干细胞膜伪装载药聚多巴胺纳米粒子的制备及抗肿瘤研究

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背景:恶性肿瘤是危害人类健康的重要疾病之一。如何给予有效的治疗遏制恶性肿瘤的发展,是当前医学领域尤其是肿瘤学工作者面临的重点和难点。目前,恶性肿瘤的治疗方法有手术治疗、化学药物治疗、放射治疗、生物治疗等多种方式,其中化学药物治疗扮演着不可或缺的角色,临床上绝大多数恶性肿瘤患者在其治疗过程中需要进行化学药物治疗。随着抗肿瘤药物的发展,具有不同作用机制的化疗药物不断问世,如蒽环类、紫杉类、铂类、拓扑异构酶抑制剂等,对恶性肿瘤具有显著的疗效。然而,临床应用化疗药物后患者往往会出现各种不良反应,轻则出现恶心、呕吐、脱发等,重则出现骨髓抑制、肝肾损伤等甚至危及生命。究其原因,化疗药物经静脉或口服给药进入血液循环后,一方面到达肿瘤所在部位杀伤肿瘤细胞,另一方面药物会停留在身体其他部位对正常组织细胞产生毒性。因此,如果通过现有技术手段增加化疗药物对肿瘤的靶向性,使其特异性的在肿瘤部位积聚而降低正常组织中的浓度,不仅能够有效缓解患者的不良反应,还可以提高药物对肿瘤的杀伤作用。纳米载药体系通常是指粒径在1000nm以内的药物递送系统。尤其是小于200nm的纳米粒子,不仅可以延缓在体内被机体清除的时间、增加在肿瘤组织中的浓度,而且具有更大的比表面积、更好的载药性能、便于修饰等独特的优势,成为生物医药领域的研究重点。聚多巴胺纳米粒子,是一种类黑色素聚合物,由多巴胺在一定条件下通过氧化自聚合反应而生成。因其合成简便、修饰容易、具有良好的生物相容性等优点而广泛应用于生物医学领域。聚多巴胺富含芳香环、氨基、羟基等官能团,阿霉素等药物能够通过π-π共轭及氢键相互作用等负载于其表面。在酸性条件下(肿瘤微环境),这种相互作用被破坏从而使阿霉素从聚多巴胺表面释放入肿瘤组织中,达到可控性药物释放的目的。然而,未经修饰的纳米颗粒进入机体后,会激活网状内皮系统并被巨噬细胞识别清除,从而降低体内循环时间,限制了纳米载药系统的应用。通过化学或物理方法对纳米粒子表面进行修饰能够较好的改善这一问题,其中利用天然细胞膜伪装纳米粒子是最具有发展前景的方法之一。间充质干细胞,是医学领域的研究热点,具有低免疫原性及肿瘤趋向性。如果使用间充质干细胞膜修饰负载阿霉素的聚多巴胺纳米粒子,这些伪装的纳米材料将能够获得干细胞膜的特性,一方面躲避网状内皮细胞的吞噬,延长药物作用时间;另一方面靶向肿瘤部位,提高药物抗肿瘤效应并且减轻不良反应。目的:分析我科肿瘤患者首次化疗期间不良反应的特点。构建由间充质干细胞膜伪装并且负载阿霉素的聚多巴胺纳米粒子,并研究仿生纳米材料的药物缓释能力及对人食管癌细胞Eca-109的生长抑制作用,为临床提高化疗药物抗肿瘤作用并可能改善不良反应提供理论基础。方法:收集我科首次接受化疗患者的病例资料,跟踪记录患者主要不良反应并进行统计分析。通过水相氧化法制备聚多巴胺纳米粒子,并使用透射电镜测定粒径。在适当的温度及pH条件下,将阿霉素负载于聚多巴胺表面。传代培养人脐静脉来源间充质干细胞,收集细胞并通过低渗裂解、反复冻融破坏细胞结构,利用差速离心法获取干细胞膜碎片。使用聚碳酸酯多孔滤膜将干细胞膜碎片反复挤压,通过水浴超声法将干细胞膜包裹在聚多巴胺纳米粒子表面,合成仿生纳米药物。将仿生纳米药物分别置于中性及酸性环境中,利用分光光度计测定不同时间段阿霉素的释放量。分别使用不同浓度的仿生纳米药物处理人食管癌细胞Eca-109,通过CCK-8法检测其对细胞增殖活性的影响。结果:1.我科肿瘤患者首次化疗期间不良反应主要有恶心、呕吐、疲乏、脱发、腹泻、便秘、感觉异常。其中最常见的不良反应是恶心和呕吐,发生率高达65%;其次是疲乏,发生率为57%。2.合成粒径为78±9nm的聚多巴胺纳米粒子,并将化疗药物阿霉素负载于聚多巴胺表面,载药率为18%。3.透射电镜下观察到仿生纳米药物表面包裹的细胞膜结构。4.仿生纳米药物释放阿霉素具有pH响应性。在pH=5.5的PBS中阿霉素48h释放量约11%;而在pH=7.4的PBS中释放量仅约5%。5.相同阿霉素浓度下,仿生纳米药物对食管癌细胞Eca-109的杀伤作用要高于没有干细胞膜包裹的纳米粒子,且具有统计学意义。结论:1.传统化疗药物毒副作用大,具有较高的不良反应发生率,加重肿瘤患者的身心负担,探索新型抗肿瘤药物具有重要的意义;2.成功构建干细胞膜伪装并负载阿霉素的聚多巴胺纳米粒子;3.新型仿生纳米药物具有pH响应性药物缓释能力,干细胞膜伪装能够增强纳米药物的抗肿瘤效应。
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