负载光敏剂的微环境响应型纳米复合物的构建与性能研究

来源 :贵州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:HUANGKAO2
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据世界卫生组织统计,2020年全球新发癌症1929万例,全球癌症死亡病例996万例,可见癌症仍然是威胁人类健康的主要疾病之一。光动力疗法在临床上已经用于食管癌、皮肤癌、胃癌等的治疗。光敏剂是光动力疗法中的核心物质,姜黄素和锌酞菁(Zinc phthalocyanine,Zn Pc)作为第二代天然和人工合成的光敏剂,由于其分子易堆积,水溶性差等,导致其生物利用度低,对临床应用有着较大的局限性。肿瘤组织的特殊生长环境,阻碍了化疗或光动力疗法(Photodynamic therapy,PDT)的疗效。纳米载体不仅能够改善疏水型药物的水溶性,一些响应肿瘤微环境的纳米载体,可对肿瘤微环境做出响应释药。金属有机框架材料ZIF-90是一种具备腺嘌呤核苷三磷酸(Adenosine triphosphate,ATP)和p H响应的材料,具备作为药物载体潜力,已用于顺铂,紫杉醇等抗肿瘤药物的负载。泊洛沙姆是环氧乙烷和环氧丙烷聚合而成的非离子三嵌段共聚物,是中国药典收载的药用辅料,可用于静脉注射剂、口服制剂和纳米载体等。研究者已经将泊洛沙姆用于包载锌酞菁,但是存在载药量低,释放率低,不能在肿瘤微环境响应释药等问题。单宁酸(Tannic acid,TA)为水溶性植物多酚,具有潜在的抗氧化以及抗肿瘤作用,最新研究表明单宁酸可通过超分子作用与泊洛沙姆F68组装成响应型纳米载体,用于递送地塞米松。探索采用ZIF-90以及F127-单宁酸负载姜黄素和Zn Pc,可能提供肿瘤微环境响应的光敏剂载药体系,是值得探索的课题。本文设计用金属有机框架ZIF-90包载姜黄素,并用F127-单宁酸纳米混合胶束包载Zn Pc,进行表征,释放性能以及光动力学性能测试。主要研究内容和结果如下:1.考察了姜黄素及Zn Pc的光物理学性质。姜黄素甲醇溶液与Zn Pc的DMF溶液紫外最大吸收波长分别为424 nm和669 nm,荧光激发波长分别为450 nm和650 nm,用紫外分光光度计建立了二者的标准曲线,摩尔吸光系数ε=1.6502×10~5和2.7654×10~5。载药胶束性能评价(长时间辐照)实验结果表明,Zn Pc用于PDT的优越性,即较强的光稳定性。2.Cur@ZIF-90制备、表征和性能考察。确定了以“吸附法”为主要制备方法,最优条件下制备Cur@ZIF-90,其粒径:165.13±0.22 nm,Zeta:22.29±0.44 m V,PDI:0.158±0.005。傅里叶红外光谱,X射线衍射,紫外、荧光光谱等表征证实了姜黄素被成功负载,且负载后的姜黄素荧光强度并没有明显减弱,说明ZIF-90有着可改善光敏剂荧光淬灭的优点。Cur@ZIF-90的肿瘤微环境响应性结果显示,在ATP-p H 5.0,p H 5.0,ATP-p H 7.4,p H 7.4的缓冲介质中,累计释放率分别为73%,72%,58%,43%,证明了ZIF-90具备p H和ATP响应的特点。以ABDA为单线态氧化学指示剂,研究其光动力活性,结果显示游离药物和Cur@ZIF-90的单线态氧探针ABDA下降速率k值分别为-0.00487和-0.00467,可以看到ZIF-90负载姜黄素后不影响其单线态氧的生成。ZIF-90改善了姜黄素的水溶性,从0.001μg提高到2.094±0.005μg。3.Zn Pc@ZIF-90制备、载药量和初步光动力学性能测定。通过制备Zn Pc@ZIF-90和对Zn Pc@ZIF-90载药量的计算,发现ZIF-90包载Zn Pc的局限性,主要表现为较低的载药量(0.158±0.035μg/mg),低载药量的原因可能是由于ZIF-90孔道尺寸或材料表面不适用于Zn Pc刚性大分子的包载。尽管这个数据高于文献报道的ZIF-8包载Zn Pc的数据(0.042μg/mg),但较低的载药量可能会限制其实际应用。4.以载药量,包封率,粒径等为指标,优化了载药胶束Zn Pc@F127/THDB/TA的制备方法和配方。制备方法为透析法,包封率:98.85±0.45%,载药量:1.96±0.06%,粒径:33.12±0.67 nm,Zeta:-5.22±0.12 m V,PDI:0.247±0.002。将载药胶束进行紫外、荧光光谱,透射电镜的表征,以研究其负载前后光学性质变化和胶束的形貌特征。体外单线态氧的实验则考察了载药胶束的光动力性能,其单线态氧量子产率为0.53±0.024。同时为了测试载药胶束的肿瘤微环境释药能力,分别在p H 5.4,p H 5.4-H2O2,p H 7.4-H2O2,p H7.4的缓冲介质中,考察72 h内的累计释放率,结果分别为,43%,45%,6%,5%,说明了胶束的p H和H2O2的响应性能。F127/THDB/TA改善了Zn Pc的水溶性,从0.001μg提高到2.417±0.003μg。5.采用HL-7702人正常肝细胞,研究了Cur@ZIF-90和Zn Pc@F127/THDB/TA的正常细胞相对活力与其浓度的相关性。通过MTT法计算HL-7702在给药后24 h的细胞活力,Cur@ZIF-90和Zn Pc@F127/THDB/TA在浓度1.50 mg/m L时,其细胞相对活力分别为85.56±0.74%和93.42±0.11%,表现出其低毒性的优势。综上所述,本文通过ZIF-90和F127/THDB/TA分别负载了姜黄素和Zn Pc,不仅改善了药物水溶性差的缺陷,使其具备了能在肿瘤微环境中释药的特性,以上研究内容可为递送姜黄素用于抗癌,抗炎等其它应用研究和Zn Pc的PDT相关研究提供参考。
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