纳米钻石具有极小尺寸、化学稳定性、生物相容性、表面易修饰、无毒性、光学稳定性等优点,非常适合做生物标记和药物输送载体。本项目通过生物偶联技术用聚乙二醇做桥梁,将转铁蛋白与高亮度荧光纳米钻石共价连接,形成新型纳米钻石靶向载药系统。以阿霉素为药物模型,使其通过物理吸附,结合在靶向载药系统上。本研究以人正常肝细胞HL-7702和肝癌细胞HepG2为对比模型,运用激光共聚焦显微镜、流式细胞仪等技术分别从细胞对纳米靶向系统的转运机制和对细胞的生物效应研究,并通过比较药物在正常和癌细胞之间结合量的差异,揭示新型纳米钻石载药系统的靶向性;进而探讨单独药物与载药体系在细胞内药效的差异,阐明新型载药体系的缓释功能。从而达到提高疗效,降低毒副作用和持续发挥药效的目的,为阿霉素纳米靶向新制剂的临床应用及开发奠定理论及实验基础,为肿瘤靶向治疗的深入研究提供新思路、新途径。
nanodiamond;drug delivery;sustained released;survival rate;cancer treatment
通过以纳米钻石为载体,化疗药物阿霉素为药物模型,制备了不同功能的纳米钻石-阿霉素纳米药物。分别从体外(选取不同的肿瘤细胞和正常细胞)及体内(荷瘤小鼠)研究了不同的纳米药物与它们的生物效应,获得了一些有意义的结论和成果。按项目计划,我们课题组已经完成了本项目,取得的成果展示如下(a)探讨了纳米钻石-阿霉素(ND-DOX)药物对人宫颈癌(HeLa )和人肝癌细胞(HepG2)的作用,结果表明该药物能进入细胞,且具有缓释药物特性,该研究内容在 J. Mater. Chem. 期刊发表。研究盐效应和pH 效应对阿霉素在纳米钻石上的吸附和释放的影响,从体内探讨了该纳米药物通过腹腔注射能利用肿瘤组织中微血管系统的结构特征,即EPR效应,使得肿瘤部位截获纳米药物起到抑制肿瘤作用,组织切片分析纳米钻石和纳米药物均不能对肝脏、肾、脾产生毒副作用;此外,该纳米药物能使小鼠生命延长,其作用是传统化疗药物阿霉素的4倍,更有趣的是发现仅纳米钻石也能起到抑制肿瘤作用,其生命延长与阿霉素相当。获得国家发明专利授权(ZL 201210184060.4)且被Int.J. nanomedicine发表。(b)PEG功能化纳米钻石载药体系在生理条件下提高了分散性和稳定性,进入细胞机制是网格蛋白决定,相对单独药物进入细胞的量增加,且该体系具有缓释药物特点。发表在Diam. Relat. Mater.期刊。(c)纳米钻石负载 BmK CT蛋白与神经胶质瘤细胞作用,表明其能抑制肿瘤细胞迁移,在Diam. Relat. Mater.期刊发表。(d)荧光纳米钻石与转铁蛋白的相互作用及其在细胞内的成像应用,化学学报发表。(e)纳米钻石-PEG-转铁蛋白的细胞靶向转运及其负载药物对细胞的靶向治疗,已申请国家发明专利,论文被Therapeutic delivery接受。(f)纳米Eu2O3 对HEK-293T细胞的生物活性影响,化学学报发表。(g)叶酸功能化的纳米钻石载药及转铁蛋白-阿霉素复合物系统,分别在山西大学学报发表。(h)FND-PL-Tf 与HeLa细胞的作用,太原理工大学学报发表。通过本项目研究,可为阿霉素纳米靶向新制剂的临床应用及开发奠定理论及实验基础,为肿瘤靶向治疗的深入研究提供新思路、新途径。