pH敏感性自沉积载药聚电解质微囊在抗肿瘤药物肺靶向及局部化疗中的应用研究

摘要

层层自组装技术制备的聚电解质微囊因具有良好的多功能性，近些年在药物传递领域已引起广泛关注，但是它的载药量比较低，不足以在动物水平上开展药效学研究，另外，聚电解质微囊的粒径比较大(1～10μm)，静脉注射后的组织靶向性及安全性不理想，限制了它的体内研究，使得目前关于聚电解质微囊动物水平上的研究报道非常缺乏。自沉积载药作用是利用静电引力将药物高浓度地富集到微囊内部，从而极大地提高载药量，在聚电解质微囊的载药方面展示了独特的优势，但是如何通过控制自沉积作用来调节载药量以及如何释放这些被静电紧紧吸引的药物是一项挑战与意义并存的工作。另外，聚电解质微囊在动物水平上的研究对它在药物传递领域的发展具有重要意义。
　　本课题将牛血清白蛋白(BSA)预先填充在聚电解质微囊内部制备牛血清白蛋白凝胶微囊（BSA-gel-capsules，简称BGC），利用BSA电荷随pH值变化的特性，同时实现了pH调控的自沉积载药作用及pH调控的药物释放能力，极大提高了载药量，满足了药放学研究所需的药量，为聚电解质微囊的自沉积载药及释放提供了新的思路。此外，我们率先提出静脉注射BGC具有肺被动靶向性，并首次研究了载阿霉素BGC对小鼠黑色素肺转移瘤及乳腺癌裸鼠皮下移植瘤的体内外抗肿瘤药效，为聚电解质微囊在药物传递载体方面的应用和发展提供了有力的理论和实验依据。
　　首先，利用共沉淀法将BSA分子整合到碳酸钙微粒中制备CaCO3(BSA)微粒，并以此为模板，以层层自组装技术最常用的聚电解质PAH/PSS为囊材，制备基于PAH/PSS的BSA-gel-capsules（简称PAH/PSS-BGC）。PAH/PSS-BGC对阿霉素的负载及释放具有明显的pH敏感性，在pH6.5时能高浓度地将阿霉素负载到微囊内部，极大提高载药量，满足药效学研究的需求。
　　其次，为了证明静脉注射PAH/PSS-BGC的肺靶向性，利用活体成像系统观察了PAH/PSS-BGC静脉注射后的组织分布，发现其主要分布在肺部。基于此，选择小鼠肺癌常用研究模型(B16F10黑色素肺转移瘤)开展载阿霉素PAH/PSS-BGC的体内外抗肿瘤药效研究，结果表明载阿霉素PAH/PSS-BGC能明显抑制小鼠黑色素B16F10细胞的生长，静脉注射载阿霉素PAH/PSS-BGC能取得显著的抑瘤效果，说明聚电解质微囊(PAH/PSS-BGC)具有静脉注射及进行体内外研究的可行性。
　　再次，由于聚电解质PAH/PSS不可生物降解，为了获得生物相容性更好的BGC，以壳聚糖/海藻酸钠（CTS/ALG）代替PAH/PSS，制备了基于CTS/ALG的BSA-gel-capsules（简称CTS/ALG-BGC）。CTS/ALG-BGC对阿霉素的自沉积负载及释放也呈现出明显的pH敏感性，载阿霉素CTS/ALG-BGC对B16F10细胞及小鼠黑色素肺转移瘤均有显著的抑制作用，与PAH/PSS-BGC的结果一致。除此之外，本部分研究还表明B16F10细胞能有效摄取CTS/ALG-BGC进入细胞质，静脉注射载阿霉素CTS/ALG-BGC后阿霉素主要分布于肺部，随时间延长缓慢代谢至肝脏，实验过程中未发现因静脉注射CTS/ALG-BGC导致小鼠死亡的案例，说明静脉注射CTS/ALG-BGC具有良好的安全性及生物相容性，优化了PAH/PSS-BGC在药物载体方面的应用。
　　最后，以乳腺癌为研究对象，考察了载阿霉素CTS/ALG-BGC在局部化疗中的应用潜力。结果显示，游离阿霉素及载阿霉素CTS/ALG-BGC均能有效杀伤乳腺癌敏感株细胞，对于耐药株细胞，载阿霉素微囊表现出一定的逆转耐药性，其细胞毒性显著高于游离阿霉素;建立乳腺癌裸鼠皮下移植瘤模型，相比于游离阿霉素，瘤内注射载阿霉素CTS/ALG-BGC可使肿瘤内的阿霉素长时间维持在较高浓度，取得的抑瘤效果更显著，显示了CTS/ALG-BGC在局部化疗中应用的优势。

目录

声明

致谢

摘要

缩略语

第一章 绪论

1．1 层层自组装技术

1．2 聚电解质微囊在药物传递领域的研究

1．3 聚电解质微囊的自沉积载药

1．4 白蛋白在药物载体中的应用

1．5 肺靶向微粒的研究概况

1．6 课题提出

第二章 PAH／PSS-BGC的制备及表征

2．1 材料与仪器

2．1．1 材料

2．1．2 仪器

2．2 实验方法

2．2．1 CaCO3(BSA)微粒的制备

2．2．2 CaCO3(BSA)微粒中BSA含量的测定

2．2．3 PAH／PSS-BGC的制备

2．2．4 测试与表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 CaCO3(BSA)微粒的制备及表征

