共载阿霉素和siRNA的自组装叶酸—生物素—季铵化阳离子淀粉纳米粒的制备及体外协同抗肿瘤研究

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恶性肿瘤已成为我国致死率最高的病症之一,由于其致病因素的复杂性、病情发展的交互性和变化性,以及患者个体特征造成的各种不确定性,使癌症的治疗难度倍增。已有的临床治疗药物和主流治疗方法如手术治疗、化疗和放疗,无论是单独使用还是联合应用,均难以取得理想的疗效,无法有力遏制恶性肿瘤的恶化和高致死率。面对严峻的治疗现状,新的、高效的治疗手段和药物制剂的研制一直是癌症治疗努力探索的方向。化疗是癌症的主要治疗手段之一,应用于大多数恶性肿瘤的发生发展阶段的治疗。化疗药物可以通过干扰核酸的合成代谢、抑制有丝分裂、抑制蛋白质合成等机制抑制肿瘤细胞的增殖,有效杀灭癌细胞。但肿瘤细胞的抗凋亡机制以及快速产生的多药耐药性,使化疗收效甚微。加上化疗药物的全身性分布,常常在抑癌过程中对其它正常组织器官造成严重损伤,给患者带来很多难以承受的副作用。基因治疗常被用于致癌基因的敲除(或沉默)和抑癌基因的导入或激活,从而达到抑制肿瘤发生发展的治疗目的。但基因药物极易在生物体内降解、失活,且无肿瘤靶点特异性和募集能力。运用具有肿瘤靶向性的纳米载体系统包载化疗药物和基因制剂,进行两种药物制剂的肿瘤细胞靶点共输送,实现化疗和基因治疗协同抑癌,是非常值得期待的癌症治疗途径,也是当前癌症治疗的研究热点。该治疗方法可以避免化疗药物和基因制剂的全身性分布,减少用药带来的毒副作用和药物制剂的大量损耗,能够提高药物制剂的肿瘤靶点募集度,提高药物的疗效。基于肿瘤组织的增强的渗透及滞留效应(EPR效应)和叶酸与特异性受体间的亲和作用,本论文设计、制备了一种新的共载抗癌药物和siRNA的肿瘤靶向递送纳米载体,即叶酸-生物素-季铵化淀粉纳米载体(FBqS NPs)。该载体具有两亲性质,在水溶液中可自组装成为核壳型球状聚合物纳米粒,其内核可通过疏水性相互作用包载化疗药物,而阳离子亲水外壳借静电吸附包载siRNA,实现化疗药物和siRNA的共包载及递送。我们以疏水性小分子药物阿霉素(DOX)为化疗的模式药物进行FBqS NPs的内核包载,以可降解1型胰岛素样生长因子受体(IGF1R)靶基因转录产物mRNA的siRNAIGF1R为基因药物,FBqS NPs带正电荷的亲水外壳静电吸附包载荷负电的siRNAIGF1R,制备DOX和siRNAIGF1R共载的siRNAIGF1R/DOX/FBqS NPs。通过一系列实验,观察和评估siRNAIGF1R/DOX/FBqS NPs的理化性质以及DOX和siRNAIGF1R协同作用下的体外肿瘤细胞抑制效果。主要研究内容和研究结果如下:1)参照已有研究的制备方法,进行反应温度和反应时间双因素交互实验,在实验室制备出高取代度季铵化阳离子淀粉,元素分析测得季铵化基团取代度为0.59。以叶酸、生物素和季铵化淀粉为原料,通过“一步法”酯化合成叶酸-生物素-季铵化淀粉两亲性高分子聚合物(FBqS),在水溶液中经超声处理,自组装成为叶酸-生物素-季铵化淀粉纳米微粒(FBqS NPs)。对FBqS NPs的理化性质进行了一系列表征,结果显示FBqS NPs为球形的核壳结构纳米微粒,平均粒径为109nm,多分散系数为0.183,Zeta电位为28.59mV。通过超声波处理和静电吸附,FBqS NPs被制备成DOX和siRNAIGF1R共包载的siRNAIGF1R/DOX/FBqS NPs。DOX的载药量和包封率均较理想,分别为5.9%和70.7%。凝胶电泳实验测得DOX/FBqS NPs完全包载siRNAIGF1R的质量比为40/1,FBqS NPs可以在高浓度血清中有效保护siRNAIGF1R免于核糖核酸酶降解长达48小时以上,siRNAIGF1R/DOX/FBqS NPs的血液相容性明显优于游离DOX。siRNAIGF1R/DOX/FBqS NPs的DOX和siRNAIGF1R的释放行为均为pH敏感型,酸性环境更有利于DOX和siRNAIGF1R的释放。2)共载DOX和siRNAIGF1R的FBqS NPs用于人非小细胞肺癌A549细胞内DOX和siRNAIGF1R的靶向递送,siRNAIGF1R/DOX/FBqS NPs的细胞毒性、靶向配基竞争性、细胞增殖抑制、细胞的摄入、胞吞机制和目标蛋白表达抑制被充分论证,与其它几种不同药物剂型相比,siRNAIGF1R/DOX/FBqS NPs显示出最高的A549细胞毒性,且游离叶酸对该细胞毒性呈剂量依赖型的竞争性抑制,A549细胞与siRNAIGF1R/DOX/FBqS NPs孵育时表现出最低的细胞增殖能力。能量依赖的、小窝蛋白和网格蛋白介导的细胞内吞是siRNAIGF1R/DOX/FBqS NPs的主要胞吞途径,siRNAIGF1R/DOX/FBqS NPs显著抑制A549细胞的目标蛋白IGF1R表达。
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