本文關(guān)鍵詞：基于納米磁性二氧化鈦抗腫瘤藥物遞送系統(tǒng)的構(gòu)建及體內(nèi)外研究

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【摘要】：二氧化鈦(TiO_2)是一種常用的光催化劑,近年來,TiO_2在作為藥物載體進(jìn)行生物體內(nèi)光動力學(xué)治療研究方面已取得一系列進(jìn)展,是極有潛力的光動力學(xué)治療材料[1]。但要真正實現(xiàn)其在腫瘤治療中的應(yīng)用,仍面臨著諸多挑戰(zhàn),如TiO_2本身不具有腫瘤靶向性,難以實現(xiàn)藥物的靶向轉(zhuǎn)運(yùn)及高效、低毒的化療-光療協(xié)同治療;此外,TiO_2吸收波長范圍主要在紫外區(qū),只能在紫外光照射下實現(xiàn)光動力學(xué)治療,嚴(yán)重限制了其實際應(yīng)用[2]。阿霉素(DOX)通過抑制核酸的合成,對腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生殺滅作用,但它同時對正常器官存在很強(qiáng)的毒性,使其在腫瘤處的藥物濃度遠(yuǎn)低于可殺滅癌細(xì)胞的閾值,因而其臨床應(yīng)用一直受到較大限制[3-6]。本課題主要制備了TiO_2與Fe_3O_4納米復(fù)合材料,在外加磁場作用下實現(xiàn)腫瘤磁靶向,將負(fù)載藥物的二氧化鈦磁流體定向輸送至腫瘤部位,實現(xiàn)藥物在腫瘤的靶向富集,減輕對人體的毒副作用。DOX是蒽醌類藥物,蒽醌環(huán)特有的間羥基苯醌結(jié)構(gòu)可以與Fe2+發(fā)生絡(luò)合,而TiO_2-Fe_3O_4修飾上PEI后,表面含有較多氨基,亦可與Fe2+產(chǎn)生配位作用,這樣便可通過Fe2+介導(dǎo)的絡(luò)合鍵將DOX負(fù)載于TiO_2-Fe_3O_4上[7,8],從而制得TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX制劑。絡(luò)合鍵的存在,使得該制劑具有很好的pH敏感性。在酸性環(huán)境中,由于質(zhì)子的競爭性結(jié)合,DOX從配位鍵中游離出來,釋藥迅速;而在中性環(huán)境中,絡(luò)合鍵結(jié)合牢固,DOX極難釋放。體外釋藥結(jié)果表明,DOX從TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX復(fù)合物上的釋藥呈現(xiàn)pH敏感性,在微酸性的環(huán)境中(pH=4.0)釋藥較快,48h超過90%,而在中性環(huán)境中(pH=7.4)釋藥緩慢,48h釋放了不到15%。選用人肝癌SMMC-7721細(xì)胞研究了TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX及TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX光療的體外治療效果。結(jié)果顯示,TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX可以在1h內(nèi)較完全進(jìn)入細(xì)胞,而且進(jìn)入細(xì)胞的速度比DOX要快且量更多。TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX對SMMC-7721細(xì)胞的增殖抑制效果比DOX對照組好,相比有顯著性差異,TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX聯(lián)合808nm激光光療的抑制效果最好。細(xì)胞周期結(jié)果顯示,TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX組對SMMC-7721細(xì)胞產(chǎn)生S期阻滯,且激光組更為明顯,進(jìn)入S期細(xì)胞達(dá)到91.56%。在凋亡實驗中,TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX壞死的細(xì)胞和凋亡的細(xì)胞總數(shù)為15.7%,TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX/laser壞死的細(xì)胞和凋亡的細(xì)胞總數(shù)為33.6%。由此可見激光組更好的誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,且早期凋亡與晚期凋亡的比例相當(dāng)。以大鼠為模型動物,考察了TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX與DOX組的體內(nèi)藥物代謝動力學(xué)差別;同時考察了TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX在小鼠體內(nèi)的組織分布特征與藥效學(xué)特性。實驗結(jié)果顯示TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX代謝速度較慢,體內(nèi)清除率顯著降低,在大鼠體內(nèi)的滯留時間顯著延長,AUC顯著增加。這些結(jié)果都說明了與DOX相比,TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX生物利用度提高,能夠顯著改善DOX的藥動學(xué)特性。