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纳米技术可以改变药物在体内的行为,例如通过纳米载体,可以控制药物的释放,促进药物的吸收和改变药物的代谢等,从而增加药效并降低毒副作用。现有的纳米载体,主要包括脂质体、高分子聚合物以及无机材料等。然而,这些纳米材料在应用到人体时,会带来一些问题,例如难以代谢,具有免疫反应等。生物大分子(如:人血白蛋白HSA、人血红蛋白Hb、转铁蛋白Tf以及红细胞膜RBCM等)作为药物的载体,可以克服其他纳米载体引起的问题(如:免疫反应、难以代谢等)。更重要的是,生物大分子本身特殊的结构,可以与配体小分子通过各种作用力(氢键、离子键或者疏水作用力等)形成具有稳定结构的纳米组装体。所形成的纳米组装体还具有被动靶向(EPR效应)和主动靶向(生物大分子与受体结合)的双重优势。为此,本文选用了血红蛋白、转铁蛋白以及红细胞膜作为生物大分子,分别采用“酸性自组装”、“一步合成”等技术,制备了血红蛋白纳米粒(Hb-CCMNPs、PEG-Hb-PTXNPs)、转铁蛋白纳米粒(Tf-PTX-NPs,Tf-IR780NPs),以及红细胞膜纳米粒(IR780@RBCMNPs),并分别研究了各个纳米粒的形成机理及其药效,具体如下:1)血红蛋白纳米粒(Hb-CCMNPs)血红蛋白在体内大量存在,而且血红蛋白在体内可以靶向肿瘤表面过表达的CD163受体。为此本论文利用血红蛋白为药物载体,采用了”酸性自组装“法制备血红蛋白载药纳米粒(Hb-CCM NPs),并研究了纳米粒的形成过程。通过对“酸性自组装”技术的过程优化,如pH值、浓度等,得到了 Hb-CCMNPs纳米粒,其粒径在90nm左右,载药量可以达到20.9%。由此说明,通过“酸性自组装”技术,可以制备血红蛋白纳米粒。2)PEG化血红蛋白纳米粒(PEG-Hb-PTXNPs)采用“酸性自组装”技术制备的血红蛋白纳米粒,能够包载20%以上的药物,然而其稳定性较差。为此,本部分采用了 PEG化的血红蛋白作为药物载体,以增加纳米粒的稳定性。采用“酸性自组装”技术,制备了 PEG-Hb-PTXNPs,粒径为182nm,载药量10%以上。PEG-Hb-PTXNPs的稳定性显著延长。细胞实验表明,PEG-Hb-PTX NPs的细胞摄取增加,抗肿瘤活性增加,体内循环时间增加,肿瘤蓄积增强。由此说明,采用“酸性自组装”技术制备的PEG化的血红蛋白纳米粒,稳定性增加,抗肿瘤活性增加。3)转铁蛋白紫杉醇纳米粒(Tf-PTX-NPs)研究发现,转铁蛋白与血红蛋白相比靶向性更好,相比较于CD163受体,转铁蛋白受体在体内的分布更为广泛,如血脑屏障系统的毛细血管内皮上就表达大量的转铁蛋白受体,大多数肿瘤细胞系表面更是有转铁蛋白受体的表达。目前的转铁蛋白作为载体主要是以共价合成的方式组装的。本论文应用“一步合成”自组装方法制备了 Tf-PTX-NPs。表征实验证明Tf-PTX-NPs粒径在115nm左右,载药量高达30%,在血清中的稳定性高。紫杉醇在Tf-PTX-NPs中的状态是无定型的,有利于药物的溶解。而纳米粒制备过程中转铁蛋白的二级结构几乎没有变化,说明制备条件是比较温和的。通过转铁蛋白的色氨酸及酪氨酸同步荧光的变化,证明这两种氨基酸的位置可能是紫杉醇的结合位点。随着紫杉醇量的增加,Tf-PTX-NPs的粒径不断变化,通过此研究可以控制纳米粒的粒径。细胞实验证明了转铁蛋白纳米粒是通过转铁蛋白受体介导的途径进入细胞的。体内药效学实验表明,与市售紫杉醇注射剂相比,转铁蛋白紫杉醇纳米粒的药效要好。以上说明以转铁蛋白为载体制备的纳米粒靶向性更好。4)转铁蛋白IR780纳米粒(Tf-IR780 NPs)目前治疗肿瘤的手段包括手术治疗,放射治疗,化学治疗及热疗和光动力治疗等,各有优点和缺点。相比较于化学药物疗法,近红外有机染料的光热及光动力治疗效果更明显。本部分论文利用转铁蛋白作为载体,按照上述“一步合成”法制备了 Tf-IR780NPs,对其进行了各种表征,增加了 IR780的溶解性,提高了IR780稳定性,并在体外证明了其有很好的光热及光动力效果;细胞水平上,证明了转铁蛋白具有靶向性,增加了细胞摄取,无论是光动力作用还是联合光热作用,对肿瘤细胞都有很强的杀伤作用。体内近红外成像实验证明了其靶向肿瘤的能力,并在药代动力学数据表明纳米粒在体内有很长的循环时间,药效学实验结果证明了纳米粒很好的抗肿瘤效果。本部分证明了转铁蛋白为基础的纳米载体,在光热及光动力治疗领域也有很好的应用前景。5)红细胞膜载IR780纳米粒(IR780@RBC MNPs)细胞膜作为一种复合的生物大分子具有单一载体不具备的优势。相比较于血红蛋白及转铁蛋白等单一载体,红细胞膜具有功能更多,如表面的CD47受体具有免疫逃逸和长循环等优点。本部分红细胞膜通过与近红外染料IR780自组装形成纳米粒后,IR780通过简单地吸附在细胞膜上,提高了 IR780的稳定性。在细胞摄取上证明红细胞膜纳米粒可以被肿瘤细胞很好地摄取。细胞毒性证明细胞膜IR780纳米粒具有很好的光热治疗效果。IR780@RBC M NPs在体内的肿瘤成像及靶向效果更好。综上,本研究通过采用血红蛋白、转铁蛋白以及红细胞膜,制备了载药纳米粒,作为药物的载体,证明了生物大分子的优势。通过这些生物大分子与疏水性药物的相互作用,研究了纳米粒的形成机理。并通过载药纳米粒对肿瘤治疗的不同方式,对化学治疗、光热及光动力治疗等手段也进行了初步研究。