Fe3O4納米粒細(xì)胞內(nèi)熱療增加腫瘤放射敏感性的研究.pdf

1、本文分兩個(gè)部分進(jìn)行探討：
　　第一部分:Fe3O4納米粒的合成與修飾
　　目的：①通過(guò)對(duì)Fe3O4納米粒的合成方法進(jìn)行優(yōu)化及包裹修飾，增加Fe3O4納米粒在電解質(zhì)溶液中的穩(wěn)定性、分散性及生物相容性；②檢測(cè)Fe3O4納米粒在腫瘤細(xì)胞中的攝取作用及細(xì)胞毒性，為其后續(xù)研究打下基礎(chǔ)。
　　方法：①應(yīng)用熱分解法制備Fe3O4納米粒，分別對(duì)其進(jìn)行TiO2，DSPE-mpeg，PAA包裹修飾；②應(yīng)用粒度儀檢測(cè)其水合粒徑大小及分散性，

2、透射電子顯微鏡檢測(cè)其粒徑及分布，XRD測(cè)定其元素及構(gòu)型，VSM測(cè)定其磁性特征；③對(duì)納米粒進(jìn)行熒光修飾，通過(guò)細(xì)胞攝取實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用共聚焦顯微鏡檢測(cè)其在細(xì)胞中的分布，并通過(guò)光鏡及透射電子顯微鏡印證納米粒在細(xì)胞中的分布。④紅外溫度計(jì)測(cè)定不同濃度下Fe3O4@PAA納米粒在交變磁場(chǎng)下的升溫情況，明確其產(chǎn)熱作用；⑤將梯度濃度的Fe3O4@PAA納米粒與腫瘤細(xì)胞共同孵育24h，檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)攝取的納米粒的質(zhì)量。⑥納米粒鼠尾靜脈注射H22鼠源性肝癌移植瘤模型

3、，HE染色觀察小鼠主要器官中納米粒的分布；⑦應(yīng)用MTT法檢測(cè)其對(duì)腫瘤細(xì)胞的毒性。
　　結(jié)果：①XRD顯示應(yīng)用熱分解法制備的Fe3O4納米粒高度和位置與JCPDS(粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合會(huì))數(shù)據(jù)庫(kù)卡片(JCPDS19-0629)中的Fe3O4磁性納米粒子結(jié)果一致。其粒徑為8-10nm，VSM測(cè)得飽和磁化強(qiáng)度為18emu/g。分別進(jìn)行修飾后Fe3O4@TiO2、Fe3O4@DSPE-mpeg、Fe3O4@PAA粒徑分別為：260nm，120

4、nm，68nm；三者飽和磁化強(qiáng)度分別為：12emu/g,42emu/g,12emu/g；根據(jù)上述結(jié)果選擇Fe3O4@PAA納米粒作為進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)的材料。②光鏡、共聚焦顯微鏡及透射電子顯微鏡均可觀察到Fe3O4@PAA納米粒在細(xì)胞質(zhì)中分布。③納米粒在500kHZ交變磁場(chǎng)下，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，濃度越高，溫度升高的越快，30min內(nèi)溫度升高較快，之后升高速度明顯變慢。④隨著納米粒濃度的升高，細(xì)胞內(nèi)攝取的納米粒并不隨之升高，細(xì)胞內(nèi)攝取的納米粒約為2

5、0ug。⑤成功建立了H22鼠源性肝癌動(dòng)物模型，鼠尾靜脈注射納米粒后其主要分布在腫瘤組織中，脾臟中也發(fā)現(xiàn)有納米粒，肺臟、肝臟組織中均未發(fā)現(xiàn)納米粒。⑥MTT法實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示Fe3O4@PAA納米粒在50-800ug/ml濃度范圍內(nèi)對(duì)大細(xì)胞肺癌細(xì)胞H460，鼻咽癌細(xì)胞CNE-2、HNE-1均無(wú)明顯抑制作用。
　　結(jié)論：①本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用熱分解法成功制備了Fe3O4納米粒，并成功對(duì)其進(jìn)行了修飾：Fe3O4@TiO2、Fe3O4@DSPE-mpeg

