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PDT的基本原理是预先给患者注射一定量的光敏剂,经过特定时间代谢后,光敏剂被选择性地潴留在肿瘤或病变组织中。然后在特定波长的光辐射下,光敏剂吸收光子的能量跃迁到激发态,受激发的光敏剂将能量传递给分子氧(Moleculeoxygen,3O2),产生一些活性氧分子(radical oxygen species,ROS)。ROS可以通过氧化作用造成细胞或组织的氧化损伤。当氧化损伤的积累超过一定的阈值时,细胞便开始死亡。而病变部位的周围正常组织细胞中因光敏剂浓度很低,不足以引发光动力反应。
光敏剂作为PDT的三大要素之一,其光物理、光化学和光生物等性能直接影响着PDT的疗效,以及该疗法在临床医学中的应用和推广。以血卟啉衍生物(Hematoporphyrin Derivative,HpD)为代表的混合卟啉类光敏剂属于第一代光敏剂,它们不仅组分复杂,而且在红光或近红外光谱区,HpD的吸收效率很低,当利用吸收较强的紫光进行治疗时,由于紫光在肿瘤组织中的穿透深度有限,限制了PDT的治疗深度。其次,避光时间长,病人用药后需要避光1个月左右。在一定程度上影响了它在激光诊治肿瘤应用中的疗效和推广应用。上个世纪80年代开始,国内外纷纷开展了第二代新型光敏剂的研究。其中,金属酞菁类光敏剂因其组分明确、在650 nm以上的近红外波段有较强的吸收等优点,引起了研究学者们的广泛关注。在我国,福州大学材料功能研究所最近成功研发了一种第二代的新型酞菁锌光敏剂α-(8-QLO)PcZn。
实验结果表明:新型光敏剂α-(8-QLO)PcZn的Q带主吸收峰位于675 nm,其摩尔消光系数为1.86×10.mol-1cm-1,1O2近红外发光的最大发射峰位于1280 nm,量子产率为0.60±0.02。与现有的其它的金属酞菁类光敏剂相比,α-(8-QLO)PcZn是一种具有开发和应用前景的新型光敏剂。然而,α-(8-QLO)PcZn光敏剂存在的唯一不足是,它很难溶于水,在水溶液中极易出现聚集,在临床应用前,需要采用特定的药物传输系统对其进行处理。目前,临床上通常使用的是由聚氧乙烯蓖麻油(Cremophor EL)与丙二醇和生理盐水组成的混合助溶剂。但是,这些化学助溶剂容易对患者造成过敏反应、肾毒性和神经毒性等毒副反应。因此PDT研究领域中的一个热点是采用无毒、有效的药物传输系统对疏水性光敏剂进行处理,以避免光敏剂在临床应用上可能存在的人体毒副反应。
为使疏水性药物能够顺利进入生物体,且不产生毒副作用,各种无毒、有效的药物传输系统的应用研究成为了人们研究的热点,例如,纳米球、纳米胶囊、纳米胶束、脂质体、纳米乳剂、纳米凝胶、油脂纳米粒子、树枝状纳米合成物等。在这些系统中,聚合物纳米胶束在最近十几年引起了研究者们广泛的兴趣。
本论文利用MePEG-b-PCL聚合物纳米胶束这种药物传输载体系统,对福州大学材料与功能研究所研发的疏水性新型酞菁锌类光敏剂α-(8-QLO)PcZn进行包载,制备出水溶性的α-(8-QLO)PcZn聚合物纳米胶束,大大提高了α-(8-QLO)PcZn在水中的溶解性,并对制备的α-(8-QLO)PcZn聚合物纳米胶束的光物理、光化学和光生物等特性,及其在PDT应用方面进行了研究。
第一章,详细介绍了以二嵌段聚合物MePEG-b-PCL作为疏水性光敏剂α-(8-QLO)PcZn的药物传输载体,制备α-(8-QLO)PcZn聚合物纳米胶束的方法和过程。实验采用溶剂蒸干法把新型的疏水性酞菁锌光敏剂α-(8-QLO)PcZn载入到MePEG-b-PCL聚合物胶束中。通过改变投药量分批次地制备α-(8-QLO)PcZn聚合物纳米胶束。
第二章,对不同批次制得的α-(8-QLO)PcZn聚合物纳米胶束进行光物理和光化学特性研究,进而探讨投药量对所制备的α-(8-QLO)PcZn聚合物纳米胶束的性质的影响,例如胶束的载药率等。实验还对比了自由药物(即没有用药物传输载体进行处理的自由光敏剂)α-(8-QLO)PcZn和α-(8-QLO)PcZn聚合物纳米胶束的吸收以及荧光光谱特性。实验结果得到,a.(8-QLO)PcZn聚合物纳米胶束在PBS溶液中的吸收和荧光发射光谱,与α-(8-QLO)PcZn在DMF溶液中的情况基本一致,表明α-(8-QLO)PcZn在聚合物纳米胶束中是以单体的形式存在。
第三章,实验研究了制备的可溶性光敏剂α-(8-QLO)PcZn聚合物纳米胶束在C666-1细胞内的潴留情况随光敏剂的孵育浓度或孵育时间的变化规律,及其对C666-1细胞的PDT响应,结果表明α-(8-QLO)PcZn聚合物纳米胶束是一种有临床应用前景的新型酞菁锌光敏剂。实验还得到了光敏剂α-(8-QLO)PcZn及其聚合物纳米胶束在C666-1细胞中的分布情况,为α-(8-QLO)PcZn对细胞的PDT作用机制的研究提供了基础。
第四章,概括性地总结了本论文在实验方面所取得的研究成果,并创新性地提出了今后还有待于进一步开展的相关研究工作。
总之,实验采用溶剂蒸干法制备得到的α-(8-QLO)PcZn聚合物纳米胶束在很大程度上提高了α-(8-QLO)PcZn的溶解性,为α-(8-QLO)PcZn的临床PDT应用提供了理论基础。同时,也表明了由二嵌段聚合物MePEG-b-PCL形成的聚合物纳米胶束是疏水性新型光敏剂α-(8-QLO)PcZn的一种有效药物传输系统。