聚合物纳米粒载化疗药物联合光热治疗对肿瘤治疗研究

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化疗是肿瘤治疗常用的治疗方式,经过一段时间治疗后,往往容易发生药物耐受、治疗效果差和副作用大等问题。采用聚合物纳米粒递送化疗药物可以增强化疗药物的治疗作用,降低其副作用。针对肿瘤的发生发展而合理设计多种治疗方式,通过联合治疗实现肿瘤协同治疗效果。本课题构建了载紫杉醇 Pluronic-PEI@Au多功能纳米给药系统。研究了紫杉醇化疗联合纳米金光热治疗的体外治疗前列腺癌效果及治疗机制,并探讨多功能纳米粒对高表达于前列腺癌的离子通道TRPV6的阻塞作用,进一步探究化疗联合光热治疗对前列腺癌裸鼠移植瘤体内治疗效果及机制,评价多功能纳米粒在荷瘤裸鼠体内的分布及其生物毒副作用。本研究包括以下六方面内容:  第I部分 Pluronic-PEI@Au纳米粒的制备及表征  目的:采用交联反应合成Pluronic-PEI共聚物,并对合成产物进行表征。通过聚合物还原氯金酸制备Pluronic-PEI@Au多功能纳米粒,对多功能纳米粒的形貌、粒径、电位和紫外-可见光吸收特性进行表征。方法:采用傅里叶变换红外光谱表征Pluronic-PEI红外吸收特性,采用核磁共振表征聚合物Pluronic-PEI结构特性,采用透射电镜观察 Pluronic-PEI@Au纳米粒的形貌,采用UV-vis分析Pluronic-PEI@Au紫外吸收特性。结果:红外光谱和核磁检测结果表明,Pluronic-PEI聚合物成功合成,Pluronic-PEI能有效还原氯金酸形成 Pluronic-PEI@Au纳米粒,在波长为540 nm处具有紫外特征吸收峰。透射电镜检测结果表明,纳米粒为球形,粒径均一,平均粒径为75 nm。结论:成功制备了Pluronci-PEI@Au纳米粒,粒径分布均一,多功能纳米粒为球形,带有正电位,具有紫外吸收特性。  第II部分 Pluronic-PEI@Au纳米粒的载药及光热转换效应  目的:采用薄膜水化法制备载紫杉醇(paclitaxel,PTX)的Pluronic-PEI-PTX@Au纳米粒。研究载药纳米粒的包封率、载药量和释药行为,评价多功能纳米粒在近红外激光照射下光热转换特性以及稳定性。方法:使用高效液相色谱分析法测定载药纳米粒的包封率、载药量和体外释放特点,红外热成像仪测定多功能纳米粒在近红外激光照射下光热转化性能,马尔文粒度仪测定存放不同时间的纳米粒的粒径的变化。结果: Pluronic-PEI-PTX@Au的紫杉醇包封率为93.6±4.62%,载药量为3.8±0.37%,在含有10%水杨酸钠的PBS介质中能够缓慢释放紫杉醇,当释放介质温度升高至42℃能促进PTX释放,在近红外激光(λ=808 nm)照射下能够引起Pluronic-PEI@Au纳米粒溶液温度的升高,最大升高幅度为25℃。在室温条件下,载药纳米粒在PBS缓冲液或含有5%BSA溶液中,可以稳定存放。结论:本研究制备的Pluronci-PEI@Au纳米粒对PTX具有最佳的包载效率,且在体外能够缓慢释放药物;多功能纳米粒受到近红外激光照射时会产热,引起纳米粒溶液温度升高;纳米粒在体外PBS或BSA溶液中能够稳定存放。  第III部分 Pluronic-PEI-PTX@Au纳米粒体外抗肿瘤作用  目的:评价Pluronic-PEI-PTX@Au纳米粒对前列腺癌细胞LNCaP、PC-3细胞杀伤作用,探讨前列腺癌细胞摄取 Pluronic-PEI@Au纳米粒的量和摄取机制,研究 Pluronic-PEI-PTX@Au纳米粒对前列腺癌细胞周期、凋亡的影响,研究Pluronic-PEI-PTX@Au纳米粒在近红外照射下ROS产生,评价经过Pluronic-PEI-PTX@Au处理的细胞内相关蛋白的变化。