pH響應(yīng)二氧化硅納米藥物遞送系統(tǒng)的構(gòu)建及抗腫瘤活性研究.pdf

1、臨床上傳統(tǒng)的癌癥治療手段包括手術(shù)治療、放療和化療等，其中化療被用得最為普遍，但是在化療過(guò)程中，化療藥物的毒副作用以及多重耐藥性（MDR）使得化療的效果被受限制，同時(shí)病人也承受巨大的痛苦。為了解決這兩個(gè)難題，可在正常組織環(huán)境下減少藥物泄漏的刺激-響應(yīng)性納米藥物遞送系統(tǒng)已被發(fā)明和廣泛利用，當(dāng)納米藥物遞送系統(tǒng)被癌細(xì)胞攝取進(jìn)入到特定靶向位置時(shí)，通過(guò)環(huán)境的刺激性誘導(dǎo)藥物的釋放進(jìn)而減小藥物對(duì)正常組織和細(xì)胞的毒副作用。諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者Christi

2、an de Duve提出可以通過(guò)溶酶體引起細(xì)胞死亡從而克服癌細(xì)胞MDR。由于溶酶體膜的破損使得部分細(xì)胞自溶，當(dāng)溶酶體膜通透性提高時(shí)，某些特定的組織蛋白酶將從溶酶體釋放到細(xì)胞質(zhì)中，這被認(rèn)為可引起細(xì)胞凋亡或類似凋亡途徑的細(xì)胞死亡。這一途徑能有效地克服癌細(xì)胞的MDR，為癌癥的治療提供了新方向。
　　二氧化硅納米粒子作為藥物遞送系統(tǒng)載體的應(yīng)用已成為納米醫(yī)藥研究的一大熱點(diǎn)，主要因?yàn)槎趸杓{米粒子具有無(wú)毒性、粒徑均一、比表面積大、生物相容性

3、好等特點(diǎn)。特別是具有某種響應(yīng)性的納米載體，通過(guò)刺激因子的作用達(dá)到對(duì)負(fù)載藥物的可控釋放?；诖?，本論文以兩種不同結(jié)構(gòu)的二氧化硅納米粒子為載體構(gòu)建多種pH響應(yīng)的藥物遞送系統(tǒng)，詳細(xì)探究了藥物遞送系統(tǒng)在不同pH環(huán)境下藥物的釋放行為及研究其對(duì)人乳腺癌細(xì)胞和人乳腺癌耐藥細(xì)胞活性的抑制作用。具體包括以下三部分內(nèi)容：
　　一、基于介孔二氧化硅（MSNs）的納米載藥系統(tǒng)的構(gòu)建及可控釋放研究。
　　以十六烷基三甲基氯化銨（CTAC）為表面活性劑

4、，正硅酸乙酯（TEOS）為硅源，三乙醇胺（TEA）為堿源成功制得粒徑均一，排列規(guī)整的MSNs。通過(guò)透射電子顯微鏡（TEM）、紅外光譜儀（IR）、氮?dú)馕脚c解析和比表面積分析儀（BET、BJH）等手段對(duì)MSNs的理化性質(zhì)進(jìn)行了表征。以廣譜抗癌藥物阿霉素（DOX）作為藥物模型分子，得到負(fù)載DOX的藥物遞送系統(tǒng)（DOX@MSNs）：考察了DOX在MSNs中的載藥情況及DOX@MSNs在不同pH條件下藥物的釋放行為。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，其載藥量和包封

5、率分別為5.8%、27.7%，藥物的釋放具有很好的pH響應(yīng)性，在中性pH7.4條件下藥物釋放較少（7.62%）且非常緩慢，而在弱酸性環(huán)境下隨時(shí)間的延長(zhǎng)藥物釋放增大（達(dá)42.2%）。這種pH響應(yīng)藥物釋放特性能夠更好地發(fā)揮抑制腫瘤的作用，細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MSNs本身對(duì)細(xì)胞無(wú)毒性，具有很好的生物相容性。另外，載阿霉素納米藥物遞送系統(tǒng)DOX@MSNs對(duì)細(xì)胞的殺傷能力較游離DOX強(qiáng)，即納米載藥系統(tǒng)具有很好的抗腫瘤作用。該納米載藥系統(tǒng)具有潛在

