基于疏水性抗肿瘤药物载体构建的可注射超分子水凝胶

来源 :温州医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhochg
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目的:当前,治疗恶性肿瘤的方法是以化疗药物为主,但是临床所使用的化疗药物都有着一定的毒副作用。我们在杀灭肿瘤细胞的同时,正常细胞也遭到了杀害,尤其是作用于全身的血液细胞和淋巴组织等,而这些细胞与人体的免疫系统息息相关,从而约束了抗肿瘤药物的使用。所以寻找能包裹抗肿瘤药物、将其送到给药部位、控释化疗药物的释出,是当前治疗肿瘤的热点之一。  本文通过α-环糊精(α-CD)与聚乙二醇-聚己内酯两亲性嵌段聚合物(MPEG5000-PCL5000)的自组装制备可作为疏水性抗肿瘤药物载体的可注射超分子水凝胶。在水溶液中,利用α-CD对MPEG5000-PCL5000嵌段共聚物的选择性包合作用,实现在温和的反应条件下成功构建可注射超分子水凝胶。  方法:  1.MPEG5000-PCL5000嵌段共聚物的合成,将一定量的MPEG,ε-CL以及辛酸亚锡加入到三颈烧瓶中,在氮气、140℃下进行开环聚合反应,产物通过疏水性荧光探针测定CMC。  2.前药分子的制备,将紫杉醇(PTX)与MPEG5000-PCL5000嵌段共聚物混合,用共沉淀法在丙酮溶液中制得负载PTX的MPEG5000-PCL5000胶束。  3.载药超分子水凝胶的制备,负载紫杉醇的MPEG5000-PCL5000胶束水溶液(20%(w/v))中加入等体积的α-环糊精(α-CD)水溶液,浓度分别为20%(w/v)、15%(w/v)和10%(w/v),温度为55℃。制得超分子水凝胶,反向试管法测凝胶时间。  4.载药超分子水凝胶的表征:  对样品进行X射线衍射(XRD)分析,采用的X射线衍射仪为Bruker AXS/D8型,采用的射线源为CuKα。参数设定:电压40kV,电流40mA,扫描范围2θ=5°-60°。  对样品进行扫描电子显微镜(SEM)分析,SEM(Hitachi,s-4800),对凝胶样品的形态学变化进行监测。将混合的MPEG5000-PCL5000胶束溶液与α-CD水溶液取适量,滴到硅胶片上,静待片刻,至完全形成凝胶后,放入液氮中冷却,后再置于冷冻干燥机,去除水分,留待测试。  对样品进行流变性质分析,采用AR-2000高级流变扩展系统(TA流变仪,美国),40mm平行板夹具,25℃水浴。在每个水凝胶样品上开展动态时间扫描测试,测出储能模量(G)和损耗模量(G"),扫描范围为0.1-100rad/s;粘度作为剪切速率的函数,用流动模型测得,速率范围为0.01-10 s-1。  5.体外释放实验,利用高效液相色谱法(HPLC)测定PTX。在10ml小试管中,1ml含PTX的超分子凝胶溶液中5ml磷酸缓冲盐溶液(phosphate buffersaline,PBS)作为释放介质,置于恒温振荡水浴箱(37℃,100rpm/min)中,在每个预定的时间点,取1ml上层清液,丢弃剩下的5ml释放液,再补加5ml新鲜配置的PBS缓冲液。HPMC,在Agilent1200HPLC系统中,用反向C18柱(4.6×150mm,5μm,Sunfire色谱柱)。流动相的组成是乙腈/水(45/55;v/v),流速为1.0ml/min,释放液在227nm处测定吸光度。  6.体外细胞实验,用肺癌细胞(A549)进行游离的PTX、含PTX的超分子水凝胶和α-CD的体外毒性实验。PTX用二甲基亚砜(DMSO)溶解、含PTX的超分子水凝胶用PBS溶解、α-CD用水溶解,0.22μm的滤膜过滤,接种于培养板(96孔/板)中,设密度为每孔1×104个细胞,在5% CO2、37℃下孵化24 h后,加入DMEM(dulbeccos modified eagle medium)培养液,保持在0.001-1μg/ml培养48 h。接着加入MTT溶液(5mg/ml)20μ l培养4h。吸去孔内培养液,加入二甲基亚砜(DMSO)100μl,在摇床上低速震荡10min。记录在酶标仪OD570nm处测量各孔的吸光度值。  结果:  1.通过疏水性荧光探针测得文中所用MPEG5000-PCL5000嵌段共聚物的胶束浓度(CMC)为0.000457g/L  2.MPEG5000-PCL5000胶束粒子和含PTX的MPEG5000-PCL5000胶束粒子的尺寸分别为99.56±1.03nm和103.67±2.12nm。结果表明MPEG5000-PCL5000对PTX的最大载药量是18.8%。XRD图谱证实了PTX确实已被成功的包合进MPEG5000-PCL5000中,PTX的特征峰消失了。  3.反向试管法实验结果表明α-CD/MPEG5000-PCL5000凝胶所需要的时间依赖于体系中α-CD的数量。  4.与单纯的MPEG5000-PCL5000特征结晶峰不同,凝胶样品在2θ=11.8°19.2°、21.7°和23.3°处出现了特征衍射峰。XRD图谱证实了凝胶结构中这种超分子结构的形成。  SEM图显示,本文所制备的超分子水凝胶(无论有没有负载PTX)均具有多孔结构,孔径大小在100-150μ m之间,这种结构保证了药物能够通过扩散的方式进行释放。  流变性质分析结果显示不同α-CD和MPEG5000-PCL5000浓度的超分子水凝胶的模量随频率的变化曲线。可以看出,凝胶的储能模量基本不随频率变化,表现出一种“类固体”的性质。  5.体外释放实验结果表明,PTX的释放速率可以通过α-CD的浓度进行调节。  6.体外细胞实验结果表明,PTX胶束和PTX水凝胶拥有更强的抗肿瘤活性。  结论:  成功获得能原位负载疏水性药物PTX的可注射超分子水凝胶。疏水性紫杉醇(PTX)首先与MPEG5000-PCL5000形成稳定的复合物胶束,然后通过与α-CD的主客体作用将PTX原位包埋于凝胶中。  截止到目前为止,基于环糊精主客体包合物的超分子水凝胶大多数用于亲水性药物及生物大分子的缓释,仅有少数的报道是关于疏水性药物的运载。本论文旨在通过MPEG-PCL嵌段共聚物与α-CD作用,制备可注射PTX载药超分子水凝胶,来提高PTX的药物有效利用率和降低毒副作用,使其作为一种新的抗癌药物传输体系得到广泛应用。
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