论文部分内容阅读
肿瘤严重危害着人类健康,如何实现肿瘤的早期诊断及提高治疗疗效是目前世界公共卫生的主要难题之一。纳米材料由于其较小的尺寸和较大的比表面积,在肿瘤的诊断和治疗中展现出独特的优势。多肽基纳米材料主要是指结构中含有多肽的纳米材料,由于多肽是生物体的内源性物质,生物相容性良好,因此多肽基纳米材料往往具有广阔的体内应用前景。本文采用多肽基纳米材料,构建了新型肿瘤诊断和治疗的纳米系统,为临床肿瘤诊疗提供新的选择。首先制备了负载荧光染料吲哚菁绿(Indocyanine Green,ICG)同时标记放射性核素125I的多肽聚合物体系PEG-PTyr(125I)-ICG NPs用于肿瘤的多模态成像诊断。通过三步化学反应合成两亲性二嵌段多肽聚合物PEG-PTyr(125I)-ICG。通过溶液交换法制备多肽聚合物纳米粒PEG-PTyr(125I)-ICG NPs(以下简称纳米粒)。透射电镜照片显示,PEG-PTyr(125I)-ICG NPs具有均匀的球形微观形貌。通过动态光散射(Dynamic Light Scattering,DLS)检测结果显示,其粒径为58.5± 3.1 nm。通过与游离ICG对比,负载于纳米粒上的ICG保持了其原有的光学性质及光热转化性能。将纳米粒分别与血清、牛血清白蛋白(Albumin from Bovine Serum,BSA)共孵育后,通过DLS检测其粒径分布变化情况,结果显示纳米粒的结构稳定性良好。经激光照射后,比较纳米粒和游离ICG的紫外-可见最大吸收峰变化情况,结果显示纳米粒的光学稳定性较游离ICG显著提高。将纳米粒与小鼠血浆共孵育,通过放射性薄层色谱检测证明纳米粒的放射性核素标记稳定性良好。将纳米粒和游离ICG分别与肿瘤细胞共孵育,通过倒置荧光显微镜观察细胞内的荧光强度,结果显示相较于游离ICG,纳米粒更容易被细胞摄取。将纳米粒与肿瘤细胞及不同的胞吞抑制剂共孵育,通过流式细胞仪检测细胞内的ICG荧光强度,结果显示细胞摄取纳米粒的过程是能量依赖型的,主要的途径是网格蛋白介导的内吞作用和微胞吞作用。细胞毒性实验、体外溶血及体内血液生化结果显示纳米粒对正常细胞的毒性低、未引起明显的红细胞的溶血现象、未导致血液学指标明显变化,证明纳米粒具有良好的生物相容性。将纳米粒和游离ICG分别注入大鼠体内,考察其药代动力学性质,结果显示纳米粒的血液循环半衰期为11.83±1.87小时,远远大于游离ICG的血液循环半衰期(4.56±0.26分钟)。荷瘤小鼠体内荧光/光声/SPECT多模态成像结果表明纳米粒可高效富集于肿瘤部位,给药后24小时,肿瘤病灶处荧光/光声/SPECT信号强度达到峰值,可以实现对小鼠移植瘤的荧光/光声/SPECT多模态成像。另外,体外激光照射后纳米粒对多种肿瘤细胞均展现出良好的光热杀伤效果。体内光热实验显示肿瘤部位的温度在激光照射后可达60.5℃,照射后第5天肿瘤完全消失。治疗过程中小鼠体重未发生明显变化,治疗之后对小鼠主要脏器进行病理分析,均未见异常,表明光热治疗未对小鼠造成明显的毒副作用。以上实验结果表明,我们成功构建了一种高生物相容性的荧光/光声/SPECT多模态成像多肽基纳米系统,其在实现对肿瘤的精确诊断和准确定位的同时,也可获得良好的肿瘤光热治疗效果。进一步我们制备了肿瘤治疗的多肽基纳米体系:以苯丙氨酸二肽(FF)为自组装基元,两端分别共价键合小分子化疗药苯丁酸氮芥(Chlorambucil,CRB)和抗癌短肽酪丝缬肽(YSV),构建了抗肿瘤纳米体系:CRB-FFE-YSV。通过“加热-冷却”的方式CRB-FFE-YSV可形成致密的三维网状纳米纤维微观形貌。圆二色谱结果表明,纳米纤维中多肽衍生物的二级结构为β-折叠构型。流变检测结果表明,该纳米体系的机械性能良好,胶体结构稳定。蛋白酶K降解实验结果显示,相较于游离YSV,组装形成纳米纤维的CRB-FFE-YSV的抗酶解稳定性显著提高。倒置荧光显微镜观察法及高效液相色谱检测法证明,CRB-FFE-YSV纳米纤维比小分子更容易被细胞摄取。MTT结果显示,相较于游离的小分子药物,纳米体系对多种肿瘤细胞均展现出更强的杀伤能力。小鼠血液学指标结果证明纳米体系具有良好的生物相容性。体内抗肿瘤结果显示纳米体系组的小鼠肿瘤增殖速度明显低于注射游离小分子药物的小鼠,肿瘤病理组织切片可以观察到更加明显的肿瘤细胞的凋亡和坏死现象。以上实验结果表明,我们成功地将两种药物通过多肽组装成纳米体系,大大改善了小分子的药代动力学特性,提高了小分子药物的生物利用度。同时可发挥两种药物的联合功效,在提高抗肿瘤效果的同时降低了小分子化疗药对机体的毒副作用,为肿瘤的联合化疗提供了新的策略。