6、的應(yīng)用價(jià)值，有望用于納米給藥遞送系統(tǒng)在腫瘤治療中的可控釋放研究。
　　二、pH響應(yīng)的空心介孔二氧化硅納米藥物遞送系統(tǒng)的構(gòu)建
　　用改進(jìn)的Stober法合成空心介孔二氧化硅納米粒子（HMSNs）。首先以十八烷基三甲氧基硅烷（C18TMS）為模板劑，正硅酸乙酯（TEOS）為硅源，氨水為堿源制得二氧化硅納米球，然后用0.2 M碳酸鈉溶液在80oC條件下腐蝕2 h，最后在600oC高溫下煅燒6 h去除模板劑，得到大小均一、單分散性好

7、的HMSNs。以HMSNs為載體負(fù)載DOX，得到載DOX的藥物遞送系統(tǒng)DOX@HMSNs（DMSNs）：接著用碳酸氫鈉溶液（NaHCO3）和碳酸銨溶液（（NH4）2CO3）處理DMSNs得到兩種氣泡產(chǎn)生型的藥物遞送系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為BGNSs-SBC和BGNSs-AC。結(jié)果表明，碳酸氫鈉和碳酸銨處理后可提高系統(tǒng)的載藥率。對(duì)兩種載藥系統(tǒng)進(jìn)行了TEM電鏡等表征。體外釋放實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，載藥系統(tǒng)在正常生理環(huán)境pH7.4條件下，藥物釋放較少；而在溶酶體

8、微環(huán)境pH5.0條件下，藥物釋放加快且釋放量增大，兩者釋放量分別為51.4%和44.9%，相比之下，BGNSs-SBC較BGNSs-AC有更高的釋放量。超聲成像實(shí)驗(yàn)證實(shí)載藥系統(tǒng)在pH5.0的作用下產(chǎn)生大量CO2氣泡，且BGNSs-SBC較BGNSs-AC氣泡多。當(dāng)BGNSs-SBC和BGNSs-AC被細(xì)胞攝取進(jìn)入溶酶體內(nèi)后，由于CO2的產(chǎn)生加快藥物DOX的釋放。
　　三、BGNSs-SBC和BGNSs-AC抑制人乳腺癌細(xì)胞和人乳腺

9、癌耐藥細(xì)胞活性的應(yīng)用
　　用人乳腺癌細(xì)胞（MCF-7）和人乳腺癌細(xì)胞耐藥株（MCF-7/ADR）為細(xì)胞模型，考察BGNSs-SBC和BGNSs-AC的抗癌活性及其克服耐藥性的作用。MCF-7細(xì)胞活性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，BGNSs-SBC和BGNSs-AC都具有較高的抗癌活性。MCF-7/ADR細(xì)胞活性測(cè)試結(jié)果顯示，BGNSs-SBC和BGNSs-AC的抗耐藥細(xì)胞活性比游離DOX高，且BGNSs-SBC對(duì)細(xì)胞的抑制作用最強(qiáng)。說(shuō)明這兩種藥物

10、遞送系統(tǒng)可有效克服癌細(xì)胞的耐藥性。熒光共定位實(shí)驗(yàn)得到游離的DOX分布在細(xì)胞核，而B(niǎo)GNSs-SBC和BGNSs-AC中釋放的DOX主要分布在細(xì)胞質(zhì)和溶酶體中，沒(méi)有進(jìn)入細(xì)胞核卻有較高的抗腫瘤活性，表明載藥系統(tǒng)的抗腫瘤機(jī)制與眾不同。溶酶體成像實(shí)驗(yàn)和Caspase-3酶活性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)都證實(shí)BGNSs-SBC和BGNSs-AC處理后的癌細(xì)胞溶酶體膜通透性顯著提高，且BGNSs-SBC提高得更明顯，這一結(jié)果使得某些特定的組織蛋白酶將從溶酶體釋放到細(xì)