编号：YYHY00975
篇名： 功能化壳聚糖/聚多巴胺纳米药物的构建及抗肿瘤性能研究
作者： 张艳艳
关键词： 壳聚糖; 聚多巴胺; 温敏材料; 化疗; 光热治疗; 化学动力学治疗;
机构：东华大学
摘要： 癌症严重威胁人类的健康和幸福生活。纳米载体在提升癌症治疗效率方面发挥了重要作用。壳聚糖和聚多巴胺分别作为天然聚合物和人工合成聚合物,具有良好的生物相容性,是药物递送载体的良好选择。如何将药物精准释放在肿瘤部位是提高肿瘤治疗效率的首要问题。提高抗癌药物的利用效率有利于进一步增强癌症治疗效果。合适的封孔剂有助于纳米载体以理想的方式将药物递送至肿瘤部位。此外,合理设计纳米载体的化学修饰,药物负载和封孔步骤,使药物在纳米颗粒的制备过程中保持原有活性,是构建药物递送平台不容忽视的问题。 基于上述考虑,本论文首先构建了基于壳聚糖（Chitosan,CS）的温敏纳米平台用于肿瘤光热和化学联合治疗。然后,将CS与1-十四醇共包裹的介孔聚多巴胺（Mesoporous polydopamine,m PDA）纳米颗粒用于双重增强抗肿瘤治疗。基于肿瘤微环境独特的生理特征,开发了Mn O2封孔并包裹血小板膜的m PDA纳米颗粒用于肿瘤化学和化学动力学协同治疗。最后,将CS优先功能化,并通过物理吸附对m PDA纳米颗粒进行封孔,用于双向增强抗肿瘤治疗。本论文的具体内容如下: （1）基于壳聚糖的温敏纳米平台用于肿瘤光热和化学联合治疗 为了将药物精准递送至肿瘤部位并释放,本研究构建了基于CS的温敏纳米平台用于乳腺癌光热和化学联合治疗。将p H敏感的CS与温敏材料聚N-乙烯基己内酰胺（Poly-N-vinylcaprolactam,PNVCL）接枝,并用靶向配体生物素（Biotin,Bio）修饰,制备聚合物Bio-CS-PNVCL。该聚合物通过自组装形成负载吲哚菁绿（Indocyanine green,ICG）和阿霉素（Doxorubicin,DOX）的DOX/ICG@Bio-CS-PNVCL纳米颗粒。在近红外光的照射下,ICG将近红外光转化为热,诱导纳米颗粒中的PNVCL发生显著的亲疏水相变并释放药物。体外和体内实验的结果表明,该药物递送系统具有良好的生物相容性,能够特异性地被乳腺癌细胞摄取,并有效地引起乳腺癌细胞死亡。 （2）壳聚糖与1-十四醇共包裹介孔聚多巴胺纳米颗粒用于双重增强抗肿瘤治疗 为了解决长时间化疗和高温光热治疗效果差的问题,本研究开发了CS与1-十四醇（1-Tetradecanol,TD）共包裹的m PDA纳米颗粒用于增强肿瘤化疗和光热治疗。将m PDA纳米颗粒共负载阿霉素（DOX,D）和糖酵解抑制剂2-脱氧-D-葡萄糖（2-Deoxy-D-glucose,DG）。然后,将相变材料TD作为门控开关填充在m PDA中。将CS依次与聚乙二醇二羧酸和靶向配体生物素接枝,制备聚合物Bio-CS-PEG（BCP）。最后,将BCP包裹在纳米颗粒表面,制备D/DG@m PDA@TD/BCP纳米平台。纳米颗粒通过生物素主动靶向至肿瘤细胞。在激光照射下,m PDA进行光热转换,用于肿瘤光热治疗。此外,m PDA产生的热能够诱导TD发生固-液相变,导致门控打开,药物释放。DG可以降低细胞内ATP含量,从而抑制热休克蛋白90（Heat shock protein 90,Hsp90）表达,提高肿瘤细胞对热的敏感性,增强光热治疗效果。此外,DG导致的线粒体超极化可以增强DOX诱导的线粒体去极化,从而促进细胞凋亡,提高化疗效率。该纳米平台在细胞和动物实验中均表现出良好的治疗效果,提供了一种优异的策略用于同时增强化疗和光热治疗,提升了乳腺癌治疗效率。 （3）MnO2封孔并包裹血小板膜的介孔聚多巴胺纳米颗粒用于肿瘤化学和化学动力学协同治疗 介孔聚多巴胺通过π-π堆积或分子间作用力负载药物易导致药物早期泄露,因此,本研究将Mn O2作为智能封孔剂构建多功能纳米平台。将顺铂（Cisplatin,CP）负载到m PDA纳米颗粒中,并用Mn O2封孔。然后,将血小板膜（Platelet membrane,PLTM）包裹在纳米颗粒表面,制备PLTM-CP@m PDA/Mn O2纳米平台。PLTM上的P-选择素能够与卵巢癌细胞膜上高表达的CD44受体结合,从而赋予纳米颗粒靶向性能。此外,PLTM上的CD47蛋白可以阻止纳米颗粒被巨噬细胞吞噬,有利于免疫逃逸。Mn O2在肿瘤微环境中被高浓度的谷胱甘肽还原为Mn2+,导致CP释放。Mn2+可以催化H2O2生成·OH,进行化学动力学治疗。CP既可以作为化疗药物,又能够增加细胞内的H2O2浓度,增强化学动力学治疗,实现化疗和化学动力学治疗的协同作用。此外,Mn2+还可以用作磁共振成像的造影剂。研究发现,PLTM-CP@m PDA/Mn O2纳米颗粒能够靶向卵巢癌细胞,并在肿瘤部位引起广泛的细胞凋亡。此外,该纳米平台具有良好的血液相容性。总之,该纳米平台以Mn O2为智能封孔剂,实现了卵巢癌化学和化学动力学协同治疗。 （4）功能化壳聚糖包裹介孔聚多巴胺纳米颗粒用于双向增强抗肿瘤治疗 为了避免通过化学反应进行封孔影响所负载药物的活性,本研究将化学反应与封孔步骤分开,巧妙地保护了药物活性。首先,通过透明质酸（Hyaluronic acid,HA）和聚乙二醇二羧酸修饰CS制备聚合物HA-CS-PEG。然后,利用m PDA纳米颗粒负载DOX和槲皮素（Quercetin,QUE）。最后,将HA-CS-PEG通过物理吸附包裹在m PDA表面,制备DOX/QUE@m PDA/HA-CS-PEG纳米颗粒。在HA的靶向作用下,纳米颗粒聚集在肿瘤部位。在微酸性的肿瘤微环境中,CS通过质子化溶胀,使DOX和QUE释放。QUE是抗血管生成剂,能够抑制血管生成。在近红外光的照射下,m PDA进行光热转换用于光热治疗。此外,QUE能够抑制热休克蛋白70（Heat shock protein 70,Hsp70）表达,增强光热治疗效果。而光热治疗产生的高温又能进一步破坏肿瘤血管,实现了抗血管生成和光热治疗之间的相互增强。我们探究了QUE对细胞内ATP含量的影响,通过细胞和动物实验评估了该纳米平台的乳腺癌治疗效果。 本论文中,我们构建了功能化壳聚糖/聚多巴胺纳米药物,依次实现了不同治疗方法之间的联合、增强、协同和相互增强,提高了抗癌药物的治疗效率。