碳纳米管用于脑胶质瘤靶向递药和肿瘤热疗的研究

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1、复旦大学博士学位论文碳纳米管用于脑胶质瘤靶向递药和肿瘤热疗的研究姓名：任锦峰申请学位级别：博士专业：药剂学指导教师：蒋新国2012-04-10复旦大学博士论文摘要碳纳米管(carbonnanotubes，CNTs)是一种由单层或多层石墨烯结构按照一定方向卷绕而成的无缝管状纳米材料，其生物相容性和毒性较低，近年来被广泛应用于生物医学领域。经过前处理和表面修饰的CNTs被广泛用于药物载体的研究，尤其是用作抗肿瘤药物的靶向递送载体。CNTS在近红外(nearinfrared，NIR)光谱范围有很强的吸收，并能将这些能量高效地转化为热量，而NIR范围光线对生物体有非常好的穿透性，CNTs的这一性质使

2、其能够用于肿瘤热疗。基于CNTs能进入脑组织并能够在肿瘤富集的特性，本文第一部分采用多壁碳纳米管(multi．walledcarbonnanotubes，MWNTs)作为抗肿瘤药物载体，并在其表面进一步修饰具有脑和胶质瘤双靶向功能的Angiopep多肽，用于脑胶质瘤的治疗。第二部分制备了一种新型的磁性MWNTs，将其用于肿瘤热疗研究。本文第一部分制备了PEG化的氧化多壁碳纳米管(O．MWNTs．PEG)，并在其PEG末端修饰了Angiopep多肽(0．MWNTs．PEG．ANG)，其平均水化粒径约为150nm，Zeta电位在．20mV以下。以FITC为荧光探针，构建了FITC．O．MWNTs

3、．PEG．ANG，用于体外靶向性评价，以近红外荧光分子DiR标记O．MWNTs．PEG．ANG，用于体内靶向性评价和组织分布研究。以DOX为抗肿瘤药物模型，构建了DOX．O．MWNTs．PEG．ANG，体外释放结果表明DOX释药行为具有pH敏感性，在生理中性条件下具有缓释效果，在弱酸性环境下释放速度加快，有利于抗肿瘤治疗。体内外靶向性实验和组织分布研究结果表明：所构建的两种碳纳米管组合物具有脑和胶质瘤靶向性，O．MWNTs-PEG-ANG比O．MWNTs．PEG的靶向性更强，而且不会在脑组织中长期蓄积。以C6细胞和C6原位瘤小鼠为脑胶质瘤模型，对DOX．O．MWNTs．PEG．ANG的抗肿瘤

4、效果进行研究，结果显示：DOX．O．MWNTs．PEG．ANG组与DOX溶液组相比，能够明显增强肿瘤抑制效果，显著延长荷瘤鼠的中位生存期。体内外安全性评价结果显示：O．MWNTs．PEG和O．MWNTs．PEG．ANG在浓度高达100}tg／mL时对细胞存活率几乎没有影响：小鼠多次注射O．MWNTs．PEG．ANG后主要组织中CD68阳性表达量与对照组无显著性差异；小鼠多次注射DOX．O—MWNTs—PEG-ANG时能够降低DOX对心脏的毒性且未引起其它组织的毒性。综上所述，O．MWNTs．PEG．ANG具有良好的脑胶质瘤靶向性；与DOX溶液相比，复旦大学博士论文摘要DOX．O．MWNTs．

5、PEG．ANG能够显著延长荷瘤鼠的中位生存期，而且体内安全性较好，不会在脑组织中长期蓄积。第二部分制备了Fe304纳米粒修饰的多壁碳纳米管(MWNTs．Fe304)，其中Fe304纳米粒附着在MWNTs管壁，MWNTs直径约为60nm、长度约为200～800nm，Fe304纳米粒直径约为40nm。该纳米组合物具有超顺磁性，饱和磁化强度为41．7emu／g。通过非共价键在MWNTs．Fe304表面修饰PEG，得到生物相容性更好的纳米组合物PL．MWNTs．Fe304，其具有CNTs特有的NIR光热效应，可以吸收808nm激光并将其转化为热量，使环境温度短时间内迅速升高。进一步从细胞水平和体内动

6、物水平对PL．MWNTs．Fe304用于肿瘤热疗的可行性进行研究。细胞水平的研究主要包括：①PL．MWNTs．Fe304纳米组合物的细胞毒性；②PL．MWNTs．Fe304结合808nm激光对肿瘤细胞的杀伤能力；③U87细胞对PL．MWNTs．Fe304的摄取。体内动物水平的研究包括：①以U87荷瘤小鼠为模型动物，对瘤内注射PL．MWNTs．Fe304结合808nm激光的热疗方案进行了抗肿瘤药效评价；②对热疗后存活动物的主要组织进行普鲁士蓝染色和病理切片观察，评价了PL．MWNTs．Fe304用于肿瘤热疗的安全性。体内外实验结果表明：PL．MWNTs．Fe304的生物相容性良好，能够被肿瘤细

7、胞内吞：结合808nm激光用于肿瘤热疗可以明显抑制肿瘤生长，显著延长荷瘤小鼠的生存时间，且不会引起明显的毒副作用。总而言之，本文以MWNTs为基础，对其表面分别进行了两种不同修饰，其一是具有靶向性的多肽Angiopep，其二是具有超顺磁性的Fe304纳米粒。将两种纳米组合物分别用作抗肿瘤药物靶向递送载体和肿瘤热疗，均取得了较好的抗肿瘤效果，并且显示了良好的生物安全性。关键词：碳纳米管；Angiopep：脑靶向