一、研究背景与目的:
癌症是一种严重威胁人类健康的疾病,至今仍未有效的控制,已经成为威胁人类生存的一大难题。阿霉素(Doxorubicin,DOX)是一种最常见的蒽环类抗肿瘤抗生素,其抗菌谱广,其作用机理主要是 DOX 嵌入 DNA 而抑制核酸的合成,临床主要应用于治疗乳腺癌、卵巢癌、支气管肺癌、恶性淋巴癌等恶性肿瘤,在肿瘤治疗中占有重要地位[1]。但是,DOX在临床治疗多种癌症时表现出骨髓抑制、心脏毒性、脱发等不良反应,长期使用可以诱发充血性心力衰竭[2]。同时,DOX有强烈的细胞毒性作用,主要表现为心脏毒性和肾毒性[2-5]。其不良反应和毒副作用限制了临床的使用。
基于此,科研工作者不断探究各种途径来降低DOX的不良反应和毒副作用。近年来以脂质体、微粒、缓释微球、纳米粒、胶束等制剂为代表的新型纳米给药体系逐渐成为研究热点。其中,通过对DOX进行结构修饰合成前体药物是一种重要而有效的途径。前药是一类在体外活性较小或无活性,在体内经化学或酶作用降解后释放出活性物质而发挥药理作用的化合物[6]。合成DOX前体药物有以下几种作用:1、改善分布,降低毒副作用。Ferry等人合成了半乳糖胺阿霉素甘氨酸-苯丙氨酸-亮氨酸-甘氨酸 HPMA共聚物(PK2),组织分布试验中,24小时全身成像显示其30%前药可以到达肝区;动物试验中发现,与同等剂量的游离DOX相比,其心脏毒性显著降低[7]。2、提高肿瘤细胞的摄取率,提高肿瘤细胞靶向功能。利用肿瘤细胞表面的叶酸受体过度表达(FR阳性细胞),可以将叶酸和DOX递药系统聚合,通过叶酸介导的细胞内吞作用将药物靶向输送到肿瘤细胞内。范鉴全等[8]用荧光显微观察(含叶酸基) DOX 载药 A:U 交联胶束P(DEMA-co-APMA)-b-PEGMA-FA 和 ( 不 含 叶 酸 基 ) DOX 载 药 A:U 交 联 胶 束P(DEMA-co-APMA)-b-PEGMA 在 FR 阳性 HeLa 细胞、FR 阴性 L929 细胞和 FR 阴性A549 细胞中的摄取情况。结果证明,含有叶酸的DOX给药系统能显著改善细胞摄取率。3、提高稳定性,具有缓释效果。N,O-羧甲基壳聚糖-阿霉素偶联物在血清中酶的作用下能缓慢水解,释放出DOX,缓释时间达到11h[9]。
在前期的研究中,本课题组在低分子量肝素(low-molecular-weight heparin-derivative ,LMWH)亲水链段上通过pH敏感的连接臂亚胺键引入抗肿瘤药物DOX合成L-DOX偶联体。LMWH可以恢复肾的机构和功能,并且能调节血浆和组织的血脂水平,提高脂质代谢酶的活性,从而降低肾毒性[10]。L-DOX在生理pH条件下稳定,而进入肿瘤细胞后,随着pH的降低,亚胺键发生水解,L-DOX结构被破坏从而释放药物,使肿瘤细胞胞内药物浓度增加。
长期使用DOX化疗的过程中会导致多药耐药(multidrug resistance,MDR)。MDR是指肿瘤细胞一旦对某种化疗药物产生耐药性,同时对其他结构无关、作用机制亦各异的药物也产生交叉耐药性,这是一种独特的广谱耐药现象,是导致肿瘤化疗失败的最主要原因[11],而90%的化疗失败是由于耐药性的产生。故逆转肿瘤多药耐药是重要的肿瘤治疗辅助手段。近年来,人们发现姜黄素(CUR)不仅对多种肿瘤细胞具有明显的抑制作用,同时它还具有较强的逆转多药耐药活性,成为第三代抗肿瘤药物。CUR是从传统中药姜黄中提取的多酚类化合物,其逆转肿瘤多药耐药机制主要如下:1.逆转膜转运蛋白介导的肿瘤多药耐药;2. 逆转酶系统介导的肿瘤多药耐药;3. 逆转凋亡相关基因介导的肿瘤多药耐药4、CUR逆转DNA修复机制介导的肿瘤多药耐药5、CUR作为增敏剂来逆转多药耐药6、CUR逆转NF-kappa;B介导的多药耐药[12-13]。文献报道,CUR与DOX联用,能够显著提高抗肿瘤效果,联合给药组肿瘤生长抑制率约为80%[14]。同时,CUR能够减少DOX的心脏毒性[14]。CUR与DOX的联合应用有可能解决临床上长期使用化疗药物毒性大且产生的肿瘤多药耐药的难题。但是CUR几乎不溶于水,口服难吸收,并且存在严重的肝首过效应[15],制约了CUR的临床运用。因此如何提高CUR的水溶性,从而提高生物利用度成为我们解决问题的关键。
为了解决CUR的水溶性问题,本课题组运用透明质酸(Hyaluronic acid,HA)对其进行改造,制备了透明质酸-姜黄素偶联体(HA-CUR偶联体)。HA是一种天然的糖胺聚糖,具有无毒性、无免疫原性、良好的水溶性、生物相容性好、生物可降解等诸多优点。因透明质酸可特异性识别肿瘤细胞表面过度表达的CD44受体和HA介导能动性的受体,因此也具有一定的靶向作用[16]。将CUR与HA分子长链通过化学键连接,形成药物偶连体,可增强CUR的肿瘤靶向性和水溶性和长循环能力。
综上所述,针对DOX毒副作用大、具多药耐药性等缺点,结合LMWHs对DOX的抗肿瘤辅助治疗作用、LMWHs的主动靶向性以及亚胺键的PH敏感性、被动靶向性,将LMWHs与DOX通过腙键化学偶联形成自组装混合纳米胶束(L-DOX)。同时,又因CUR与DOX协同抗肿瘤、逆转MDR效应、HA的靶向性、水溶性、长循环效应,设计合成具有逆转MDR作用、靶向作用和缓释作用的HA-CUR偶联物。最终构建一个新型集逆转MDR、自组装、可控释药为一体的多功能复合抗肿瘤靶向给药系统L-DOXamp;HA-CUR。该递药体系具有安全、低毒、高效、多重靶向、缓控释等特征,极具应用前景。
在本课题组前期对L-DOXamp;HA-CUR的合成、理化性质研究的基础上,本论文将进一步对L-DOXamp;HA-CUR进行体内外药效学评价。
- 研究内容
- 体内药效学评价:L-DOXamp;HA-CUR在裸鼠体内的生物分布情况
- 体外药效学评价:
2.1. L-DOXamp;HA-CUR在正常细胞和人乳腺癌的诱导细胞株MCF7中的摄取情况
2.2. MTT法检验L-DOXamp;HA-CUR作用下正常细胞和MCF7细胞的存活情况
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