另外,組織分布結(jié)果顯示,在心臟、腎臟中TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX的AUC明顯小于DOX對照組。這提示我們TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX可以有效降低DOX在臨床應(yīng)用時所造成的心臟和腎臟毒性。相反,在肝臟、肺、腫瘤中,靶向指數(shù)TI分別為150.70、106.86與320.76,且TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX的AUC明顯高于DOX組,表明TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX具有明顯的肝臟、肺與腫瘤靶向性。藥效學(xué)結(jié)果表明:與空白對照組相比,DOX組、TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX組以及TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX/laser組在給藥一周后腫瘤體積均呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢,TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX/laser組的下降趨勢更明顯,且DOX組有2只小鼠死亡,其他組無死亡現(xiàn)象發(fā)生,這也說明了TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX的毒性小于DOX組。結(jié)合組織分布的結(jié)果我們可以推論得出:TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX由于磁靶向作用,比DOX要更多的分布于腫瘤組織,因此療效要比DOX組的好,并且TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX激光照射后對S180肉瘤的抑制效果更好。這說明該制劑光療后能顯著增加治療效果。
【關(guān)鍵詞】：TiO_2@Fe_3O_4 DOX 靶向 光療
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R943
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-17
• 中英文縮略詞17-18
• 前言18-23
• 第一章 制劑學(xué)研究23-40
• 1 儀器與試劑23-24
• 1.1 儀器23
• 1.2 試劑23-24
• 2 試驗方法24-27
• 2.1 TiO_2-Fe_3O_4-PEI的制備24-25
• 2.1.1 共沉淀法制備Fe_3O_4磁性粒子24
• 2.1.2 制備磁性液體24-25
• 2.1.3 包覆TiO_2，，并進(jìn)行活化——溶膠凝膠法25
• 2.2 TiO_2-Fe_3O_4-PEI負(fù)載阿霉素25
• 2.3 TiO_2-Fe_3O_4-PEI含量測定方法的建立25-26
• 2.3.1 DOX的UV-Vis全波長掃描25
• 2.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線建立25-26
• 2.4 阿霉素(DOX)含量測定方法的建立26
• 2.4.1 DOX檢測波長的確定26
• 2.4.2 DOX標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立26
• 2.5 載藥率的測定26-27
• 2.5.1 超濾法測定游離藥物含量26
• 2.5.2 方法回收率試驗26-27
• 2.6 體外釋藥試驗27
• 2.7 磁滯曲線27
• 3 試驗結(jié)果27-38
• 3.1 TiO_2-Fe_3O_4-PEI含量測定方法的建立27-29
• 3.1.1 TiO_2-Fe_3O_4-PEI全波長掃描27
• 3.1.2 DOX及TiO_2-Fe_3O_4-PEI/DOX全波長掃描27
• 3.1.3 TiO_2-Fe_3O_4-PEI的UV-Vis標(biāo)準(zhǔn)曲線27-29
• 3.2 阿霉素(DOX)含量測定方法的建立29-32
• 3.2.1 DOX熒光檢測波長的確定29-30
• 3.2.2 專屬性試驗30-31
• 3.2.3 DOX的標(biāo)準(zhǔn)曲線31
• 3.2.4 回收率結(jié)果31
• 3.2.5 精密度結(jié)果31-32
• 3.3 TEM及SEM表征32-33
• 3.4 TiO_2-Fe_3O_4的EDS圖譜33
• 3.5 紅外表征33-34
• 3.6 TiO_2-Fe_3O_4-PEI的粒徑電位表征34-35
• 3.7 方法回收率35
• 3.8 TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX的投料比的選擇35-36
• 3.9 釋藥36-38
• 4 討論38-40
• 第二章 細(xì)胞學(xué)研究40-59
• 1 實驗試劑及儀器40-42
• 1.1 試劑40
• 1.2 儀器與設(shè)備40-41
• 1.3 主要試劑的配制41-42
• 2 試驗方法42-45
• 2.1 人肝癌細(xì)胞SMMC-7721的培養(yǎng)42
• 2.2 人肝癌細(xì)胞SMMC-7721生長曲線的繪制42
• 2.3 載體對SMMC-7721的毒性42-43
