抗癌药物纳米输运体系的构建及调控

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目前,使用抗癌药物是治疗癌症的重要手段,但存在用量大、选择性差、毒副作用强等缺点。建立高效抗癌药物纳米输运体系,提高肿瘤靶向性能,增强药物的生物利用度显得尤为重要。抗癌药物纳米输运体系是一个复杂的多组分体系,其性能不仅与药物和载体性质有关,还与药物载体间相互作用、载体与特定组织细胞的亲和性相关。但目前,载体与药物、特定组织细胞间相互作用对输运体系性能的影响仍缺乏明确的理论说明。鉴于此,本文构建难溶性药物的纳米分散体和聚合物胶束,实验研究载体结构对药物形貌、粒径、溶出性能及靶向性能的影响规律;同时,采用分子对接和分子动力学相结合的方法深入研究在输运体系中药物和载体间、靶向片段与受体间相互作用模式,揭示其微观机制,为开发高效药物输运体系提供理论依据和实验基础。全文的主要内容和创新点如下:  1、以比卡鲁胺为模型药物,构建难溶性药物纳米分散体,着重研究载体对药物溶出性能的影响。首先,采用反溶剂沉淀法和喷雾干燥法制备含有不同载体的比卡鲁胺纳米分散体,考察载体对其颗粒形貌、粒径及溶出性能的影响。使用对接和分子动力学组合方法研究比卡鲁胺、载体以及溶剂之间的相互作用关系,分析溶剂可接触面积、旋转半径、氢键、径向分布函数等结构信息,比较不同体系中能量和结构差异。将实验与模拟结果相结合,分析药物与载体结构性质和相互作用对药物的溶出影响,发现药物与载体间较强的作用和载体较好的亲水性有利于提高药物溶出性能,为抗癌药物纳米分散体的制备提供理论指导。  2、以长春西汀为模型药物,开展了纳米分散体的制备及尺寸调控研究,着重研究了载体对分散体粒径的影响。采用反应沉淀法和喷雾干燥法制备长春西汀纳米分散体,考察载体种类、浓度、酸碱比及过饱和度对长春西汀形貌和粒径的影响,比较载体对药物溶出性能的影响。同时,应用对接和分子动力学组合方法研究长春西汀和载体体系,分别计算体系中溶剂可接触面积、旋转半径、疏水比例、氢键、径向分布函数等结构性质,计算长春西汀与载体和长春西汀/载体与水之间的相互作用,比较不同体系中结构和作用差异。将实验与模拟结果相结合,分析药物与载体的结构和相互作用对药物粒径的影响,发现载体吸附到药物表面的能力将受到载体性质(亲疏水性)的影响,药物和载体之间良好的相互作用可有助于载体的吸附到药物表面,从而有利于颗粒粒径的控制。  3、合成聚乙二醇-聚乳酸(PEG-PLA),制备相应的PEG-PLA载药胶束,并着重研究了载体结构对载药性能的影响。首先,研究合成条件对PEG-PLA结构的影响,并对其结构进行FT-IR、1H-NMR及GPC表征。其次,采用溶剂挥发法制备相应的PEG-PLA载药胶束,考察聚合物结构对胶束的形貌和载药性能的影响规律,并对其形貌和载药性能进行表征。最后,通过对接计算,研究具有不同结构的单链PEG-PLA、双链PEG-PLA与比卡鲁胺之间相互作用。分析实验与模拟结果,发现随PEG-PLA疏水比例增加,PEG-PLA与比卡鲁胺作用增强,有利于载药;但疏水比例增加到一定程度,PLA部分间作用强,堆积密度大,载药空腔减小,不利于载药。  4、设计构建了环状肽c(RGDfK)(cyclic Arg-Gly-Asp-Phe-Lys)修饰的靶向载药胶束。首先,采用对接方法研究靶向配体c(RGDfK)环状肽与整合蛋白αvβ3的结合模式,并研究环状肽c(RGDfK)的PEG化以及PEG链长对与整合蛋白αvβ3结合能力的影响,为靶向片段的设计提供理论依据和基础。其次,合成具有靶向片段的载体c(RGDfK)-PEG-PLA并进行1H-NMR及GPC结构表征,采用溶剂挥发法制备靶向载药胶束,系统研究溶剂、药物浓度、载体浓度等实验条件对胶束形貌和粒径的影响,实现对胶束的可控制备。此外,进行体外药物释放性能表征,考察胶束组成和表面性质的影响,并进行溶出模型拟合。最后,以子宫颈癌细胞HeLa细胞为研究对象,将制得的靶向和非靶向载药胶束进行细胞毒性和细胞摄取评价,考察靶向载药胶束浓度对细胞毒性及靶向环状肽c(RGDfK)的修饰对细胞毒性和细胞摄取的影响,发现环状c(RGDfK)肽修饰的靶向载药胶束具有良好的作用效果。  本论文将实验、计算机模拟和理论分析相结合,深入探讨了抗癌药物纳米输运体系中宏观性能与微观结构之间的关系,为抗癌药物纳米输运体系的构建和调控提供了新的思路和方法。
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