載微納顆粒多級(jí)結(jié)構(gòu)電紡纖維在腫瘤治療及診斷中的應(yīng)用探索

載微/納顆粒多級(jí)結(jié)構(gòu)電紡纖維在腫瘤治療及診斷中的應(yīng)用探索癌癥是影響人類健康的最具破壞性的疾病。對(duì)此 ,應(yīng)盡早發(fā)現(xiàn)、及時(shí)治療。然而,一方面現(xiàn)有的腫瘤治療的方法主要還是全身性化療 ,伴以手術(shù)切除、放療等,其帶來的毒副作用很大,而現(xiàn)有的納米顆粒載體(如聚合物膠束等)雖然能在一定程度上解決藥物的毒副作用、提高藥效。但是實(shí)際應(yīng)用中 ,這類載體在腫瘤組織的累積量還是較低 ,因此治療效果仍不夠理想。另一方面癌癥的早期診斷也是十分重要的抗腫瘤手段 ,便于及早及時(shí)治療。其中病人體液活檢(如病人血液中循環(huán)腫瘤細(xì)胞的檢測 )是新興的診斷方式,這種方式較為方便、病人承受痛苦較小,但目前其手段還不成熟,現(xiàn)有的一些體液診斷技術(shù)準(zhǔn)確性和效率較低、成本較高 ,究其原因一是目前對(duì)腫瘤標(biāo)記物等還缺乏足夠的認(rèn)識(shí)；另一個(gè)原因是現(xiàn)有的捕獲腫瘤標(biāo)記物的材料還有待改進(jìn)。因此本論文旨在從材料的角度出發(fā) ,以前人的研究為基礎(chǔ),結(jié)合靜電紡絲與微／納米顆粒,嘗試探索和發(fā)展出新的抗腫瘤埋植劑和腫瘤早期診斷用材料。在腫瘤治療方面,本論文第二章嘗試將現(xiàn)有的聚合物膠束納米載體與靜電紡絲纖維結(jié)合起來,以期望能實(shí)現(xiàn)對(duì)多種藥物的精確控釋。首先,通過單軸靜電紡絲的方式制備出同時(shí)攜載有載疏水藥物姜黃素膠束和親水藥物鹽酸阿霉素的聚乙烯醇電紡納米纖維 (Cur-Ms/Dox-nanofibers) 。并且通過掃描電鏡和激光共聚焦顯微鏡等手段證明了 ,膠束是被成功載入到纖維基體中的。且根據(jù)激光共聚焦結(jié)果,可知兩種藥物分布在纖維的不同區(qū)域中 ,其中鹽酸阿霉素較為連續(xù)均勻地分布在纖維基體中 ,而姜黃素則隨著膠束及膠束聚集體而不連續(xù)地分布在纖維基體中。同時(shí) ,證明了載入電紡纖維的載藥膠束能夠被釋放出來,且從纖維基體中釋放出來的膠束與原來的膠束相比 ,在形貌和粒徑上基本沒有變化。然后,通過體外藥物釋放實(shí)驗(yàn)證明了 ,載雙藥纖維(Cur-Ms/Dox-nanofibers)中兩種藥物的釋放呈現(xiàn)出時(shí)序性的釋放行為。初步探明了載雙藥纖維(Cur-Ms/Dox-nanofibers) 的藥物釋放規(guī)律可能如下：直接分布到水溶性高分子纖維基體中的親水性藥物 ,會(huì)隨著纖維基體的溶解而直接釋放出來 ,同時(shí),基體中的載疏水藥物的膠束也會(huì)被釋放出來；隨后 ,膠束中的藥物再隨著膠束的降解或解體逐漸被釋放,期間也可能伴隨疏水藥物的直接擴(kuò)散。最后,體外腫瘤細(xì)胞抑制實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 ,載雙藥纖維組(Cur-Ms/Dox-nanofibers) 能有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤細(xì)胞生長的抑制。 接著,在第三章中,為進(jìn)一步將載膠束纖維體系用于體內(nèi)治療,本章對(duì)前一章的載膠束纖維做了優(yōu)化,即改用同軸靜電紡絲的方式制備出了載靶向膠束的同軸電紡納米纖維。