• 2.4 SRB法比較TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX和DOX對SMMC-7721的抑制情況2643
• 2.5 808nm激光照射后TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX和TiO_2-Fe_3O_4-PEI的光療效果43-44
• 2.5.1 808nm激光照射下的體外發(fā)熱效率實驗43
• 2.5.2 細(xì)胞內(nèi)活性氧檢測43-44
• 2.5.3 808nm激光照射下TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX和TiO_2-Fe_3O_4-PEI對SMMC-7721的增殖抑制作用44
• 2.6 SMMC-7721對制劑的吞噬攝取情況44
• 2.7 細(xì)胞周期阻滯44-45
• 2.8 細(xì)胞凋亡檢測45
• 3 實驗結(jié)果45-57
• 3.1 SMMC-7721細(xì)胞的生長曲線45-46
• 3.2 TiO_2-Fe_3O_4-PEI對SMMC-7721的細(xì)胞毒性結(jié)果46-47
• 3.3 TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX以及DOX對SMMC-7721增殖抑制比較47-50
• 3.4 808nm激光照射后TiO_2-Fe_3O_4-PEI和TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX的光療效果50-53
• 3.5 SMMC-7721細(xì)胞對TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX及DOX的攝取53-54
• 3.6 SMMC-7721細(xì)胞的周期阻滯54-56
• 3.7 細(xì)胞的凋亡56-57
• 4 討論57-59
• 第三章 阿霉素靶向制劑的體內(nèi)活性研究59-85
• 1 試劑與儀器59-60
• 1.1 試劑59
• 1.2 儀器59-60
• 2 實驗方法60-64
• 2.1 TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX復(fù)合物的藥物代謝動力學(xué)研究60-62
• 2.1.1 實驗?zāi)Ｐ蛣游?/span>60
• 2.1.2 色譜條件60
• 2.1.3 血漿樣品預(yù)處理方法60
• 2.1.4 方法專屬性考察60
• 2.1.5 DOX體內(nèi)樣品標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制60-61
• 2.1.6 方法的精密度61
• 2.1.7 回收率實驗61
• 2.1.8 給藥與血漿樣品的采集61
• 2.1.9 數(shù)據(jù)處理61-62
• 2.2 TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX的組織分布研究62-63
• 2.2.1 實驗動物62
• 2.2.2 色譜條件62
• 2.2.3 小鼠組織樣品的預(yù)處理62
• 2.2.4 方法專屬性考察62
• 2.2.5 組織樣品標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備62-63
• 2.2.6 精密度實驗63
• 2.2.7 回收率實驗63
• 2.2.8 不同時間點各組織器官中的DOX濃度的測定63
• 2.3 TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX對荷S180肉瘤小鼠的藥效學(xué)實驗63-64
• 2.3.1 S180荷瘤小鼠模型的構(gòu)建63-64
• 2.3.2 試驗分組及數(shù)據(jù)測量64
• 2.3.3 HE染色觀察病理變化64
• 3 實驗結(jié)果64-82
• 3.1 TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX藥代動力學(xué)研究64-69
• 3.1.1 專屬性64-65
• 3.1.2 阿霉素的血漿標(biāo)準(zhǔn)曲線65-66
• 3.1.3 方法的精密度66
• 3.1.4 血漿阿霉素含量測定的回收率66-67
• 3.1.5 大鼠血漿中藥物濃度的測定67-68
• 3.1.6 藥動學(xué)數(shù)據(jù)分析68-69
• 3.2 TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX在小鼠體內(nèi)組織分布69-80
• 3.2.1 專屬性考察69-71
• 3.2.2 各個組織中的阿霉素的標(biāo)準(zhǔn)曲線及線性范圍71-74
• 3.2.3 方法的精密度74
• 3.2.4 回收率結(jié)果74-77
• 3.2.5 不同時間點組織中的藥物分布特征77-79
• 3.2.6 體內(nèi)分布數(shù)據(jù)分析79-80
• 3.3 TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX對小鼠S180肉瘤的藥效學(xué)研究80-82
• 3.3.1 治療期間腫瘤體積的變化80-81
• 3.3.2 腫瘤組織HE染色結(jié)果81-82
• 4 討論82-85
• 全文總結(jié)85-87
• 參考文獻(xiàn)87-92
• 個人簡介92-93
• 致謝93

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