学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

超支化功能缀合物的构建及纳米医学应用

作　者: 陈明胜
导　师: 颜德岳
学　校: 上海交通大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 超支化缀合物基因转染抗肿瘤天然小分子中药多功能白细胞低下控制释放顺序释放
分类号: R73-36
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
下　载: 52次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

基因与药物载体是近些年来纳米医学研究的重要方向之一。在此领域中，人们利用超支化聚合物具有较多的功能末端、较大的空腔、较低的粘度等优良特性，构建了各种纳米体系，克服了传统载体的许多不足，引起越来越多学者的关注。然而，该领域仍然有很多问题没有解决，例如，阳离子聚合物基因载体存在细胞毒性与转染效率的矛盾；单独基因治疗效果较差；癌症基因治疗中病人因免疫力低下容易遭受细菌感染，进而影响整体治疗效果；癌症病人在化疗过程中，因化疗药物对白细胞的损伤导致免疫力低下，阻碍病人康复等。本研究希望将功能分子缀合进超支化聚合物，构建具有生物功能的超支化缀合物，解决纳米医学领域的上述科学问题。具体研究内容及主要结论为以下四个方面：1.利用天然小分子构建含糖缀合物作为低毒高效基因载体糖类分子既可与细胞相互作用，同时也具有较低的细胞毒性。因此，从天然糖基小分子开发低毒高效的基因载体，是克服该类载体毒性与转染效率矛盾的一个很有希望的方向。通过迈克尔加成聚合，制备了阳离子超支化糖缀合聚合物（HPKM）。采用红外、核磁、分子排阻色谱-多角度激光光散射联用和ζ-电位技术等常规表征手段对合成产物进行了化学结构表征。表征结果发现，HPKM的含氮量为7.3%，远低于超支化聚乙烯亚胺的32.6%，且HPKM可以在酸性环境中降解，因此HPKM具有很低的细胞毒性，甚至低于壳聚糖。由于分子结构中存在伯胺、仲胺和叔胺，HPKM呈现良好的质子缓冲能力和DNA压缩能力。体外转染实验表明HPKM介导的转染效率较高，大约是壳聚糖的33倍。这些结果说明，以天然小分子为基础，可以制备低毒高效的超支化糖缀合物基因载体。2.利用疏水药物分子缀合的阳离子超支化缀合物同时促进基因转染与药效作为促进基因转染的一种有效方式，阳离子聚合物的疏水修饰受到越来越多的关注。然而，利用疏水药物修饰阳离子聚合物促进基因转染的工作尚未见报道。考虑到疏水药物苯丁酸氮芥的靶标是DNA链，经苯丁酸氮芥修饰的阳离子聚合物既有利于基因转染，又可以增强药效。苯丁酸氮芥缀合的超支化聚合物的各种物理化学表征表明，该缀合物可以有效地将DNA压缩成纳米颗粒。激光共聚焦显微镜技术及流式细胞仪研究发现，该缀合物能快速进入细胞核，因此药效明显强于相同浓度的单药。相对于未经修饰的阳离子聚合物，疏水药物缀合的聚合物的转染性能有较大提高。该工作构建的可控释放载体能够同时促进药效与基因转染，给药物与基因共传递纳米体系提供了新视野，为癌症综合治疗带来希望。3.以天然糖胺为基元构建应用于基因治疗的多功能超支化含糖缀合物较好的癌症治疗是多种因素共同作用的结果。因此，具有高转染、低毒、抗菌和抗肿瘤特性的基因载体是临床所急需的。利用简单的迈克尔加成，可以制备符合上述要求的超支化含糖缀合物作为多功能基因载体。采用红外、核磁、分子排阻色谱、ζ-电位和酸碱滴定技术表征了聚合物的物理化学特性。实验结果表明，该材料具有较低的细胞毒性。由于存在大量的伯胺、仲胺和叔胺，该聚合物显示较好的质子缓冲能力、DNA压缩能力和转染效率。同时，由于分子结构中存在糖胺基团，聚合物可以有效地抑制肿瘤及细菌的生长。这些结果表明，以天然糖胺为基元构建的多功能载体，不仅可以有效地抑制肿瘤生长，同时可以降低病人遭受细菌感染的风险，促进病人康复。4.利用超支化缀合物构建药物顺序释放体系实现癌症治疗与免疫增强在化学治疗过程中，癌症患者常因化学药物的副作用导致白细胞低下，进而导致免疫力受损，影响病人的康复。因此，临床上迫切需要构建能协同治疗癌症，又能促进免疫的药物释放系统。