方法:采用MTT法检测Pluronic-PEI-PTX@Au纳米粒在近红外照射下对前列腺癌细胞的杀伤作用,采用流式细胞仪检测Pluronic-PEI-PTX@Au对细胞周期、凋亡的影响,荧光显微镜和流式细胞仪检测前列腺癌细胞产生活性氧自由基的量,采用Western blot技术检测α-tubulin、Caspase-3剪切体、HSP70、HSP90蛋白的变化情况。结果:Pluronic-PEI-PTX@Au纳米粒在近红外激光照射下对前列腺癌细胞产生最大的杀伤作用;多功能纳米粒通过网格蛋白介导的内吞途径、凹陷小泡介导的内吞途径摄取进入细胞,并有效地逃逸出溶酶体,能够显著抑制细胞周期、促进凋亡,促进肿瘤细胞产生活性氧自由基,增加α-tubulin、caspase-3剪切体的表达,引起HSP70瞬时的升高。结论:本研究所制备的Pluronci-PEI-PTX@Au纳米粒能够通过网格蛋白、凹陷小泡介导的内吞途径摄取进入细胞,在近红外照射下对肿瘤细胞产生最大的杀伤作用,主要是通过有效抑制细胞周期进展、促进细胞凋亡、促进细胞内氧自由基产生等途径而实现。多功能纳米粒的光热治疗和化疗具有协同杀伤肿瘤细胞的作用。  第IV部分体外抗肿瘤机制---Pluronic-PEI@Au纳米粒对离子通道TRPV6作用  目的:评价不同浓度的Pluronic-PEI@Au纳米粒对前列腺癌细胞高表达离子通道 TRPV6功能的影响。方法:采用分子克隆的方法构建 TRPV6的慢病毒载体,转染HEK293T细胞使其稳定表达TRPV6,采用全细胞膜片钳技术检测纳米粒对TRPV6离子通道电流的影响。结果:成功构建了TRPV6慢病毒载体,并能够促进TRPV6基因在细胞系HEK293T上的过表达,Pluronic-PEI@Au纳米粒能够以浓度依赖方式抑制TRPV6的电流,进而抑制细胞的增值。结论:本研究所制备的Pluronci-PEI@Au纳米粒能够有效地抑制离子通道TRPV6的作用。  第V部分 Pluronic-PEI@Au纳米粒体内抗肿瘤效应  目的:评价载药 Pluronic-PEI-PTX@Au纳米粒在近红外照射下对裸鼠前列腺癌移植瘤的治疗效果及治疗机制,评价 Pluronic-PEI-PTX@Au纳米粒的体内分布及对裸鼠的毒副作用。方法:建立裸鼠前列腺癌移植瘤模型,尾静脉注射Pluronic-PEI-PTX@Au纳米粒之后进行近红外激光照射,观察肿瘤生长情况,HE染色和Tunnel染色评价肿瘤组织坏死和凋亡情况,活体成像评价Dir@NPs纳米粒对前列腺癌的靶向作用;采用细胞活性实验和动物实验评价多功能纳米粒的毒副作用。结果:化疗联合光热治疗能够显著抑制裸鼠肿瘤的生长,这主要是与纳米粒能够促进药物靶向分布至肿瘤组织并促进肿瘤组织坏死和凋亡相关。另外纳米粒具有较好的生物相容性,不会影响裸鼠的体重和肝脏功能,不会影响裸鼠主要脏器的正常结构。结论:本研究制备的Pluronci-PEI-PTX@Au纳米粒在近红外照射下对裸鼠移植瘤具有协同治疗效果,且载药多功能纳米粒具有较好的生物安全性。  第VI部分载DOX和Bcl-siRNA纳米粒对肺癌的协同治疗作用  目的:评价载DOX的mPEG-PLGA-PLL(PEAL)纳米粒和载Bcl-2 siRNA的PEAL纳米粒对肺癌的联合治疗效果。方法:制备载DOX的PEAL纳米粒和载Bcl-2 siRNA的PEAL纳米粒,表征载药(或siRNA)PEAL纳米粒,采用流式细胞仪和激光共聚焦显微镜评价载药(或 siRNA)纳米粒被 H1299细胞摄取情况,体外细胞活性实验评价载药(siRNA)纳米粒对H1299细胞的杀伤作用以及诱导肿瘤细胞凋亡作用。结果:载药(或siRNA)纳米粒粒径均一,呈球形,带正电荷,能够在体外缓慢释放 DOX或 siRNA,纳米粒能够有效地促进 DOX或siRNA被细胞摄取进入胞内,载DOX纳米粒和载siRNA纳米粒具有协同杀伤肿瘤细胞的作用,能够协同促进肿瘤细胞凋亡。结论:载DOX和载Bcl-2 siRNA的PEAL纳米粒对肺癌具有协同杀伤治疗作用。
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