非共價功能化修飾的氧化石墨烯作為抗癌藥物載體的研究.pdf

1、隨著空氣質(zhì)量的惡化和人類生活方式的改變，癌癥的發(fā)病率和致死率正逐年上升，尋求有效的癌癥治療手段刻不容緩。化療是有效而經(jīng)典的治療手段，但是大多數(shù)化療藥物如多柔比星具有選擇性低，毒副作用尤其是心臟毒性嚴重，半衰期短，易產(chǎn)生多藥耐藥等缺點。因此為了提高藥物的治療效果，最大化的減輕毒副作用，開發(fā)新型有效的藥物載體至關(guān)重要。2004年有學者首次報道了石墨烯，憑借其獨特的結(jié)構(gòu)特征，優(yōu)良的機械、熱力學及光學特征，在各個領(lǐng)域都引起了極大地研究熱忱。氧化

2、石墨烯(GO)是石墨烯的氧化衍生物，具有超大的比表面積和優(yōu)良的光熱效果，已經(jīng)成為納米醫(yī)學領(lǐng)域的研究熱點。GO在水中可以分散，但在生理溶液中易聚集產(chǎn)生沉淀，極大地限制了其在藥物載體方面的應用，因此必須對其進行合適的表面功能化修飾提高其在生理溶液中的穩(wěn)定性和分散性。一般可以利用GO大的共軛結(jié)構(gòu)及其表面和邊緣存在的豐富的含氧官能團對其進行非共價或共價功能化修飾，共價鍵修飾在引入化學反應和有機溶劑的同時，GO的共軛結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)也會發(fā)生變化，而

3、非共價鍵修飾可以避免繁瑣的化學反應，最大化的保留GO的性質(zhì)，因此非共價鍵修飾得到了越來越多的關(guān)注。
　　理想的藥物傳遞系統(tǒng)應該是使運載的藥物在血液循環(huán)和正常組織中不釋放，通過主動或被動靶向作用濃集于腫瘤部位，然后進入細胞，受細胞內(nèi)環(huán)境影響快速釋放藥物，才會使藥物具有最好的抗腫瘤效果和最小的副作用。因此環(huán)境刺激響應型藥物傳遞系統(tǒng)得到了廣泛的關(guān)注，我們可以利用腫瘤細胞內(nèi)部的環(huán)境特征（低pH，高GSH濃度等）設(shè)計藥物載體，使載藥系統(tǒng)在腫

4、瘤細胞內(nèi)由于環(huán)境變化而釋放藥物發(fā)揮治療效果。
　　本課題以充分發(fā)揮GO自身的功能和性質(zhì)為目的，采用兩種不同的生物相容性的大分子通過非共價鍵方式修飾GO，分別獲得的pH敏感的主動靶向藥物傳遞系統(tǒng)和氧化還原敏感的藥物傳遞系統(tǒng)，并分別對其進行了體內(nèi)外評價。本課題的研究內(nèi)容如下:
　　(1)利用某些腫瘤細胞表面過度表達的葉酸受體，制備了葉酸受體介導的主動靶向的藥物傳遞系統(tǒng)。將主動靶向分子FA通過酰胺反應與生物相容性的BSA結(jié)合，獲得

5、的FA-BSA通過非共價方式修飾GO制備主動靶向藥物載體FA-BSA/GO，其中FA-BSA既可作為穩(wěn)定劑，分散劑，又具有靶向功能。通過TEM，AFM，DLS觀察其形貌，片層尺寸及厚度，Zeta電勢監(jiān)測其穩(wěn)定性，溶血實驗初步判定其良好的生物相容性。
　　(2)將抗腫瘤藥物DOX通過π-π和氫鍵作用吸附到FA-B SA/GO表面獲得pH敏感的主動靶向藥物傳遞系統(tǒng)。當DOX與FA-BSA/GO的質(zhì)量比為3∶1時，載藥量達到最大為30.

6、43％，即1 mg FA-BSA/GO可以吸附437.43μg DOX，遠高于傳統(tǒng)制劑。體外釋放實驗表明，與游離DOX相比，該藥物傳遞系統(tǒng)具有明顯的pH敏感性和緩釋行為。體外細胞毒性及細胞攝取結(jié)果表明，F(xiàn)A可以進一步提高腫瘤細胞對FA-BSA/GO/DOX的攝取，從而使腫瘤細胞內(nèi)DOX濃度增高，提高DOX治療效果，降低其對正常組織的毒副作用。
　　(3)為了進一步解決GO在生理溶液中的穩(wěn)定性及基于GO藥物傳遞系統(tǒng)的不完全的，緩慢的

7、藥物釋放行為，本課題利用腫瘤細胞內(nèi)外GSH濃度的差異，采用氧化還原敏感的前藥分子mPEG2K-PCL2K-SS-DOX作為穩(wěn)定劑、分散劑、通過非共價鍵修飾GO，獲得了氧化還原敏感的藥物傳遞系統(tǒng)GOPN，并對其體內(nèi)外抗腫瘤活性進行了研究。
　　(4)前藥分子的存在使得制備的GOPN在生理溶液中能夠穩(wěn)定存在，同時由于PEG的長循環(huán)作用，可延長GOPN在體內(nèi)循環(huán)時間，從而避免重復用藥。同時通過TEM觀察其形貌，DLS測定其粒徑，并通過粒

8、徑觀察其在血漿中的穩(wěn)定性，結(jié)果表明GOPN具有良好的穩(wěn)定性。
　　(5)體外釋放結(jié)果表明GOPN具有良好的氧化還原敏感性，并且與NGO/DOX相比，釋藥更完全。體外細胞毒性實驗結(jié)果表明GOPN的抑制率高于游離DOX和NGO/DOX，這是由于氧化還原敏感的GOPN通過內(nèi)吞作用進入細胞，在細胞內(nèi)高的GSH濃度下，二硫鍵斷裂，釋放藥物，快速殺死癌細胞，因此我們制備的GOPN具有更好的治療效果。體外細胞攝取實驗結(jié)果表明A549細胞對GOP

9、N的攝取量高于游離的DOX，高的攝取量可以保證藥物濃集于腫瘤部位，是提高腫瘤殺傷力的重要原因。
　　(6)最后通過荷瘤小鼠對GOPN的體內(nèi)抗腫瘤活性進行了評價，通過相對腫瘤體積變化可以看出，GOPN對腫瘤增長有一定的抑制作用。通過考察荷瘤小鼠相對體重變化和組織切片對GOPN的用藥安全性進行了評價，結(jié)果表明GOPN可以明顯降低DOX導致的心臟毒性，因此我們制備的GOPN具有有效的體內(nèi)抑瘤效果和良好的生物安全性。
　　綜上所述，