6、、Fe3O4@PAA，通過(guò)檢測(cè)，證明Fe3O4@PAA納米材料在粒徑、分散性、穩(wěn)定性、超順磁性及可修飾性等綜合評(píng)價(jià)中最適合進(jìn)一步的生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)。②細(xì)胞攝取實(shí)驗(yàn)表明納米粒主要分布于細(xì)胞質(zhì)中。③通過(guò)納米粒攝取效率實(shí)驗(yàn)及升溫實(shí)驗(yàn)間接證明了納米粒的細(xì)胞內(nèi)熱療；④鼠尾靜脈注射實(shí)驗(yàn)表明納米粒具有EPR效應(yīng)，且其主要分布在腫瘤組織中；⑤MTT毒性實(shí)驗(yàn)表明制備的Fe3O4@PAA納米粒對(duì)大細(xì)胞肺癌細(xì)胞H460，鼻咽癌細(xì)胞CNE-2、HNE-1均無(wú)明顯毒

7、性。
　　第二部分:交變磁場(chǎng)下Fe3O4納米粒細(xì)胞內(nèi)熱療增加腫瘤放射敏感性
　　目的：①Fe3O4@PAA納米粒被腫瘤細(xì)胞吞噬，在交變磁場(chǎng)作用下對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)熱療，聯(lián)合放射治療，檢測(cè)其對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷作用，探討其在腫瘤放射增敏中的應(yīng)用及初步機(jī)制。②將Fe3O4@PAA納米粒進(jìn)行鼻咽癌細(xì)胞裸鼠移植瘤瘤體內(nèi)注射，在交變磁場(chǎng)下進(jìn)行熱療，聯(lián)合放療作用，測(cè)量瘤體體積，探討其對(duì)鼻咽癌細(xì)胞裸鼠移植瘤的放射增敏作用。
　　方法：

8、①M(fèi)TT法檢測(cè)納米粒在交變磁場(chǎng)下及聯(lián)合放療對(duì)H460、CNE-2及HNE-1三種腫瘤細(xì)胞增殖的抑制作用；②克隆形成實(shí)驗(yàn)檢測(cè)納米粒在交變磁場(chǎng)下細(xì)胞內(nèi)熱療對(duì)三種腫瘤細(xì)胞的放射增敏作用；③Western-blot實(shí)驗(yàn)檢測(cè)三種腫瘤細(xì)胞在經(jīng)過(guò)處理后其HSP70及caspase-3蛋白的表達(dá)變化；④流式細(xì)胞術(shù) Annexin V-FITC/PI雙染法檢測(cè)納米粒在交變磁場(chǎng)下細(xì)胞內(nèi)熱療及聯(lián)合放療后三種腫瘤細(xì)胞的凋亡；⑤流式細(xì)胞術(shù)PI單染法檢測(cè)納米粒在交

9、變磁場(chǎng)下腫瘤細(xì)胞的周期變化；⑥γH2AX焦點(diǎn)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)三種腫瘤細(xì)胞放療聯(lián)合納米粒交變磁場(chǎng)下熱療與單獨(dú)放療相比，其焦點(diǎn)數(shù)目隨時(shí)間的變化情況；⑦鼻咽癌低分化鱗狀細(xì)胞系CNE-2的裸鼠移植瘤瘤體內(nèi)注射納米粒，置于交變磁場(chǎng)下熱療，聯(lián)合放療分組，檢測(cè)瘤體增長(zhǎng)，繪制瘤體生長(zhǎng)曲線，檢測(cè)其對(duì)瘤體組織的放射增敏作用。
　　結(jié)果：①M(fèi)TT結(jié)果顯示：H460細(xì)胞：放射治療組細(xì)胞存活率61.7±4％，聯(lián)合納米粒細(xì)胞內(nèi)熱療后細(xì)胞存活率42±5％；CNE-2細(xì)

