基于β-Ga2O3：Cr3+介孔納米粒的腫瘤靶向給藥和分子影像研究.pdf

1、隨著納米科技的發(fā)展，將抗腫瘤藥物、熒光探針、腫瘤細(xì)胞靶向基團(tuán)共同負(fù)載于納米載體中，制備具有分子影像功能的靶向納米給藥系統(tǒng)，是腫瘤的靶向診治和研究靶向給藥系統(tǒng)的體內(nèi)轉(zhuǎn)運、細(xì)胞攝取的有力手段。本研究基于β-Ga2O3∶Cr3+納米粒的光學(xué)（近紅外長余輝特性和熒光特性）和介孔特性，以鹽酸阿霉素(DOX)為模型抗腫瘤藥物，構(gòu)建腫瘤靶向給藥系統(tǒng)，并進(jìn)一步表面修飾巰基化透明質(zhì)酸(HA-L-Cys)，實現(xiàn)給藥系統(tǒng)的腫瘤細(xì)胞主動靶向及其細(xì)胞內(nèi)藥物的谷胱

2、甘肽(GSH)敏感性釋放。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、鸥邷?120℃)高壓水熱法合成GaOOH∶Cr3+納米粒，通過TEM、XRD及粒徑分析儀研究表明:GaOOH∶Cr3+為棒狀結(jié)構(gòu)，長徑約500 nm，短經(jīng)約250 nm，水力學(xué)直徑為360±87 nm，微量Cr3+的摻雜未引起GaOOH晶體結(jié)構(gòu)改變。GaOOH∶Cr3+經(jīng)過1000℃高溫煅燒后轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Ga2O3∶Cr3+介孔納米粒，TEM、SEM研究表明粒子整體形狀變化不大，

3、但表面出現(xiàn)孔洞結(jié)構(gòu)，其比表面積為5.5866m2/g，孔徑為31.09 nm。L929和MCF-7與800 ug/mlβ-Ga2O3∶Cr3+孵育24 h后細(xì)胞存活率均大于80％，β-Ga2O3∶Cr3+未能誘導(dǎo)RAW264.7巨噬細(xì)胞產(chǎn)生炎癥因子NO。通過小動物活體成像儀觀察到β-Ga2O3∶Cr3+具有長余輝性質(zhì)，紫外照射3min后，其余輝可持續(xù)72 h以上，并可再次被白光激發(fā)。裸鼠皮下注射經(jīng)紫外激發(fā)后的β-Ga2O3∶Cr3+納米

4、粒，利用其近紅外長余輝性質(zhì)，可實現(xiàn)納米粒子在體余輝成像，消除熒光成像中出現(xiàn)的自體熒光干擾，提高成像效果。
　?、聘倪M(jìn)高溫高壓水熱合成法，在95℃常壓水體系中實現(xiàn)了GaOOH∶Cr3+納米粒粒徑和形態(tài)的可控合成。通過TEM、XRD、粒徑分析儀研究表明:反應(yīng)體系pH為4.5時GaOOH∶Cr3+為菱形(G1)，水力學(xué)直徑為126±36.9 nm; pH為5.5時GaOOH∶Cr3+為柱狀(G2)，長徑、短經(jīng)約為200 nm，水力學(xué)直徑

5、為201±30.6 nm; pH為7.0時GaOOH∶Cr3+為柱狀(G3)，長徑約500 nm，短經(jīng)約300nm，水力學(xué)直徑為314±87.4 nm; GaOOH∶Cr3+經(jīng)煅燒后轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Ga2O3∶Cr3+介孔納米粒，通過TEM、XRD研究表明β-Ga2O3∶Cr3+納米粒整體形狀未變，粒子表面出現(xiàn)孔洞結(jié)構(gòu)，微量Cr3+的摻雜未能影響β-Ga2O3的晶體結(jié)構(gòu)。熒光性質(zhì)研究表明Cr3+能夠使β-Ga2O3產(chǎn)生700-750 nm范圍

6、的近紅外光，Cr3+摻雜濃度越高，近紅外熒光越強(qiáng)。
　?、峭ㄟ^透明質(zhì)酸(HA)與半胱氨酸(L-Cys)酰胺鍵的形成合成HA-L-Cys，采用1H NMR和FTIR表征其結(jié)構(gòu)。利用靜電吸引及二硫鍵交聯(lián)作用實現(xiàn)HA-L-Cys對β-Ga2O3∶Cr3+的表面包裹(HA-L-Cys/β-Ga2O3∶Cr3+∶H/G1、H/G2、H/G3)，提高了β-Ga2O3∶Cr3+在PBS溶液中的穩(wěn)定性。MCF-7和Hela細(xì)胞分別與1000 ug

7、/ml H/G1、H/G2、H/G3納米粒孵育24 h后，細(xì)胞存活率均大于80％。以DOX為抗癌模型藥物制備三種不同粒徑的載藥納米粒HA-L-Cys/β-Ga2O3∶Cr3+/DOX(H/G1/D、H/G2/D、H/G3/D)，其載藥量藥量分別為:3.59％(H/G1/D)、3.00％(H/G2/D)、3.18％(H/G3/D)。體外藥物釋放實驗表明H/G1/D、H/G2/D、H/G3/D具有一定GSH敏感性藥物釋放，在模擬血液低濃度G

8、SH(pH7.4+10 uM GSH)環(huán)境中，DOX釋放緩慢，而在模擬細(xì)胞內(nèi)高濃度GSH(pH5.5+10 mM GSH)環(huán)境中，DOX快速釋放，并且pH值的改變(pH5.5，pH7.0)對DOX釋放速率影響不大。
　?、炔捎肕TT法評價H/G1/D、H/G2/D、H/G3/D及游離DOX對MCF-7和Hela細(xì)胞毒性，結(jié)果表明H/G1/D、H/G2/D、H/G3/D對Hela細(xì)胞毒性均明顯高于游離DOX。利用β-Ga2O3∶Cr

9、3+本身近紅外熒光特性，通過CLSM研究MCF-7和Hela細(xì)胞對β-Ga2O3∶Cr3+/DOX(G1/D)及H/G1/D納米粒的攝取，結(jié)果表明HA-L-Cys的表面修飾可顯著提高腫瘤細(xì)胞對納米粒的攝取。通過HA對Hela細(xì)胞表面受體CD44競爭性抑制，可明顯降低Hela細(xì)胞對H/G1/D的攝取，表明其攝取過程是通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞途徑。采用CLSM及FCM研究比較Hela細(xì)胞對H/G1/D、H/G2/D、H/G3/D的攝取速率，表明H

10、/G2/D的攝取速率最快，腫瘤細(xì)胞對納米粒的攝取與納米粒子粒徑、形狀和表面修飾基團(tuán)有關(guān)。
　　⑸利用β-Ga2O3∶Cr3+自身近紅外熒光性質(zhì)，以荷Hela腫瘤細(xì)胞的裸鼠為模型動物，納米粒經(jīng)尾靜脈注射后，采用小動物活體成像儀比較研究H/G1、H/G2、H/G3的體內(nèi)分布和腫瘤組織靶向效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)H/G1的腫瘤靶向效果最好。本文以具有自發(fā)熒光和介孔結(jié)構(gòu)的β-Ga2O3∶Cr3+納米粒作為抗腫瘤藥物的載體，以巰基化透明質(zhì)酸作為靶向基