具有腫瘤靶向的載阿霉素膠束混合聚乙烯醇載入到同軸電紡纖維的內(nèi)核層,同時(shí)以京尼平交聯(lián)的明膠作為同軸纖維的外殼層。通過透射電鏡 ,證明了所紡的纖維確實(shí)為同軸纖維,通過激光共聚焦顯微鏡等手段證明了膠束是被成功載入到纖維基體中的。通過溶解載膠束的同軸纖維 ,證明了同軸電紡纖維中的膠束能夠再次被釋放出來,且從纖維基體中釋放出來的膠束與原來的膠束相比 ,在形貌和粒徑上基本沒有變化,然后,體外釋放和降解(重量損失)實(shí)驗(yàn),證明了載膠束同軸電紡纖維能有效延緩藥物的釋放,這是由于同軸纖維內(nèi)核基體對(duì)膠束的束縛使得其結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定,減少了藥物從中泄漏的可能 ,而更重要的是同軸纖維交聯(lián)的外殼基體也是阻止藥物擴(kuò)散的一個(gè)有效屏障。最后,體外腫瘤細(xì)胞抑制實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 ,所制備的載膠束同軸電紡纖維,尤其是載靶向膠束的同軸電紡纖維 ,在抑制腫瘤細(xì)胞生長的方面具有很大的潛在應(yīng)用價(jià)值。在第四章中,本論文進(jìn)一步考察了載膠束同軸纖維膜在動(dòng)物體內(nèi)的抗腫瘤效果。本章將載膠束同軸纖維膜植入到提前建立好腫瘤模型的裸鼠或小鼠皮下腫瘤附近。然后,通過裸鼠體內(nèi)熒光成像及小鼠體內(nèi)藥物分布的考察 ,證明了將載膠束同軸纖維(尤其是載靶向膠束同軸纖維 )植入到腫瘤附近后,能有效地保證腫瘤組織周圍藥物濃度在較長時(shí)間內(nèi)都能保持在相對(duì)較高的水平 ,同時(shí)還能降低藥物對(duì)其他正常組織的毒副作用。同時(shí)纖維內(nèi)部膠束的靶向性也增強(qiáng)了藥物在腫瘤部位的富集。最后,從荷瘤小鼠腫瘤體積、小鼠體重、治療后存活率及組織病理學(xué)分析來看,即便是在給藥劑量較低的情況下,載靶向膠束同軸纖維膜作為抗腫瘤埋植劑也能對(duì)腫瘤生長產(chǎn)生一定的抑制效果,同時(shí)降低藥物帶來的毒副作用。這是因?yàn)榫植拷o藥的方式能有效降低因網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)而帶來的藥物的損失以及減少藥物在非腫瘤部位的積累,并且由于纖維內(nèi)部的載藥膠束能隨著纖維的逐漸降解,而被持續(xù)地釋放出來,從而在較長時(shí)間都能保持藥物在組織周圍的濃度處在相對(duì)較高的水平,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤生長的抑制。在最后一章(第五章)中,本論文嘗試開發(fā)了一種新型的具有非特異性的捕獲循環(huán)腫瘤細(xì)胞功能的串珠狀電紡纖維。首先,通過調(diào)節(jié)氨水與多巴胺鹽酸鹽的比例,成功制備出一系列不同尺寸、單分散性較好的聚多巴胺亞微米顆粒。接著,通過靜電紡絲技術(shù),成功地將不同尺寸的聚多巴胺顆粒載入海藻酸納復(fù)合纖維中,并且通過進(jìn)步優(yōu)化聚多巴胺顆粒 /纖維基體質(zhì)量比,制備出串珠狀(呈項(xiàng)鏈狀)的載顆粒復(fù)合纖維。然后 ,通過載聚多巴胺顆粒復(fù)合纖維膜對(duì)腫瘤細(xì)胞的捕獲實(shí)驗(yàn),證明了載不同尺寸聚多巴胺亞微米顆粒的海藻酸鈉復(fù)合電紡纖維膜均具有一定的捕獲腫瘤細(xì)胞