【摘要】：在抗腫瘤和抗胞內菌研究中,藥物存在靶向分布差、生物利用度低、血液清除快等缺陷一直沒得到有效解決。許多細菌被發(fā)現(xiàn)具有靶向腫瘤區(qū)域的能力,利用這種能力設計具有藥物靶向運輸?shù)妮d藥體系具有廣泛的應用前景。本論文利用具有腫瘤靶向能力的益生菌Escherichia coli Nissle 1917(EcN)構建了幾種具有腫瘤或胞內菌靶向的藥物控釋載藥體系。分別將抗腫瘤藥物、載藥雜化膠束聚合物或載藥微管結合到細菌表面、將抗菌藥物載入EcN制備的細菌影(BG)內腔或將腫瘤相關藥物載入活菌胞內來構建不同的細菌載藥劑型。制備的細菌載藥劑型都具有靶向性和刺激響應性釋放藥物的能力。通過順式烏頭酸作為酸敏鍵將抗腫瘤藥物阿霉素(DOX)接枝到EcN表面上構建載藥細菌EcN-ca-Dox,載藥量約為4.3%。細菌接枝藥物后仍保持約71%的活率,并且構建過程不會減弱細菌的運動能力。體外藥物釋放表明EcN-ca-Dox可以在血液循環(huán)中穩(wěn)定存在,而在腫瘤中快速釋放DOX;活體成像檢測到EcN-ca-Dox在腫瘤中的優(yōu)先靶向聚集,體內分布證明EcN-ca-Dox能靶向腫瘤,且延長藥物在體內的保留時間,產(chǎn)生比自由藥物更顯著的抗腫瘤效果。DOX或?-生育酚琥珀酸酯(TOS)分別與聚乙二醇結合,形成載藥膠束聚合物(PM_(DOX)和PM_(TOS)),再通過四嗪/降冰片烯生物正交反應和酸敏感鍵連接到EcN表面上構建EcN@PM_(D/T)。在腫瘤pH的刺激下,雜化膠束聚合物從EcN@PM_(D/T)釋放后自組裝成雜化膠束M_(D/T)。雜化膠束在細胞內氧化還原敏感的環(huán)境中釋放出藥物,產(chǎn)生抗腫瘤效果。制備的EcN@PM_(D/T)中細菌形貌完整,細菌活率為89.2%,載藥量約為5.8%,運動速度約為8.5?m/s。當PM_(DOX)和PM_(TOS)的含量為1:2時,協(xié)同效果最好,協(xié)同指數(shù)為0.29。EcN@PM_(D/T)用于腫瘤治療能促進腫瘤凋亡、抑制腫瘤增殖、有效地延長荷瘤小鼠的壽命且不存在明顯的血液和肝腎毒性。通過氧化海藻酸鈉和殼聚糖在聚碳酸酯膜孔中層層組裝制備載DOX微管,并將其與EcN組裝成載藥微型火箭MT_(DOX)@EcN,載藥量約為8.1%。EcN固有的運動性和腫瘤靶向能力可以促使MT_(DOX)@EcN穿透粘性基質到達腫瘤內部,并響應腫瘤區(qū)域微酸環(huán)境釋放藥物對抗腫瘤。EcN的推動作用促進了細胞吞噬、細胞毒性和細胞凋亡。憑借細菌的運動,細菌載藥微型火箭能靶向腫瘤、促進腫瘤區(qū)域藥物滲透、響應釋放藥物,達到抗腫瘤效果。將抗菌藥物環(huán)丙沙星(CIP)載入BG內部成功構建BG@Cip,載藥量為12.5%。巨噬細胞對BG具有較高的吞噬能力,是吞噬活細菌的2.5倍,使用BG載藥可以有效促進藥物的巨噬細胞吞噬。體外釋放實驗表明,在胞內微酸環(huán)境和溶菌酶存在的條件下,BG@Cip在2小時內快速釋放約60%的藥物。作為天然的免疫激活劑,制備的BG@Cip可提高體系中抗菌因子腫瘤壞死因子-?和白細胞介素6的含量,促進了胞內細菌的清除。通過電穿孔技術將抗腫瘤藥物5-氟胞嘧啶(5FU)和巨噬細胞極化藥物唑來膦酸(ZOL)裝載至活細菌EcN中,并在EcN表面修飾Au納米顆粒制備載藥細菌EcN_(Z/F)@Au,載藥量為17.3%(8.2%的5FU和9.1%的ZOL)。該劑型經(jīng)近紅外光照射30分鐘,Au納米顆粒產(chǎn)熱能促使細菌轉化成BG。細菌內部藥物通過BG表面的小孔釋放出來分別作用腫瘤細胞和巨噬細胞,引起較高的細胞毒性和細胞凋亡,且能促使腫瘤相關巨噬細胞向M1型極化。體內實驗證明EcN_(Z/F)@Au可通過光熱治療、免疫治療和化療的聯(lián)合提升抗腫瘤效果。綜上,本論文利用具有腫瘤靶向能力的EcN制備了幾種不同的藥物載體用于腫瘤治療,同時利用能被巨噬細胞較好吞噬的BG裝載抗菌藥物治療胞內菌。本論文制備得到的EcN或其BG載體都具有靶向性和刺激響應性釋放藥物的能力,為構建抗腫瘤及抗藥物載體提供了新的思路。
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ460.1
【圖文】：

