基于整合素αvβ3受体的iRGD肽修饰的姜黄素肿瘤靶向纳米粒的制备与评价

来源 :烟台大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhonghuiling2009
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由于大多数抗肿瘤药物缺乏组织特异性,导致严重的毒副作用。为了提高抗肿瘤药物传递系统安全性以及肿瘤靶向性,主动靶向纳米递药载体引起了科研人员的广泛兴趣。主动靶向纳米递药载体由于可选择性将抗肿瘤药递送到肿瘤组织,以及通过配体-受体相互作用,递送到肿瘤细胞,从而提高疗效减轻毒性,逐渐成为药剂学研究的热点。  PEG和PLGA均为FDA批准的可用于载体系统的高分子材料,两者共轭形成嵌段共聚物mPEG-PLGA。该聚合物具有良好的生物降解性、生物相容性和载药特性,是目前研究较广泛的药用高分子材料。iRGD肽是一类含有精-甘-天冬氨酸的环肽,环肽中的RGD序列可以与肿瘤细胞或肿瘤血管内皮细胞表面的αvβ3整合素受体特异性结合。  本课题以姜黄素为模型药物,mPEG-PLGA-Mal作为母体材料,通过硫醇化法合成iRGD-PEG-PLGA作为载体材料,采用纳米沉淀法制备姜黄素纳米粒,并对该制备方法进行了处方工艺考察,得到最优处方;对最优处方制备的姜黄素纳米粒通过粒径、PI、包封率、载药量以及体外释放等进行评价;采用流式细胞仪和共聚焦显微镜进行肿瘤细胞摄取的考察,采用MTT考察纳米粒的细胞毒性以及安全性;通过整体动物实验,考察姜黄素纳米粒的药动学性质、组织分布情况以及肿瘤靶向行为,为建立高效、安全的新型抗肿瘤药物传输系统提供一定的实验和理论依据。  首先,以整合素αvβ3晶体结构作为对接底物,采用已有亲和力数据报导的RGD肽为对接样本,通过计算机虚拟筛选辅助药物设计,建立Surflex-dock分子对接软件的对接参数。在已有整合素亲和力较高的RGD肽的基础上,以RGD三肽为先导化合物,从合成的现实角度出发,进行结构改造,综合静电作用、范德华力、疏水作用以及氢键进行模拟打分,筛选出打分较高的十元环肽iRGD肽。然后通过硫醇化法与mPEG-PLGA-Mal进行一步反应,生成iRGD-PEG-PLGA;通过HPLC检测其反应进程,核磁共振氢谱(1H NMR)和红外光谱(FT-IR)进行结构表征。结果表明合成了目标产物,链接率为90%左右。  采用纳米沉淀法制备姜黄素纳米粒,以粒径、PI、包封率和载药量作为评价指标,通过单因素筛选和正交实验,确定最优处方工艺。最优处方为:有机溶剂丙酮,高分子用量30 mg,姜黄素用量1.2 mg,有机相用量3 mL,水相用量30 mL,搅拌速度400 rpm,滴加速度2 mL·min-1。最优处方制备的姜黄素纳米粒的粒径(92.5±1.6) nm(PI:0.094±0.014),包封率81.38%,载药量3.13%。以pH7.4的PBS缓冲液添加0.5%的吐温80作为释放介质,测定其释放率,结果表明纳米粒无突释现象,且具有明显的缓释效果。  采用流式细胞仪、荧光显微镜和激光共聚焦显微镜对姜黄素纳米粒体外细胞摄取进行考察,结果表明iRGD肽修饰的纳米粒对高表达整合素αvβ3的A549的摄取明显高于未修饰纳米粒,具有较好的靶向和穿透性。体外细胞毒性实验表明,高分子载体具有较好的生物相容性,对细胞的毒性较小;iRGD肽修饰的姜黄素纳米粒对A549细胞的毒性强于未修饰纳米粒和游离姜黄素,对肿瘤细胞具有较好的杀伤作用。  建立整合素αvβ3高表达的A549细胞荷瘤裸鼠模型,对姜黄素纳米粒的体内肿瘤靶向性进行考察,通过小动物活体成像,定性定量地评价其在体内的靶向效果。结果表明,iRGD肽修饰的纳米粒荧光强度明显强于未修饰纳米粒组,iRGD肽修饰的纳米粒可以用作抗肿瘤药物的载体靶向肿瘤细胞及实体肿瘤,同时降低抗肿瘤药物在正常组织的聚集,为肿瘤的靶向治疗提供了一定的依据。  建立了血浆及组织中姜黄素浓度的HPLC-MS/MS分析方法,以姜黄素原料药为对照,对姜黄素纳米粒进行了药代动力学研究。结果表明,姜黄素纳米粒的AUC和Cmax明显高于对照组,相对于姜黄素对照溶液,姜黄素纳米粒在体内代谢慢,生物利用度显著增加。组织分布研究发现,与游离姜黄素相比,姜黄素纳米粒明显降低了姜黄素对心脏、肺脏和肾脏的毒性;由于纳米粒容易被网状内皮系统摄取吞噬,给药后迅速向肝脏和脾脏分布,从而在肝脏和脾脏有一定的聚集。肿瘤部位的分布结果表明,纳米粒组的姜黄素蓄积显著增加,明显高于游离姜黄素组,具有较好的靶向肿瘤的作用;链接靶头iRGD肽后可以进一步提高纳米粒的肿瘤靶向效果,增加姜黄素在肿瘤部位的蓄积。
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