采用阳离子开环聚合制备了超支化聚缩水甘油（HPG），然后将中药去甲斑蝥素（NCTD）成功地接枝到HPG表面，获得了中药缀合的超支化聚合物HPG-NCTD。借助电子显微镜及动态光散射研究了HPG-NCTD与顺铂（CDDP）组装成纳米颗粒的形貌、尺寸及分布。在不同pH值条件下考察了两种药物的释放行为。以传统的MTT法测定了HPG-NCTD/CDDP复合物的抗肿瘤效果，考察了体内白细胞提升行为。实验结果表明，HPG-NCTD/CDDP为分布较均匀的纳米颗粒，CDDP和NCTD能够按照顺序从HPG-NCTD/CDDP纳米颗粒上依次释放出来，可以有效地抑制癌细胞。体内实验发现，在CDDP存在的条件下，HPG-NCTD/CDDP纳米颗粒能够有效地提升白细胞。这些结果表明，基于可降解共价键及配位键构建起来的药物顺序释放体系，可以克服癌症治疗过程中白细胞低下的难题，达到协同治疗的效果。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-14
第一章绪论  14-33
  1.1 引言  14-15
  1.2 超支化聚合物的合成、表征与修饰  15-23
    1.2.1 迈克尔加成制备超支化聚合物  15-19
    1.2.2 开环聚合制备超支化聚合物  19-20
    1.2.3 超支化聚合物的表征  20-22
    1.2.4 糖胺类高分子材料的选择性修饰与基团保护  22-23
  1.3 聚合物基因载体的研究进展  23-25
    1.3.1 基因治疗  23
    1.3.2 聚合物基因载体面临的主要问题  23-24
    1.3.3 应对问题的办法  24-25
  1.4 聚合物的药物修饰及药物顺序释放  25-26
    1.4.1 构建药物共价修饰聚合物可控释放体系  26
    1.4.2 药物顺序释放体系  26
  1.5 功能分子缀合的功能聚合物的构建及其应用  26-30
    1.5.1 功能分子缀合的功能聚合物的研究现状  27-28
    1.5.2 制备功能缀合物的常见活性物质  28-30
  1.6 本论文的研究目的、意义及主要内容  30-33
第二章天然小分子构建糖缀合聚合物作为低毒高效基因载体  33-53
  摘要  33
  2.1 引言  33-35
  2.2 实验部分  35-39
    2.2.1 实验试剂、仪器及设备  35-36
    2.2.2 超支化聚(卡那霉素-N,N-亚甲基双丙烯酰胺)的合成  36-37
    2.2.3 聚合物的表征  37
    2.2.4 细胞培养  37
    2.2.5 HPKM的体外降解实验  37
    2.2.6 细胞毒性的评估  37-38
    2.2.7 评估HPKM的缓冲能力  38
    2.2.8 HPKM/pDNA复合物的生物物理特性  38
    2.2.9 体外转染实验  38-39
  2.3 结果与讨论  39-49
    2.3.1 HPKM的合成与表征  39-43
    2.3.2 体外降解实验  43-44
    2.3.3 HPKM的体外毒性测定  44-45
    2.3.4 HPKM的质子缓冲能力测试  45-46
    2.3.5 HPKM/pDNA复合物的生物物理特性  46-47
    2.3.6 体外转染能力的评估  47-49
  2.4 本章小结  49-50
  2.5 附录  50-53
第三章疏水药物缀合的阳离子载体同时促进基因转染与药效增强  53-71
  摘要  53
  3.1 引言  53-54
  3.2 实验部分  54-59
    3.2.1 实验试剂和仪器  54-56
    3.2.2 苯丁酸氮芥酰氯的制备  56
    3.2.3 HPKM的合成  56
    3.2.4 HPKM的BOC保护  56-57
    3.2.5 苯丁酸氮芥酰氯接枝BOC-HPKM及BOC脱保护  57
    3.2.6 HPKM-CHB的表征  57
    3.2.7 HPKM-CHB/pDNA复合物的生物物理特性  57-58
    3.2.8 体外释放研究  58
    3.2.9 细胞培养  58
    3.2.10 细胞对HPKM-CHB摄取性能评估  58-59
