超順磁Fe-,3-O-,4-納米粒子的抗腫瘤藥物靶向釋放體系設計——兩親性殼聚糖衍生物的表面構建.pdf

1、惡性腫瘤是嚴重威脅人類健康的常見病和多發(fā)病，目前化學藥物療法是可供選擇的主要治療方法。提高腫瘤病灶內的藥物濃度以抑制腫瘤細胞生長，減少抗腫瘤藥物的用量以減輕全身毒副反應，是目前腫瘤化學藥物治療中急需解決的問題。超順磁性Fe3O4(SPION)具有生物相容性、超順磁性、納米粒子表面效應，使其在生物醫(yī)學領域具有廣泛的應用前景。SPION用作抗腫瘤藥物的靶向釋放載體，與微米粒子相比易于穿透細胞膜，從而可以增加藥效，降低藥物的用量。但是表面不經

2、修飾的SPION在體內易于聚集，因此對其進行表面改性以提高懸浮分散穩(wěn)定性、生物相容性、藥物負載效率等特性，這是SPION能否進行抗腫瘤藥物磁靶向釋放的關鍵。殼聚糖(CS)是自然界唯一的堿性多糖，具有低毒、生物相容、可生物降解、膜穿透等特性。同時CS分子中具有活性氨基、羥基可以進行多種衍生化改性，為利用分子設計的原理制備新型的生物材料用殼聚糖衍生物提供了可能性。天然聚合物衍生物表面改性SPION不僅可以使SPION在生理環(huán)境中懸浮分散穩(wěn)定

3、，而且可賦予SPION天然生物大分子的生物活性。 本文根據(jù)分子設計原理，制備了多種水溶性殼聚糖衍生物，如N-琥珀酰殼聚糖(NSCS)、O-羧甲基殼聚糖(OCMCS)、N-琥珀酰-O-羧甲基殼聚糖(NSOCMCS)。首先研究這些殼聚糖衍生物的生物相容性，如細胞相容性，與生物蛋白的相互作用，與體循環(huán)液的生物相容性。接著研究殼聚糖衍生物對廣譜型疏水抗癌藥物——喜樹堿(CPT)的增溶與緩釋。重點研究了CS及其衍生物作為表面改性劑制備懸浮

4、穩(wěn)定的SPION的工藝條件，揭示穩(wěn)定機理；以及殼聚糖及其衍生物修飾的Fe3O4納米粒子對CPT的固載、控制釋放以及對腫瘤細胞的抑制率。 通過圓二色譜(CD)、等溫滴定微量量熱儀(ITC)、紫外光譜(UV)、熒光光譜、透射電鏡(TEM)以及旋轉流變儀等研究了NSCS與BSA間的相互作用。結果表明，NSCS與BSA相互作用的驅動力是H鍵和疏水作用，NSCS能夠很好地維持BSA構象，因此，NSCS是一種具有蛋白相容性的殼聚糖衍生物。

5、 通過TEM、熒光光譜以及體外釋放實驗研究了兩親性NSOCMCS對CPT的增溶和控制釋放效果，結果表明，NSOCMCS聚集體負載CPT后尺寸明顯增大，CPT在NSOCMCS溶液中的溶解度比其在水中的溶解度增大2～3倍，同時NSOCMCS對CPT的釋放具有一定的緩釋作用，這表明，NSOCMCS是一種具有應用潛力的疏水抗腫瘤藥物釋放載體。 采用化學共沉淀法合成了具有超順磁性的Fe3O4納米粒子，并分別用CS、OCMCS、NSO

6、CMCS作為Fe3O4的表面改性劑，成功地制備了CS/Fe3O4、OCMCS/Fe3O4、NSOCMCS/ Fe3O4懸浮分散穩(wěn)定的SPION。通過傅立葉紅外光譜儀(FTIR)、TEM、X射線衍射(XRD)、動態(tài)光散射(DLS)等手段研究了復合體系的穩(wěn)定機理。結果表明，CS主要通過靜電相互作用機理化學吸附在SPION表面，而OCMCS與NSOCMCS主要以配位相互作用機理化學吸附于SPION表面。它們對SPION懸浮分散穩(wěn)定的主

7、要機理是空間位阻與靜電排斥穩(wěn)定作用。通過TEM、DLS、熒光光譜研究了CPT的負載對表面改性SPION納米粒子的形貌、水力半徑的影響，以及表面改性SPION納米粒子中CPT的體外釋放行為，CPT負載表面改性SPION納米粒子對7721型肝癌細胞與MKN-45型胃癌細胞的抑制率。結果表明，由于CPT/CS/Fe3O4體系在體外生理環(huán)境下不穩(wěn)定，因此不能用于癌細胞培養(yǎng)實驗，而且CPT的負載率、體外釋放行為受聚糖結構與性質的影響明顯。與CPT

8、溶液相比，OCMCS及NSOCMCS改性的SPION促使細胞形貌發(fā)生明顯的變化，而且對腫瘤細胞的抑制率相比于空白CPT有很大的提高。 本文的研究結果表明，CS，OCMCS以及NSOCMCS都可以用來改性SPION得到其懸浮分散穩(wěn)定的納米粒子，修飾后的SPION具有生物相容性。聚糖修飾的SPION可以有效地固載CPT。從癌細胞培養(yǎng)實驗結果可知，本文設計的抗腫瘤藥磁靶向釋放載體可以集SPION與聚糖的特性于一體，是一類具有應用潛力的