“核—壳”型诊断治疗系统的构建及其在肿瘤声动力—化疗联合治疗中的应用

【摘要】肿瘤是危害人类生命健康的主要疾病之一,其治疗一直是医药研究领域的难题。影响治疗效果的原因主要有：载体的体内过程难以实时监测、肿瘤多药耐药(MDR)、载体靶向性不够等。为克服以上多种问题,多功能诊断治疗(Theranostics)系统开始出现,这种新型系统构建在纳米平台之上,整合利用多种技术,为肿瘤的监测及个体化治疗提供了可能。本课题利用Stober法构建了具有Fe304及NaYF4:Er3+/Yb3+核和Ti02壳的多功能纳米复合物(dual-core@shellnanocomposites,DCSNCs)。为进一步提高其稳定性及靶向效果,利用透明质酸(HA)对DCSNCs进行修饰构建了HA-DCSNCs。所制备的载体对阿霉素(DOX)具有良好的负载能力,并能实现pH梯度释放。此外,该载体还可实现磁靶向药物传递、体内实时成像、声动力治疗(SDT)多种功能。在实验过程中,我们还发现Fe304具有良好的光热性能,本研究同时也对该性能进行了系统的评价。课题首先采用水热法制备了形状规则、分散性能良好的磁性Fe304纳米粒,并使用羧甲基壳聚糖(CMCTS)对其进行修饰(Fe3O4@CMCTS),TEM、TGA及红外光谱结果证明CMCTS已成功包裹。采用MRI、紫外光谱研究了Fe3O4@CMCTS的横向弛豫率(r2)及吸光度等理化性质。以]HAuNS作为参照考察了Fe3O4@CMCTS的体外光热效果及细胞毒性,结果表明,Fe3O4@CMCTS的光热性能与HAuNS相当,但Fe3O4@CMCTS毒性远低于Fe304@CMCTS。体外抗肿瘤效果显示,经过照射后Fe3O4@CMCTS可完全抑制肿瘤细胞的生长。体内注射后,MRI及活体成像研究表明Fe3O4@CMCTS可浓集于肿瘤部位,并可长时间维持较高浓度,808nm激光照射后,肿瘤部位温度升高至52℃,肿瘤组织完全坏死。第二,采用水热法合成了水溶性的Er3+/Yb3+及Tm3+/Yb3+掺杂的NaYF4:Er3+/Yb3+与NaYF4:Tm3+/Yb3+上转换纳米粒,TEM结果表明,水热反应时间应控制在8h以内。XRD结果显示,NaYF4纳米粒为立方相结晶。荧光测定结果显示,两种纳米粒均具有较高的光转换效率,在低功率激光激发下即可产生较强的大于650nm的荧光,可用于体内成像。MTT结果表明,NaYF4纳米粒无明显细胞毒性。在上述合成的基础上,利用Stober水解法制备了具有Fe3O4、NaYF4内核及TiO2壳的多功能纳米复合物(DCSNCs):NaYF4-Fe3O4@TiO2。通过物理吸附将HA修饰于DCSNCs表面(HA-DCSNCs),以增加载体的靶向性和稳定性。HA-DCSNCs对阿霉素的负载及释放均表现出明显的pH敏感性,这种pH敏感释放将有利于纳米粒在肿瘤部位发挥细胞毒性作用。第三,对HA-DCSNCs-DOX及其介导的SDT抗肿瘤效果进行了体外评价。结果显示HA-DCSNCs介导的SDT具有明显的细胞毒性,而空白HA-DCSNCs对细胞存活率无影响,载药HA-DCSNCs-DOX经超声后表现出更强的细胞毒性,说明两者联合应用可产生协同抗肿瘤作用。进一步研究显示,HA-DCSNCs介导的SDT可促进细胞的早期凋亡,SDT与DOX联合应用可提高晚期凋亡和坏死细胞的比例。HA-DCSNCs介导的SDT抗肿瘤作用机制研究发现,HA-DCSNCs在超声作用下可生成大量ROS,其抗肿瘤作用主要由ROS产生。最后,以S180肉瘤为研究对象,考察了HA-DCSNCs-DOX及其介导SDT体内抗肿瘤效果。尾静脉注射后,HA-DCSNCs-DOX表现出显著的肿瘤靶向能力,并能长时间滞留于肿瘤内部。体内治疗效果显示,HA-DCSNCs-DOX与超声联用可显著抑制肿瘤生长,肿瘤体积逐渐缩小,最终几乎消失,免疫组化结果显示肿瘤组织已坏死。相比之下,其他治疗组肿瘤仍缓慢生长,肿瘤组织部分坏死。此外,HA-DCSNCs-DOX表现出良好的上转换成像性能,可用于体内成像。以上结果表明,HA-DCSNCs可用于生物成像及靶向药物传递,同时说明SDT与化疗联合应用具有良好的应用前景。
【作者】沈松；
【导师】金一；
【作者基本信息】浙江大学，药剂学，2014，博士
【关键词】上转换发光；磁靶向；声动力治疗；光热治疗；联合治疗；诊断治疗学；

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