10、胞：放射治療組細(xì)胞存活率60.1±1.9％，聯(lián)合納米粒細(xì)胞內(nèi)熱療后細(xì)胞存活率40.6±1.4％；HNE-1細(xì)胞：放射治療組細(xì)胞存活率56.2±2.6％，聯(lián)合納米粒細(xì)胞內(nèi)熱療后細(xì)胞存活率36.7±1.1％。②克隆形成實(shí)驗(yàn)結(jié)果：H460細(xì)胞的納米粒細(xì)胞內(nèi)熱療SER=1.3847；CNE-2細(xì)胞的納米粒細(xì)胞內(nèi)熱療 SER=1.2755；HNE-1細(xì)胞的納米粒細(xì)胞內(nèi)熱療SER=1.4421。③Westerblot檢測(cè)結(jié)果顯示：三種腫瘤細(xì)胞的蛋白

11、表達(dá)量趨勢(shì)相同：對(duì)照組細(xì)胞HSP70表達(dá)較低，納米粒組與對(duì)照組表達(dá)相當(dāng)，納米粒在交變磁場(chǎng)下作用后其表達(dá)量明顯增高（P<0.01）；與放療聯(lián)合作用后其表達(dá)量與放療組相比明顯增高（P<0.01）;caspase-3的表達(dá)具有同樣的趨勢(shì)。④流式細(xì)胞術(shù)凋亡檢測(cè)結(jié)果：H460細(xì)胞：放射治療組細(xì)胞凋亡率24.57±0.6545％，聯(lián)合納米粒細(xì)胞內(nèi)熱療后細(xì)胞凋亡率34.92±0.6983％；CNE-2細(xì)胞：放射治療組細(xì)胞凋亡率25.77±0.3332

12、％，聯(lián)合納米粒細(xì)胞內(nèi)熱療后細(xì)胞凋亡率60.53±0.8386％；HNE-1細(xì)胞：放射治療組細(xì)胞凋亡率18.09±0.1170％，聯(lián)合納米粒細(xì)胞內(nèi)熱療后細(xì)胞凋亡率48.35±0.3837％。⑤流式細(xì)胞儀周期檢測(cè)結(jié)果：H460細(xì)胞對(duì)照組G2細(xì)胞=5.22±0.028％，納米粒細(xì)胞內(nèi)熱療G2期=30.82±3.32％；CNE-2細(xì)胞對(duì)照組G2細(xì)胞=6.72±2.16％，納米粒細(xì)胞內(nèi)熱療G2期=24.24±1.47％；HNE-1細(xì)胞對(duì)照組G2細(xì)

13、胞=6.65±0.33％，納米粒細(xì)胞內(nèi)熱療G2期=37.19±1.25％。⑥γH2AX焦點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果：三種腫瘤細(xì)胞的焦點(diǎn)數(shù)隨著時(shí)間延長(zhǎng)均逐漸減少，在處理后2h內(nèi)，處理組與對(duì)照組細(xì)胞的焦點(diǎn)數(shù)并無(wú)明顯差異，而在處理4h后，細(xì)胞內(nèi)熱療聯(lián)合放療組的焦點(diǎn)數(shù)量明顯大于單獨(dú)放療組（P<0.01）。⑦成功建立了人鼻咽癌 CNE-2細(xì)胞裸鼠移植瘤模型，瘤體生長(zhǎng)曲線可見(jiàn)納米粒細(xì)胞內(nèi)熱療組裸鼠的腫瘤體積隨時(shí)間延長(zhǎng)其增長(zhǎng)明顯減緩，對(duì)比對(duì)照組有明顯差異（P<0.0

14、1）；細(xì)胞內(nèi)熱療聯(lián)合放療組裸鼠的瘤體體積隨時(shí)間延長(zhǎng)瘤體體積明顯減小，與放療組相比差異有顯著性（P<0.01）。
　　結(jié)論：①通過(guò)MTT腫瘤抑制實(shí)驗(yàn)及克隆形成實(shí)驗(yàn)證明了納米粒細(xì)胞內(nèi)熱療的放射增敏作用；②初步探明了納米粒細(xì)胞內(nèi)熱療放射增敏的機(jī)制：通過(guò)增加HSP70蛋白及 caspase-3蛋白的表達(dá)，增加了腫瘤細(xì)胞的凋亡；納米粒細(xì)胞內(nèi)熱療使腫瘤細(xì)胞阻滯在G2期，而G2期細(xì)胞對(duì)放射線敏感，且細(xì)胞內(nèi)熱療能延緩了放射線致腫瘤細(xì)胞DNA雙鏈斷