甘肽(GSH)或低pH等条件下敏感性释放药物，因此能减少药物的毒副作用。而以叶酸(FA)和乳糖酸(LA)为配体的主动靶向系统能使药物浓集于靶区，增加药物在肿瘤细胞内浓度提高疗效，同时减少药物的毒副作用。
　　因此，本课题首次合成了氧化还原敏感的聚合物前药分子，并将其作为稳定剂和靶向分子PEG-FA通过非共价共同修饰到GO表面，获得主动靶向的氧化还原敏感的GO/PP-SS-DOX/PEG-FA纳米复合物体系，并对其进行一系列表征。为了解决单一化疗药用量大、毒副作用大的问题，本课题首次合成IR820-LA前药分子，并将其作为稳定剂、光热剂和靶向分子非共价修饰GO，并将化疗药物DOX吸附到GO表面，获得主动靶向pH敏感的光热化疗联合治疗的药物递送系统，并对其评价。主要内容如下:
　　(1)首次合成氧化还原敏感的聚合物前药PP-SS-DOX，并将其和靶向分子PEG-FA通过非共价修饰到GO表面，获得了GO/PP-SS-DOX/PEG-FA纳米复合物。透射电镜(TEM)和动态光散射仪(DLS)结果表明，该纳米复合物仍具有片层结构，粒径合适且粒径分布范围较窄。体外释放结果表明，该纳米复合物具有明显的氧化还原敏感性，且与一般GO递送系统相比，释药更完全。体外细胞结果表明，肿瘤细胞可以通过叶酸受体(FR)介导的内吞作用摄取细胞，提高细胞内DOX浓度，提高抗肿瘤效果，同时减少对正常细胞的毒副作用。体内抑瘤结果显示，给药组均具有一定的抑瘤效果，而GO/PP-SS-DOX/PEG-FA纳米复合物的抑瘤效果明显高于其他对照组，且体重变化结果和H&E染色结果表明，DOX具有一定的系统毒性和心脏毒性，而GO/PP-SS-DOX/PEG-FA纳米复合物能减轻化疗药DOX的毒副作用。
　　(2)首次合成了IR820-LA前药分子，并作为稳定剂、光热剂和靶向分子非共价修饰GO，将其与化疗药物DOX共同通过非共价键吸附到GO表面，获得了GO/DOX/IR820-LA纳米复合物。TEM和DLS结果显示，GO仍保持片层和褶皱结构，具有合适的纳米级粒径，且粒径分布范围较窄。体外释放结果表明，该纳米复合物具有良好的缓释性和pH敏感性。体外升温实验表明该纳米复合物具有良好的光热增强的升温效果，可用作光热治疗的研究。体外细胞实验结果表明，该纳米复合物具有良好的光热和化疗联合增强的细胞毒性。体内荧光成像表明该纳米复合物具有良好的靶向效果，能聚集在肿瘤细胞。体内升温实验表明该纳米复合物聚集在肿瘤细胞且具有良好的升温效果。体内抗肿瘤实验结果表明，该纳米复合物对肿瘤生长具有明显的抑制作用，同时也能减少DOX的毒副作用如心脏毒性和系统毒性。
　　综上所述，本课题制备的基于GO的主动靶向系统，具有良好的体内外抗肿瘤效果，制备的纳米复合物具有良好的应用前景。

目录

声明

摘要

符号说明

前言

1 癌症治疗

1．2 化学治疗

1．3 光热治疗

1．4 化疗与光热联合治疗

2 GO概述

2．1 GO的结构

2．2 GO的功能化修饰

2．3 GO的毒性

2．4 GO的生物学应用

3 环境响应型载药系统

3．1 pH敏感型载药系统

3．2 氧化还原敏感型载药系统

4 主动靶向系统

5 本课题设计思路

实验仪器与材料

1 实验仪器

2 实验材料

第一章 基于GO的氧化还原敏感的主动靶向纳米体系的构建、表征和评价

1 实验方法

2 结果与讨论

二 GO／PP-SS-DOX／PEG-FA纳米复合物的制备和表征

1 实验方法

2 结果与讨论

三 GO／PP-SS-DOX／PEG-FA纳米复合物的体内外抗肿瘤实验

1 实验方法

2 结果与讨论

四 本章小结

第二章 基于GO光热联合化疗的主动靶向纳米系统的构建、表征和评价

1 实验内容

2 结果与讨论

二 GO／DOX／IR820-LA纳米复合物的制备和表征

1 实验内容

2 结果与讨论

三 GO／DOX／IR820-LA纳米复合物的体内外抗肿瘤实验

1 实验方法

2 结果与讨论

四 本章小结

全文结论

参考文献

致谢

硕士期间发表的学术论文