介孔二氧化硅药物传输系统的仿生构建与性能

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化疗在癌症治疗中占据重要地位,但化疗药物在杀伤癌细胞的同时,也会造成正常细胞和组织损伤。通过构建癌细胞靶向的药物传输系统(DDS),可以实现对癌细胞的“精准”杀伤,从而降低药物的毒副作用。介孔二氧化硅纳米颗粒(MSN)因药物负载能力和适应性强、易表面修饰等特点而成为近年来药物载体的研究热点。但报道表明,基于MSN的DDS依然存在生物安全性、血液长循环性、特异靶向性不足或不能兼顾等问题。本文在负载阿霉素(DOX)的MSN表面包覆仿贻贝粘附蛋白聚多巴胺(PDA),抑制DOX从介孔孔道中自由释放,并以PDA为介导层结合仿细胞膜聚合物及靶向配体,构建了一系列兼顾生物安全性、靶向性和药物控释能力的DDS,为化疗药物载体的构建提供了新的策略。论文主要研究内容如下:(1)仿贻贝粘附聚多巴胺修饰MSN载体的制备及性能研究。选择界面法合成MSN,经MSN负载DOX的工艺优化及表面包覆PDA,制得数均粒径为105.1 nm、孔体积峰值孔径由5.1 nm减小到3.0 nm、载药率为12.9%的DOX·MSN@PDA载药系统。DOX·MSN@PDA在p H 7.4的PBS溶液中96 h的释药率为16.3%,比DOX·MSN降低73.5%,药物缓释性能良好;而在模拟癌细胞酸性环境p H 5.0的PBS溶液中,96 h的释药率高达92.8%。该工作为后续构建性能良好的DDS提供了基础。(2)仿细胞膜及叶酸配体修饰MSN载药系统的构建及性能研究。制备了含仿细胞膜磷酰胆碱基团和活性酯基团的共聚物PMEN及氨基化叶酸FA-NH2,经在MSN@PDA表面依次接枝双羧基PEG、锚定PMEN及偶联FA的制备探索,构建了DOX·MSN@PDA@PEG-FA/PMEN载药系统及其空白载体。MSN@PDA@PEG-FA/PMEN载体对He La细胞摄取率比L929细胞高5.06倍,靶向作用显著。DOX·MSN@PDA@PEG-FA/PMEN载药系统在p H 5.0的PBS溶液中96 h的释药率为29.3%,相比DOX·MSN@PDA的92.8%降低了68.4%,药物缓释性能突出。其对L929细胞的毒性(IC50=12000μg/m L)比游离DOX(IC50=3.7μg/m L)降低3200倍,而对He La细胞的毒性(IC50=9.5μg/m L)与游离DOX的毒性(IC50=4.4μg/m L)相近。(3)智能释药MSN载药系统的构建及性能研究。制备了含双硫键的氨基化叶酸FA-S-S-NH2,经MSN@PDA表面依次锚定PMEN、接枝3,3’-二硫二丙酸(DDA)及偶联FA-S-S-NH2的制备探索,构建了DOX·MSN@PDA@PMEN/DDA-S-S-FA载药系统及其空白载体。MSN@PDA@PMEN/DDA-S-S-FA载体被He La细胞摄取率比L929细胞高5.15倍,肿瘤细胞靶向性突出。DOX·MSN@PDA@PMEN/DDA-S-S-FA载药系统在p H 5.0的PBS溶液中96 h释药率仅为28.7%,而在模拟癌细胞胞液(p H5.0含10 m M GSH的PBS溶液)环境中达到68.5%,环境响应性药物控释能力良好。其对L929细胞毒性(IC50=8000μg/m L)极低,表现出良好的生物安全性,但对Hela细胞的毒性(IC50=2.5μg/m L)增大,高于游离DOX(IC50=4.4μg/m L),癌细胞杀伤效率较高。(4)双重靶向及智能释药多功能MSN载药系统的构建及性能研究。通过在含双硫键的DDS分子链端同步偶联FA和c RGD靶向配体,构建了DOX·MSN@PDA@PMEN/DDA-FA/c RGD载药系统及其空白载体。MSN@PDA@PMEN/DDA-FA/c RGD载体被He La细胞摄取率比L929细胞高5.48倍,对He La细胞的靶向选择性优于MSN@PDA@PMEN/DDA-S-S-FA载体。DOX·MSN@PDA@PMEN/DDA-FA/c RGD载药系统在模拟癌细胞胞液环境中释药率达到71.4%,对L929细胞的IC50提高到9000μg/m L,对Hela细胞IC50为2.3μg/m L。其在癌细胞内的释药速率和对癌细胞的毒性均高于DOX·MSN@PDA@PMEN/DDA-S-S-FA单靶向载药系统。DOX·MSN@PDA@PMEN/DDA-FA/c RGD载药系统具有生物毒性低、癌细胞双重靶向、癌细胞内智能释药及对Hela细胞的杀伤效率高的优点,在抗癌领域具有较好的应用前景。
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