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MRI引导下基于TiO_2的纳米系统在前列腺癌治疗中的应用

【摘要】:近些年来,前列腺癌(prostate cancer,PCa)成了男性健康的最大威胁之一。临床上化学药物治疗PCa仍是一重要手段。然而,由于化学药物存在溶解性低、选择性差、毒副作用大的缺点,研究人员常结合纳米技术实现肿瘤靶向治疗,进而提高抗肿瘤疗效。本研究的目的是构建一种超声(ultrasound,US)可激发的,核磁共振成像(magnatic resonance imaging,MRI)引导下基于二氧化钛(titanium dioxide,TiO_2)的多功能纳米系统用于PCa的治疗,以期解决化疗过程中存在的以上难题,达到安全有效的治疗。本研究首先通过溶胶-水热法制备TiO_2:Gd纳米粒,为了增强其水溶性,TiO_2:Gd纳米粒与聚乙烯亚胺(PEI)溶液混合,获得氨基化(-NH_2)的TiO_2:Gd-NH_2纳米粒。通过两步反应,肼基作为连接,TiO_2:Gd@DOX纳米粒成功合成。接着,FA通过酰胺化反应与TiO_2:Gd@DOX结合,制备出具有肿瘤靶向能力的TiO_2:Gd@DOX/FA纳米粒。然后对制备的TiO_2:Gd@DOX/FA纳米粒进行综合性表征,包括一系列物理化学方法:透射电镜(TEM),能谱(EDS),动态光散射(DLS),红外光谱(FT-IR),紫外光谱(UV-vis)。其次,以人前列腺癌细胞(LNCaP)为研究对象,进行体外实验研究。最后,以LNCaP BALB/C荷瘤裸鼠为模型进行体内药效研究以及生物分布评价。FT-IR,UV-Vis,EDS等检测结果表明TiO_2:Gd@DOX/FA纳米粒成功制备,透射电镜图片显示TiO_2:Gd@DOX/FA纳米粒形态均匀,大小为85nm,电位为-25mV,与DLS检测结果一致。细胞毒性实验结果表明纳米载体具有良好的生物相容性。48h时,TiO_2:Gd@DOX/FA+US组细胞死亡率高达91.68%,证实联合治疗在肿瘤治疗中提高了效率。ROS研究结果表明,TiO_2:Gd@DOX/FA纳米粒具有产生活性氧(reactive oxygen,ROS)的能力。细胞摄取实验表明,通过FA受体的介导作用,TiO_2:Gd@DOX/FA纳米粒,快速以内吞方式进入细胞,促进药物在肿瘤部位的蓄积。另外,具有pH响应性的TiO_2:Gd@DOX/FA纳米粒载药量测定为10.2%,在弱酸条件下,48h时,DOX释放量几乎达到78%。体内试验结果表明,TiO_2:Gd@DOX/FA纳米系统在肿瘤治疗中具有T_1-MRI对比性能,在TiO_2:Gd@DOX/FA+US组肿瘤抑制作用最强,并降低了DOX的心肾毒性。TiO_2:Gd@DOX/FA纳米粒不仅可以做作为超声敏感剂,还可以实现pH响应性释放阿霉素(doxorubicin,DOX)。并通过叶酸(folic acid,FA)的靶向作用,促进DOX在肿瘤部位的蓄积。而且,钆(Gd)的掺杂赋予体内磁共振成像的能力,还进一步了改善TiO_2的超声动力学性能。另外,超声不仅起到触发作用,还可以产生高温,在一定程度上,促进治疗效果。体外、体内实验研究证实在化疗与声动力学治疗联合作用下,TiO_2:Gd@DOX/FA纳米系统可以有效抑制肿瘤生长,并展现高质量的核磁共振成像,而且对正常器官几乎无损伤作用,达到了安全有效治疗PCa的目的,在多功能联合治疗PCa方面显现出一定的潜在应用价值。

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