2．3．2 PAH／PSS-BGC的制备及表征

2．4 本章小结

第三章 PAH／PSS-BGC的pH敏感性研究

3．1 材料与仪器

3．1．1 材料

3．1．2 仪器

3．2 实验方法

3．2．1 不同pH条件下水溶性荧光染料在PAH／PSS-BGC中的自沉积效应

3．2．2 不同pH条件下阿霉素在PAH／PSS-BGC中的自沉积效应

3．2．3 PAH／PSS-BGC对阿霉素负载的pH敏感性研究

3．2．4 PAH／PSS-BGC对阿霉素的自沉积负载

3．2．5 阿霉素从PAH／PSS-BGC中的pH敏感性释放

3．2．6 统计学方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 不同pH条件下水溶性荧光染料在PAH／PSS-BGC中的自沉积效应

3．3．2 不同pH条件下阿霉素在PAH／PSS-BGC中的自沉积效应

3．3．3 PAH／PSS-BGC对阿霉素负载的pH敏感性研究

3．3．4 PAH／PSS-BGC对阿霉素的自沉积负载

3．3．5 阿霉素从PAH／PSS-BGC中的pH敏感性释放

3．4 本章小结

第四章 BSA-gel-capsules体内外应用的可行性评价

4．1 材料与仪器

4．1．1 材料

4．1．2 仪器

4．2 实验方法

4．2．1 PAH／PSS-BGC尾静脉注射后的体内分布

4．2．2 载阿霉素PAH／PSS-BGC的制备

4．2．3 载阿霉素PAH／PSS-BGC诱导B16F10细胞凋亡的形态学

4．2．4 载阿霉素PAH／PSS-BGC对B16F10细胞的毒性研究

4．2．5 载阿霉素PAH／PSS-BGC对B16F10黑色素肺转移瘤的抑制作用

4．3 结果与讨论

4．3．1 PAH／PSS-BGC尾静脉注射后的体内分布

4．3．2 载阿霉素PAH／PSS-BGC诱导B16F10细胞凋亡的形态学

4．3．3 载阿霉素PAH／PSS-BGC对B16F10细胞的毒性研究

4．3．4 载阿霉素PAH／PSS-BGC对B16F10黑色素肺转移瘤的抑制作用

4．4 本章小结

第五章 CTS／ALG-BGC的制备及其载药性能研究

5．1 材料与仪器

5．1．1 材料

5．1．2 仪器

5．2 实验方法

5．2．1 CTS／ALG-BGC的制备

5．2．2 CTS／ALG-BGC的表征

5．2．3 CTS／ALG-BGC对阿霉素的负载研究

5．2．4 CTS／ALG-BGC对阿霉素的释放性能研究

5．2．5 统计学方法

5．3 结果与讨论

5．3．1 CTS／ALG-BGC的制备与表征

5．3．2 CTS／ALG-BGC对阿霉素的负载研究

5．3．3 CTS／ALG-BGC对阿霉素的释放性能研究

5．4 本章小结

第六章 载阿霉素CTS／ALG-BGC抑制小鼠黑色素肺转移瘤的体内外药效研究

6．1 材料与仪器

6．1．1 材料

6．1．2 仪器

6．2 实验方法

6．2．1 CTS／ALG-BGC的肺被动靶向性验证

6．2．2 载阿霉素CTS／ALG-BGC的制备

6．2．3 载阿霉素CTS／ALG-BGC诱导B16F10细胞的凋亡

6．2．4 载阿霉素CTS／ALG-BGC对B16F10细胞的细胞毒性

6．2．5 CTS／ALG-BGC的细胞摄取

6．2．6 载阿霉素CTS／ALG-BGC的组织学分布

6．2．7 载阿霉素CTS／ALG-BGC对B16F10黑色素肺转移瘤的抑制作用

6．3 结果与讨论

6．3．1 CTS／ALG-BGC的肺被动靶向性验证

6．3．2 载阿霉素CTs／ALG-BGC诱导B16F10细胞的凋亡

6．3．3 载阿霉素CTS／ALG-BGC对B16F10细胞的细胞毒性

6．3．4 CTS／ALG-BGC的细胞摄取

6．3．5 载阿霉素CTS／ALG-BGC的组织学分布

6．3．6 载阿霉素CTS／ALG-BGC对B16F10黑色素肺转移瘤的抑制作用

6．3．7 心脏毒性的考察

6．4 本章小结

第七章 载阿霉素CTS／ALG-BGC抑制乳腺癌的体内外药效研究

7．1 材料与仪器

7．1．1 材料

7．1．2 仪器

7．2 实验方法

7．2．1 载阿霉素CTS／ALG-BGC对乳腺癌细胞的细胞毒性

7．2．2 阿霉素的细胞摄取

7．2．3 载阿霉素CTS／ALG-BGC对MCF-7／ADR细胞裸鼠皮下移植瘤的抑制作用

7．3 结果与讨论

7．3．1 载阿霉素CTS／ALG-BGC对乳腺癌细胞的细胞毒性

7．3．2 阿霉素的细胞摄取

7．3．3 载阿霉素CTS／ALG-BGC对MCF-7／ADR细胞裸鼠皮下移植瘤的抑制作用

7．4 本章小结

全文总结

参考文献

综述 层层自组装聚电解质微囊在药物传递系统中的研究进展

作者简历

在学期间所取得的研究成果