多胺衍生物功能化的量子点靶向纳米药物的合成及其诱导细胞凋亡的机制研究

The targeted drug delivery ability of polyamine have gradually attracted wide interest from researchers in various disciplines, the studies found that the synthesis of polyamine derivatives can be used as an inhibitor of polyamine biosynthesis, and it can act as a potential cell growth inhibitors and antitumor drugs. Quantum dots (QDs) show good optical properties, so the QDs play the role of qualitative and quantitative identification of biological molecules and cells in life science. In this project, we aimed to design a series of tumor targeted polyamine derivatives functionalized inorganic quantum dots (Au, CdSe/ZnS, etc.) nano-drugs，and siRNA will adsorb on positively charged in organic ligands polyamine. Then we research on the biological activity such as the mechanism of induction apoptosis. Because the content of polyamine and their derivatives and their synthetic metabolism related enzyme activity will be significantly increased in tumor cells, they can affect cell proliferation, division and other physiological characteristics, especially polyamines have strong ability of cell membrane penetration. At the same time, the unique optical properties of QDs allow visible imaging of action of polyamine analogs in live cells. This project study would has an important meaning to clarify targeted drugs transmission, and also can lay the foundation for better design targeted drugs.

多胺的靶向给药能力逐渐引起人们的注意，研究发现人工合成的多胺衍生物可以作为多胺生物合成的抑制剂，作为潜在的细胞生长抑制剂和抗肿瘤药物。具有较好光学性质的量子点 (QDs)，在生命科学研究中起到定性和定量标识生物分子和细胞的作用。本项目旨在设计合成一系列多胺衍生物功能化的量子点 (包括Au，CdSe/ZnS等) 纳米药物，并将siRNA吸附于带正电荷的多胺有机配体上，然后对其诱导细胞发生凋亡等生物活性进行机制研究。由于在肿瘤细胞中，多胺及其衍生物的含量以及与它们合成代谢相关的酶的活性都将显著提高，因而它们能影响细胞的增殖、分裂等多种生理特性，尤其重要的是多胺具有很强的细胞膜穿透能力。而具有较好光学性质的量子点可以为多胺衍生物在细胞等生命体中的行为提供可视性。此项研究对阐明靶向药物传输有重要意义，也可为更好地设计靶向药物奠定基础。

由于量子点 (QDs) 固有的发射荧光和优良的光学性质，使得此载药体系广泛应用于药物的运载与体内、外成像。而多胺衍生物的靶向性是基于肿瘤细胞的生物学特点而产生的，即肿瘤细胞膜上的多胺转运体活性远远高于正常细胞。本项目设计合成了一系列多胺衍生物功能化的量子点纳米药物及石胆酸修饰的金纳米颗粒药物转运系统，然后进行系统性的细胞及分子生物学实验研究。我们将可溶性化疗化合物转化成分子成像的可能性，其中量子点的毒性，是分子成像的一个主要关注点。在体外条件下，使用一对人类肝细胞，我们证明了IC50值在mM范围能抑制肿瘤细胞的生长。在体内条件下，经量子点处理后的肿瘤细胞小鼠的平均存活时间可以延长2.5倍。与正常细胞相比，癌细胞对纳米颗粒的结合和摄取更高。通过对纳米粒子化学成分，表面涂层，大小，靶向配体和降解的技术进行调整，进一步的研究可能会导致癌症新疗法（或由于量子点内在的荧光检测）的发展。使用MTT法测定LCA修饰的纳米金对HepG2、SMMC-7721、QGY-7701、MCF-7和HCT-116细胞的生物活性。结果表明，与其他癌细胞相比，这些AuNPs对肝癌细胞具有更高的抑制率。通过细胞核染色研究(Hoechst 33342)、细胞凋亡研究(Annexin V-FITC 染色)、线粒体膜电位测定、细胞内活性氧含量测定及细胞膜完整性检测等这一系列的实验发现，该类纳米金主要是通过诱导细胞凋亡的方式而抑制细胞的生命延长。与此同时，石胆酸修饰的金纳米颗粒也能引起线粒体膜电位变化以及细胞内活性氧的含量升高。此项研究对阐明靶向药物传输以及纳米药物的设计有重要意义，也可为更好地设计靶向药物以及纳米药物体系奠定基础，也为研究细胞凋亡的机制打下基础。