    3.2.11 体外抗肿瘤实验  59
    3.2.12 转染性能评估  59
  3.3 结果与讨论  59-67
    3.3.1 HPKM-CHB的合成与表征  59-62
    3.3.2 HPKM-CHB/pDNA纳米颗粒的生物物理特性  62-63
    3.3.3 细胞对HPKM-CHB摄取性能评估  63-65
    3.3.4 体外释放实验  65-66
    3.3.5 体外抗肿瘤评估  66-67
    3.3.6 体外转染实验  67
  3.4 本章小结  67-69
  3.5 附录  69-71
第四章糖胺类天然小分子构建多功能糖缀合基因载体  71-91
  摘要  71
  4.1 引言  71-73
  4.2 实验部分  73-78
    4.2.1 实验试剂和仪器  73-74
    4.2.2 超支化聚（庆大霉素-N’,N’-亚甲基双丙烯酰胺）（HPGM）的合成  74-75
    4.2.3 聚合物表征  75
    4.2.4 缓冲能力的评估  75-76
    4.2.5 细胞培养  76
    4.2.6 材料的安全性评估  76
    4.2.7 HPGM的体外降解实验  76
    4.2.8 HPGM1/pDNA复合物的生物物理特性  76-77
    4.2.9 体外转染实验  77
    4.2.10 体外抗肿瘤实验  77
    4.2.11 HPGM的抗菌性能评估  77-78
  4.3 结果与讨论  78-89
    4.3.1 HPGMs的合成与表征  78-81
    4.3.2 HPGMs的质子缓冲能力测试  81-82
    4.3.3 HPGMs的细胞毒性  82-83
    4.3.4 HPGM的体外降解实验  83-84
    4.3.5 HPGM1/pDNA复合物的生物物理特性  84-85
    4.3.6 体外转染性能的评估  85-87
    4.3.7 体外抗肿瘤活性的评估  87-88
    4.3.8 抗菌活性的评估  88-89
  4.4 本章小结  89-90
  4.5 附录  90-91
第五章构建顺序释放药物载体协同治疗癌症与提升白细胞  91-111
  摘要  91
  5.1 引言  91-93
  5.2 实验部分  93-97
    5.2.1 实验使用试剂与仪器  93-94
    5.2.2 HPG的合成与表征  94
    5.2.3 HPG-NCTD的合成与表征  94-95
    5.2.4 HPG-NCTD/CDDP复合物的制备与表征  95
    5.2.5 细胞培养  95
    5.2.6 HPG细胞毒性评估  95
    5.2.7 药物体外释放  95-96
    5.2.8 BEL-7402细胞摄取HPG-NCTD/CDDP复合物的研究  96
    5.2.9 HPG-NCTD/CDDP复合物体外抗肿瘤实验  96
    5.2.10 体内提升白细胞实验  96-97
  5.3 结果与讨论  97-106
    5.3.1 HPG的合成与表征  97-99
    5.3.2 HPG-NCTD的合成与表征  99-100
    5.3.3 HPG-NCTD/CDDP复合物的表征  100
    5.3.4 HPG的安全性评估  100-101
    5.3.5 药物体外释放  101-102
    5.3.6 细胞摄取HPG-NCTD/CDDP复合物的研究  102-104
    5.3.7 HPG-NCTD/CDDP复合物抗肿瘤实验  104-105
    5.3.8 体内提升白细胞实验  105-106
  5.4 本章小结  106-107
  5.5 附录  107-111
第六章全文总结与展望  111-113
  6.1 全文主要内容和结论  111
  6.2 本文主要创新点  111-112
  6.3 工作展望  112-113
缩写说明  113-114
参考文献  114-134
致谢  134-135
攻读学位期间发表或投寄的学术论文  135

超支化功能缀合物的构建及纳米医学应用

内容摘要

全文目录

相似论文