多机制智能化控释磁性金纳米粒肿瘤靶向转运载体系统的研究

The superparamagnetic particles Fe3O4 as a magnetic tumor targeted nuclear, wrapping gold nanoparticles (GNPs) form gold nanoshell (GNSs) and using polyethylenimine to modified it as a carrier, using liver cancer for a tumor-targeted model, doxorubicin (DOX) for an anti-cancer drug, pH-sensitive hydrazine chemical bond for DOX connection and the inherent characteristics of thermal therapy and sensitive of GNPs, one novel specific drug delivery system, which possesses muti-mechanism (chemotherapy and thermal therapy) and intelligent controlled-release (pH-/RF- dual-sensitive) is constructed. The delivery system has the following features: (1) multi-mechanism therapy of chemotherapy and RF thermal therapy to treat cancer; (2) delivery DOX to tumor site through superparamagnetic particles; (3) intelligent controlled-release at the tumor site through the pH-sensitive hydrazine bond and RF-sensitive of GNPs. Further investigations in this project will be conducted optimal formulation optimization, system stability, pH-/RF- controlled-release, drug loading capacity, combined with thermal therapy and etc. of this drug delivery system in vitro and in vivo to examine and investigate the anti-tumor effect of it.

以超顺磁性粒子Fe3O4为靶向磁核，包裹金纳米粒（GNPs）形成金纳米壳（GNSs），使用聚乙烯亚胺（PEI）对其进行修饰作为载体，以多柔比星（DOX）为模型药物，以pH敏感的肼键连接DOX，以GNPs固有的13.56MHz射频（RF）发热及敏感特性，以肝癌为肿瘤模型，构建多机制（化疗和RF热疗）智能化控释（pH-/RF-双敏感控释）金纳米粒肿瘤靶向转运载体系统（Fe3O4/GNSs-PEI/DOX）。该系统具有以下特点：可同时利用化疗与RF热疗联合对深层肿瘤产生杀灭作用，实现多机制共同治疗癌症；可通过超顺磁性颗粒将载体系统引导至肿瘤部位进行靶向释放；可通过肼键的pH敏感以及GNPs的RF敏感在肿瘤部位进行智能化控释。该项目拟进行载体最优处方、体外释药、载药率、细胞实验、动物实验、体内分布实验及其联合热疗实验等，从多方面考察并探讨该多机制智能化控释系统的抗肿瘤效果。

传统治疗癌症的方法为手术治疗、化疗及放疗等，但手术治疗治标不治本，而化疗具有缺乏靶向性、半衰期短、全身毒副作用大等缺点。传统药物转运载体存在诸多问题，如：化疗药物的全身毒性问题、药物的靶向释放问题等等，构建新型的多机制智能化靶向治疗载体系统是解决这些问题的必行之路。本项目以超顺磁性粒子（Fe3O4）和金纳米材料为纳米治疗递送系统的主要原料；以PEI、PEG及其他脂质为修饰物或包裹物对纳米材料进行修饰；以多柔比星（DOX）为模型药物；以pH敏感、温度敏感作为控释条件；以13.56 MHz射频作为远程物理响应手段，构建了多机智（化疗/热疗）智能化控释（pH-/射频-双敏感控释）的肿瘤靶向转运体系。该课题以原始标书为基础，具体工作主要分为以下两部分：. 第一部分：构建了一种肿瘤磁性靶向治疗、化疗、射频热疗、控释、核磁（MRI）/电子计算机断层扫描（CT）双模成像一体化的多功能肿瘤诊断治疗体系（DOX-TSMLs-AuNSs-PEG）。DOX作为化疗模型药物，Fe3O4磁性纳米粒子提供药物转运载体靶向转运的动力，金纳米壳（AuNSs）提供磁性温敏脂质（TSMLs）体破裂所需要的响应热量，Fe3O4纳米粒子及AuNSs作为造影剂用于双模诊断成像。体内及体外研究结果表明，AuNSs包裹的磁性温敏脂质体具有明显的射频热疗响应释放，药物可在射频照射10 min过程内迅速释放，在射频作用下可有效进行细胞内溶酶体逃逸，可有效抑制肿瘤的增殖，能够进行MRI/CT精准双模成像。. 第二部分：使用4-羟乙基哌嗪乙磺酸（HEPES）绿色合成的方法合成金纳米星（GNSTs），使用PEI及PEG对其表面进行修饰，使用pH敏感肼键连接模型药物DOX，使用叶酸（FA）为肿瘤靶向基团，构建了一种安全高效的肿瘤靶向诊断治疗系统（DOX/GNST–PEG/PEI–FA）。体内及体外研究结果表明，GNSTs具有射频热疗特性及CT成像特性。DOX/GNSTs-PEG/PEI-FA可有效进入肿瘤细胞内部；在射频照射条件下对荷瘤小鼠的肿瘤生长抑制率高达94.3 %；通过HE染色以及TUNEL染色图分析，DOX/GNSTs-PEG/PEI-FA载药组在射频照射下，DOX/GNSTs-PEG/PEI-FA具有诱导肿瘤组织发生更多细胞凋亡和坏死的能力。