西南交通大學博士研究生學位論文 第將抗菌藥載入 BG 的內腔，或將腫瘤相關藥物載入活細菌內。制備的載藥體靶向性，并能刺激響應性釋放藥物。論文研究內容各部分的關系如圖 1-1 所第 2 章將 DOX 接枝到 EcN 表面構建載藥劑型，其載藥量不理想，且細菌活率在此基礎上，第 3 章使用溫和的點擊化學反應在細菌表面接枝載藥膠束聚合的劑型載藥量和細菌活率都得到了提升。為進一步增加載藥量，第 4 章通過負載載藥微管構建微型火箭，研究了微型火箭在腫瘤組織中的穿透能力。在載藥方面，第 5 章將抗菌藥物載入 BG 內部獲得較高的載藥量。但由于 BG 活細菌的腫瘤靶向和運動能力，第 6 章則通過電穿孔在 EcN 活細菌內部載入藥物，既提高了載藥量，又保留了 EcN 的靶向和運動能力。

腫瘤的化學治療往往缺乏靶向選擇性，并伴有不可忽略的副作用。膠束、脂質體和納米顆粒等一類的納米載體被用來增加藥物的體內穩(wěn)定性并延長藥物體內保留時間[47]。Wilhelm 等總結近幾年相關的研究結果，表明只有約 0.7%的納米粒子成功遞送到了腫瘤區(qū)域，且這個研究結果近十年沒有顯著提高[48]。因此有必要探索出更有效的載藥體系來解決抗腫瘤治療中的靶向性差的問題。許多細菌天生具有靶向腫瘤的能力，其中 EcN 是其中一種使用安全的益生菌[49]。利用基于細菌的載藥體系來遞送藥物治療腫瘤，可以達到更好的治療效果及更小的副作用。在本章中，廣譜抗腫瘤藥物 DOX 分子通過酸敏感的順式烏頭酸酐鍵連接到 Ec表面形成 EcN-ca-Dox，該劑型可以靶向腫瘤區(qū)域并敏感釋放藥物作用腫瘤細胞（圖 2-1通過調節(jié)載藥量和細菌活率來確定 DOX 的最優(yōu)接枝量�？疾燧d藥后 EcN 的運動行為體外藥物釋放行為。建立 4T1 小鼠乳腺癌模型，獲得 EcN 載 DOX 體系的體內藥物及細菌分布，并考察抗腫瘤效果。

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本文編號：2715389