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实验目的: 使用边缘功能化球磨法一步制备生物分子(多肽)修饰的石墨烯(TG)纳米材料,以传统化疗药物丝裂霉素 C(MMC)为模型,针对眼部恶性肿瘤—脉络膜黑色素瘤,构建对肿瘤具有高度核靶向性的新型纳米载药体系多肽石墨烯(TG-MMC)。以实现将抗肿瘤药物直接递送至肿瘤细胞的细胞核内,达到选择性杀伤肿瘤细胞的目的,从而有效改善传统化疗药物无靶向性、副作用大的缺陷。 实验方法: 通过边缘功能化球磨法将TAT多肽和石墨粉以一定的比例混合球磨,一步制备获得多肽石墨烯;通过酰胺共价键接载丝裂霉素C,构建TG-MMC纳米载药体系。采用紫外光谱、傅里叶红外光谱、拉曼光谱、原子力显微镜等多种表征技术确认 TG-MMC的成功合成。将 TG-MMC与正常眼细胞系(ARPE-19)和肿瘤细胞系(OCM-1)共培养,检测纳米载药体系对肿瘤细胞的靶向性和杀伤性。通过透射电子显微镜(TEM)和共聚焦显微镜(CLSM)进一步确认所制备的纳米材料TG对肿瘤细胞具有较明显的核靶向性。 实验结果: 1)材料表征:原子力显微镜、扫描电子显微镜等表征手段证明一步法球磨获得平均厚度约为0.7 nm的单层片状石墨烯,并可见边缘被TAT多肽分子功能化;拉曼光谱显示产物具有TAT多肽的特征峰,且具有石墨烯明显的特征峰D峰(1362cm-1)G峰(1609cm-1)和2D峰(2708cm-1)。从紫外光谱、红外光谱等表征结果证实 TG-MMC体系构建成功,并计算得到 TG-MMC中MMC的载药率为21.6%,包封率为54.8%。 2)细胞毒性测试:采用CCK-8法检测了所制备的TG对于视网膜色素上皮细胞(ARPE-19)的细胞毒性,50μg/ml浓度的材料作用于细胞72小时,细胞存活率达90%以上,显示了TG良好的生物相容性,为TG作为纳米载药体系的制备提供了保障。 3)核靶向性检测:分别用含有TG的培养液培养ARPE-19细胞和OCM-1细胞,在不同时间点洗去材料,固定细胞后分别用 TEM和共聚焦显微镜观察,发现纳米材料可以在6h后分布于正常细胞和肿瘤细胞内,并且在36h后开始代谢。在肿瘤细胞的细胞核内也发现有纳米材料分布,但是并未在正常细胞的细胞核内发现纳米材料,说明TG材料具有对肿瘤细胞的特异核靶向性。 4) Transwell共培养:分别用不同浓度的TG-MMC对ARPE-19细胞和OCM-1细胞进行共培养,发现不同时间点载药体系对肿瘤细胞的杀伤性都远远大于正常细胞;对照组采用单纯的MMC抗肿瘤药物共培养两种细胞,发现药物并没有靶向性,在相同浓度下对ARPE-19细胞和OCM-1的杀伤性基本相同,表明TG的存在,是载药体系具有肿瘤细胞靶向性的决定因素。 实验结论: 本论文以边缘功能化球磨法制备获得了原子厚度的多肽石墨烯,简化了石墨烯的制备及相应的生物分子改性过程,将石墨烯的剥离、生物分子的改性、及肿瘤高靶向性等多个繁琐过程简化为高效简便的一步法。同时所有反应均在常温常压下进行,没有使用任何的有毒化学试剂,相较传统方式更为环保高效,所得产物具有良好的生物相容性以及载药性能,且具备对肿瘤细胞具有明显的核靶向性,是一种非常理想的抗肿瘤药物载体。进一步将载药体系通过Transwell模板与肿瘤细胞及正常细胞共培养,发现TG-MMC对于肿瘤细胞具有高靶向性,可以选择性杀伤肿瘤细胞,减小了对正常细胞的伤害,为药物抗癌的发展提供新的动力和方法。