论文部分内容阅读
研究背景及目的:众所周知,恶性肿瘤严重威胁人类健康,针对肿瘤的治疗已经成为当前医学研究领域面临的重大挑战之一。在目前的治疗中,化疗药物仍然占据主导地位。阿霉素(Doxorubicin,DOX)是蒽环类抗肿瘤药物中最优良的药物之一,属于周期非特异性药物,其可抑制DNA和RNA的合成,抗瘤谱较广,主要用于急性淋巴细胞白血病以及乳腺癌的治疗。然而,大量研究数据表明该类药物毒副作用较大,长期应用可发生剂量依赖性不可逆转的心肌病变,因充血性心力衰竭而导致的死亡率可达20-40%,并且还有骨髓抑制、呕吐、脱发等其他不良反应,这些都使其在临床的应用受到了一定的限制。近年来,纳米技术的出现为抗肿瘤药物的设计提供了新思路,通过纳米材料的缓控释作用缓慢而有效的释放药物,可以延长药物的作用时间,提高治疗效果,改变药物的组织分布并有望减少对正常组织的毒性,实现其在肿瘤治疗中的应用。金属有机骨架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)材料是一种新型的有机-无机杂化功能材料。相较其他经典的无机微孔材料,MOFs具有更优的结构可裁性、易功能化以及高比表面积等特性,在光学、催化、生物成像、生物传感、气体识别以及储存等领域具有重要应用前景。近年研究表明,MOFs还显现出许多药物载体的特性,主要包括:具有适于包封药物的高的比表面积和大的孔径;运用合成后修饰手段可使其携带多种功能基团;金属与配位体之间具有的不稳定配位键从而使其具有了生物可降解性。国外学者对MOFs作为药物传递系统也进行了初步研究,显示MOFs可以同时实现高载药量和适宜的药物缓释作用。因此,本课题组前期研制合成了新型金属有机骨架材料MOFs NP-101,尝试利用其包封阿霉素,得到MOFs NP-101/DOX包合物,并研究其药代动力学特征,以期可以实现对阿霉素的缓释作用,降低其毒副作用,为阿霉素新型制剂的研发提供基础数据。研究内容:本研究在重点考察MOFs NP-101的结构表征及毒性基础上,构建了MOFs NP-101/DOX载药体系,并研究该新型载药系统的体内药动学特征及其心脏毒性。相关主要研究内容如下:1、采用扫描电子显微镜考察MOFs NP-101样品的形态特征;2、采用纳米粒度仪及动态光散射法分析MOFs NP-101的粒径及Zeta电势;3、采用MTT实验和斑马鱼实验分别检测MOFs NP-101对非肿瘤细胞HEK293、NIH3T3增殖的影响以及对斑马鱼胚胎发育的影响;4、采用冷冻干燥法构建MOFs NP-101/DOX载药体系;5、采用单因素方差实验和星点设计实验考察MOFs NP-101/DOX的最佳包封率和载药量,优化MOFs NP-101/DOX的制备工艺;6、采用体外释药实验考察MOFs NP-101/DOX的释药特征;7、构建SD大鼠药代模型,考察各个时间点MOFs NP-101/DOX的血药浓度及组织分布特征;8、采用心肌酶学检查、HE染色检查初步考察MOFs NP-101/DOX对心脏的毒性研究结果:1、扫描电镜实验结果显示,MOFs NP-101呈长方体,表面光滑,晶体结晶度较高,杂质较少;2、粒径及Zeta电势实验结果显示,MOFs NP-101的平均粒径约为125 nm,Zeta电势约为-12.5 mv;3、细胞增殖实验结果显示,MOFs NP-101在最高浓度500μM时处理非肿瘤细胞HEK293及NIH3T3细胞48 h后两种细胞的存活率均大于90%,提示MOFs NP-101没有明显毒性;斑马鱼实验结果显示MOFs NP-101在最高浓度500μM时处理斑马鱼胚胎对斑马鱼胚胎发育无明显影响;4、单因素实验和星点设计实验确定了MOFs NP-101/DOX的最佳制备工艺处方为药物与载体的投料比为1.5,水相p H为7.17,超声时间为25 min,在此条件下,MOFs NP-101/DOX的最佳包封率为95.6%;5、体外释药实验结果显示,MOFs NP-101/DOX在10 h之内释放DOX速率较快,DOX累计释放量达到60%,而后可较为持续稳定释放DOX,在测定的72 h内DOX的累计释放量达到85.1%,表明MOFs NP-101/DOX具有一定的缓释效果;6、血药浓度实验结果显示,MOFs NP-101/DOX组的半衰期约为DOX单独给药组的3.6倍,MRT约为DOX组的1.73倍,提示MOFs NP-101/DOX可以减慢DOX的清除速率,MOFs NP-101作为载体具有一定的缓释能力;7、组织分布实验结果显示,心脏组织中MOFs NP-101/DOX组中DOX的半衰期以及MRT分别为2.922、3.055,明显小于DOX组的33.148、11.409;此外,MOFs NP-101/DOX组中AUC为5.874,而DOX组的AUC为57.738,约为DOX组的1/10,提示DOX经MOFs NP-101包合后,在心脏的代谢明显加快,可以一定程度降低DOX对心脏的毒副作用。在肝脏组织中,MOFs NP-101/DOX组中DOX的半衰期、AUC以及MRT分别为19.62、182.094、12.032,明显大于DOX组9.509、45.566、10.758,提示DOX经MOFs NP-101包合后在肝脏的蓄积量明显增加,且代谢减缓,具有一定的肝被动靶向性;8、心肌酶学实验结果显示,与Control组相比,DOX组中心肌损伤主要评价指标心肌酶谱LDH、AST、CK以及CK–MB生化检测指标显著升高,而MOFs NP-101/DOX组与Control相比无明显差异;9、HE染色实验结果显示,与Control组相比,DOX组的心肌纤维走向紊乱,部分出现断裂,肌浆染色变浅,出现嗜酸性病变,显示出较大的心脏毒性。而MOFs NP-101/DOX组与Control相比无明显差异。研究结论:1、MOFs NP-101具备作为药物载体的良好特性;2、MOFs NP-101/DOX可以延长DOX在血浆中的半衰期,减慢DOX清除速率,对DOX具有一定的缓释作用;3、MOFs NP-101/DOX可以改变DOX在体内的分布特性,主要表现为在心脏中的含量降低,清除速率加快,可以一定程度降低DOX对心脏的毒副作用;同时在肝脏中的蓄积量明显增加,具有一定的肝被动靶向性。