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目的:脑肿瘤可诱导所在区域血脑屏障内皮细胞高表达ATP敏感性钾通道(ATP-sensitive potassium channel,KATP)。KATP的强化可引起内皮细胞小窝蛋白表达的上调和紧密连接的抑制,促进肿瘤区域内皮细胞的胞吞转运和旁路转运。已上市的降压药米诺地尔(Minoxidil sulfate,MS)作为其激动剂之一,可特异性激活KATP。为了克服脑转移瘤化疗中面临的血-脑肿瘤屏障(Blood-brain tumor barrier,BTB),本论文设计了强化BTB内皮细胞上特异性表达的KATP的策略,构建了内部装载KATP激动剂MS和化疗模式药物阿霉素(Doxorubicin,DOX)、表面修饰乳腺癌脑转移细胞(Breast cancer brain metastatic tumor cells,BCBMTCs)上 CD44 靶向配体透明质酸(Hyaluronic acid,HA)的脑转移瘤靶向纳米粒(Nanoparticles,NPs),简称为M@H-NPs/DOX。本论文将在成功构建给药系统的基础上,研究M@H-NPs/DOX基于跨细胞和细胞旁路双途径克服BTB的效率及机制,评价M@H-NPs/DOX递送DOX进入乳腺癌脑转移区域的效率和对脑转移瘤的治疗效果。方法:(1)通过核磁共振氢谱(1H-Nuclear magnetic resonance,1H-NMR)和凝胶渗透色谱(Gel permeation chromatography,GPC)等表征基础载体聚乳酸-羟基乙酸-聚赖氨酸(Poly(lactic-co-glycolic acid)-poly(ε-carbobenzoxyl-L-lysine),PLGA-PLL)和巯基化透明质酸(Thiolated hyaluronic acid,HA-S-SH)的合成。采用超声乳化-溶剂挥发法制备M@H-NPs/DOX;通过透射电镜和动态光散射表征给药系统的外观形态、粒径及血清稳定性;用透析法研究给药系统中MS和DOX的释放行为。(2)在BCBMTCs和正常脑微血管内皮细胞(Brain microvascular endothelial cells,BMECs)上用荧光显微镜和酶标仪定性和定量考察HA修饰的NPs(H-NPs/DOX)的靶向性。(3)分别在BCBMTCs、正常BMECs及BTB内皮细胞上,用荧光显微镜、流式细胞仪和酶标仪考察游离MS对H-NPs/DOX摄取的影响;在BCBMTCs上用流式细胞仪和酶标仪考察包载MS 的M@H-NPs对H-NPs/DOX摄取的影响。用流式细胞仪考察M@H-NPs/DOX在BCBMTCs上的入胞机制。(4)建立体外BTB模型和颅内乳腺癌转移瘤裸鼠模型,通过免疫荧光考察MS对BTB上紧密连接蛋白表达的影响。(5)颅内乳腺癌转移瘤裸鼠给予荧光标记给药系统,再对血管进行染色标记,通过荧光显微镜观察脑组织切片上的荧光,评价M@H-NPs选择性渗透BTB的效率。(6)在正常小鼠上,通过小动物活体成像系统、荧光显微镜考察MS对正常血脑屏障的影响;在乳腺癌脑转移瘤裸鼠上,通过荧光显微镜观察脑组织切片的荧光,评价M@H-NP s/DOX递送DOX进入脑转移瘤区域的效率。(7)通过MTT细胞实验、血清谷丙转氨酶和谷草转氨酶水平的测定考察M@H-NPs/DOX的体内外毒性;通过监测乳腺癌脑转移瘤裸鼠的生存期评价M@H-NPs/DOX的药效学。结果:(1)1H-NMR表明成功合成了基础载体PLGA-PLL和HA-S-SH,且每个HA单体分子(分子量为9608)连接了 4.17个二硫键;GPC结果表明PLGA-PLL的数均分子量为12716,重均分子量为25792,多分散指数为2.11。理化性质表征结果证明,相比于H-NPs/DOX,包载MS的M@H-NPs/DOX的粒径略微增加,但外观形态基本一致;M@H-NPs/DOX呈不规则球形,流体力学直径为188.8±2.0 nm,电位为-6.9±0.3 mV,在含10%血清的pH 7.4磷酸盐缓冲液中稳定性良好,可在48 h内保持形态。以含0.5%十二烷基硫酸钠的pH 7.4磷酸盐缓冲液为释放介质,M@H-NPs/DOX中MS和DOX呈缓慢释放,MS在12 h和24 h分别释放了 22.4%和30.7%,而DOX分别释放了 25.7%和32.5%。(2)相比于未修饰的NPs,靶向配体HA的修饰可促进H-NP s/DOX在BCBMTCs上的摄取,而对H-NPs/DOX在正常BMECs上的摄取无显著性影响。(3)针对跨细胞转运,游离MS可促进H-NPs/DOX在BCBMTCs上的摄取达1.35倍,并可增强H-NPs/DOX在BTB内皮细胞上的摄取,而对H-NPs/DOX在正常BMECs上的摄取无显著性影响;包载MS的M@H-NPs可促进H-NP s/DOX在BCBMTCs上的摄取,且该促进作用具有时间依赖性,在30 h、42 h 和 54 h 分别提高了 1.34 倍、1.41 倍和 1.45 倍。M@H-NPs/DOX 在 BCBMTCs上的摄取涉及小窝蛋白介导途径、网格蛋白介导途径和巨胞饮途径。(4)针对旁路转运,MS特异性地下调BTB上紧密连接蛋白Claudin-5的表达,而对正常BBB上紧密连接蛋白的表达无影响。(5)M@H-NPs选择性地高效渗透脑转移瘤区域的BTB,而无法跨越正常脑组织区域的BBB。(6)M@H-NPs/DOX几乎不能蓄积于正常脑组织区域,却能较好地蓄积于脑转移瘤区域,MS显著提高了给药系统递送DOX进入脑转移瘤区域的效率。(7)M@H-NPs/DOX与游离DOX在BCBMTCs上的毒性相当,而载体系统M@H-NPs基本无毒性;相比于游离DOX,M@H-NPs/DOX能显著延长乳腺癌脑转移瘤裸鼠的生存期。结论:本文成功构建了可特异性强化BTB上KATP、基于跨细胞途径促进胞吞转运、基于旁路途径下调紧密连接蛋白表达,双途径克服BTB的脑转移瘤靶向给药系统,并证明了该给药系统具有BTB选择性和较好的靶向递送能力,有望转化并用于临床脑转移瘤的药物治疗。本文提出的策略也为进一步优化跨越BTB的脑转移瘤给药系统的设计和构建提供理论依据。