吉西他滨磁纳米微球的制备及对胰腺癌的杀伤实验研究

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胰腺癌是常见的消化道恶性肿瘤,具有早期诊断困难、病程短、进展快、病死率高的特点,中位生存期约为6个月,总体5年生存率低于5%。目前手术仍是根治胰腺癌的唯一手段,但由于胰腺癌早期症状不典型,确诊时大多数患者已属中晚期,手术切除率低,仅为5%~15%,因此局部或全身化疗仍是治疗胰腺癌的重要手段之一。吉西他滨是美国FDA批准的用于治疗进展期胰腺癌的一线用药,对胰腺癌单一或联合其它抗癌药物都取得很高的疗效。吉西他滨是一种新型的脱氧胞苷类似物,属嘧啶类抗代谢类药物,属细胞周期特异性抗肿瘤药,主要作用于DNA合成期的肿瘤细胞,即S期细胞,具有抗瘤谱广、作用机制独特、与其他化疗药物无交叉耐药且毒性反应无叠加等特点。然而,吉西他滨缺乏组织特异性,全身毒副作用大;体内代谢迅速,血浆半衰期短;肿瘤耐药性等缺点。 近年来随着生物技术以及纳米技术的飞速发展,磁控纳米载药系统在肿瘤靶向治疗的应用得到了人们的广泛关注。磁控纳米载药系统是将化疗药物、磁性内核包入高分子材料制成的纳米球中,注入体内后,它在体外磁场的作用下滞留于靶区,平稳释放药物杀伤肿瘤细胞,同时降低药物的全身毒副作用,是一种新兴的肿瘤靶向治疗方法。然而,良好的生物相容性仍是纳米医用材料的必备条件。壳聚糖为天然碱性多糖,是甲壳素脱乙酰基的产物,具有良好的生物相容性和生物可降解性,在体内降解产物能完全被人体吸收,无毒副作用;而铁元素乃人体必须元素,少量应用对人体无毒害作用。目前连接药物与磁纳米粒的常用方法包括物理负载法、离子交联法以及化学键耦连法等,其中由于化学键耦联可使载药磁纳米粒更为稳定、更能适应不同环境的变化而得到大多数研究者的喜爱。本研究采用化学沉淀法,药物共价耦联于体系,粒径小,体系稳定,通过细胞的摄粒作用进入细胞内,可实现安全有效的胞内靶向药物治疗。 根据以上内容,本论文着眼于胰腺癌靶向治疗的需要,整合磁纳米技术及化疗技术,提出以下思路: 1、以羧甲基壳聚糖(carboxymethylated chitosan,CS)及纳米级Fe3O4为载体材料,以吉西他滨(Gemcitabine,Gem)为模型药物,采用化学沉淀法制备吉西他滨.羧甲基壳聚糖氧化铁纳米微球(Gemcitabine-carboxymethly-ehitosan magnetic nanoparticles,Gem-CCMN)。考察Gem-CCMN的形貌、粒径,测定载药量及包封率及体外药物释放情况。 2、采用四唑盐显色法(MTI法)检测Gem-CCMN对胰腺癌CAPAN-2体外增殖的抑制效应,流式细胞术(flow cytometry,FCM)检测细胞凋亡。 3、建立裸鼠人胰腺癌皮下移植瘤模型,考察Gem-CCMN协同外磁场对裸鼠移植瘤的体内抑瘤效应。 第一部分吉西他滨磁纳米微球的制备及结构与性能表征研究 目的: 制备Gem-CCMN及研究其纳米表征。 研究内容与方法: 本部分内容以CS及纳米级Fe3O4为载体材料,以Gem为模型药物,采用化学沉淀法制备Gem-CCMN,并通过扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)观察磁纳米粒形态,紫外分光光度法(ultraviolet spectrophotometry,US)测定微球的载药量及包封率,体外考察Gem-CCMN在模拟血浆及溶酶体液条件下药物累积释放率。 结果: Gem-CCMN呈球形,大小较均匀,平均粒径为(50±4.6)nm,载药量为(17±2.1)%,包封率为(45±5.3)%;傅立叶变换红外光谱显示:Gem的氨基与磁性粒子表面的羧基之间形成稳定的肽键(-CONH-);体外药物释放表明:Gem-CCMN血浆48h累积释放量仅22%,而拟溶酶体液条件下药物累计释放率可达82%。 结论: 以CS和纳米级Fe3O4为载体材料,采用化学沉淀法成功制备出Gem-CCMN,该微球粒径小,大小均一,具有较好的载药量和包封率。Gem-CCMN在血浆中较稳定,而在拟溶酶体液条件下,随着PH的降低、胰蛋白酶活性的增加,可加快Gem-CCMN中-CONH-的水解,促进微球药物的释放。 第二部分Gem-CCMN对人胰腺癌CAPAN-2的体外杀伤研究研究 目的: 考察Gem-CCMN的体外细胞毒性。 研究内容与方法: 采用MTT法测定Gem-CCMN对人胰腺癌细胞CAPAN-2的增殖抑制率,采用流式细胞术(FCM)检测CAPAN-2凋亡。 结果: Gem及Gem-CCMN均明显抑制CAPAN-2细胞的增殖,诱导细胞凋亡和坏死,但彼此无显著性差异(p>0.05)。而CCMN空载治疗组与NS治疗组无显著性差异(p>0.05)。 结论: Gem-CCMN能有效抑制肿瘤细胞生长,诱导细胞凋亡及坏死;而空载磁纳米粒CCMN对细胞无杀伤作用,作为药物载体具有良好的生物相容性。 第三部分Gem—CCMN协同外磁场对荷人胰腺癌裸鼠的治疗效果研究 目的: 考察Gem.CCMN协同外磁场下对肿瘤的生长抑制。 研究内容与方法: 建立裸鼠人胰腺癌皮下移植瘤模型,于移植瘤部位施加恒定外磁场,采用尾静脉注射给药方式,通过绘制肿瘤生长曲线以及计算肿瘤质量抑制率,考察Gem-CCMN协同外磁场对移植瘤的治疗效果。 结果: Gem-CCMN协同磁场治疗组的抑瘤率为41.35%,明显高于其他治疗组(p<0.05);Gem治疗组(20.5l%)与Gem-CCMN治疗组(18.91%)无显著性差异(p>0.05)。 结论: Gem-CCMN在协同磁场作用下,可有效靶向肿瘤,增强对移植瘤的杀伤效应。
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