《超支化功能綴合物的構建及納米醫學套用》是陳明勝所寫的關於高分子化學與物理的畢業論文。
基本介紹
- 中文名：超支化功能綴合物的構建及納米醫學套用
- 論文作者：陳明勝
- 論文導師：顏德岳，朱新遠
- 學科專業：高分子化學與物理
中文摘要
基因與藥物載體是近些年來納米醫學研究的重要方向之一。在此領域中，人們利用超支化聚合物具有較多的功能末端、較大的空腔、較低的粘度等優良特性，構建了各種納米體系，克服了傳統載體的許多不足，引起越來越多學者的關注。然而，該領域仍然有很多問題沒有解決，例如，陽離子聚合物基因載體存在細胞毒性與轉染效率的矛盾；單獨基因治療效果較差；癌症基因治療中病人因免疫力低下容易遭受細菌感染，進而影響整體治療效果；癌症病人在化療過程中，因化療藥物對白細胞的損傷導致免疫力低下，阻礙病人康復等。本研究希望將功能分子綴合進超支化聚合物，構建具有生物功能的超支化綴合物，解決納米醫學領域的上述科學問題。具體研究內容及主要結論為以下四個方面： 1.利用天然小分子構建含糖綴合物作為低毒高效基因載體 糖類分子既可與細胞相互作用，同時也具有較低的細胞毒性。因此，從天然糖基小分子開發低毒高效的基因載體，是克服該類載體毒性與轉染效率矛盾的一個很有希望的方向。通過麥可加成聚合，製備了陽離子超支化糖綴合聚合物(HPKM)。採用紅外、核磁、分子排阻色譜-多角度雷射光散射聯用和ζ-電位技術等常規表征手段對合成產物進行了化學結構表征。表徵結果發現，HPKM的含氮量為7.3%，遠低於超支化聚乙烯亞胺的32.6%，且HPKM可以在酸性環境中降解，因此HPKM具有很低的細胞毒性，甚至低於殼聚糖。由於分子結構中存在伯胺、仲胺和叔胺，HPKM呈現良好的質子緩衝能力和DNA壓縮能力。體外轉染實驗表明HPKM介導的轉染效率較高，大約是殼聚糖的33倍。這些結果說明，以天然小分子為基礎，可以製備低毒高效的超支化糖綴合物基因載體。 2.利用疏水藥物分子綴合的陽離子超支化綴合物同時促進基因轉染與藥效 作為促進基因轉染的一種有效方式，陽離子聚合物的疏水修飾受到越來越多的關注。然而，利用疏水藥物修飾陽離子聚合物促進基因轉染的工作尚未見報導。考慮到疏水藥物苯丁酸氮芥的靶標是DNA鏈，經苯丁酸氮芥修飾的陽離子聚合物既有利於基因轉染，又可以增強藥效。苯丁酸氮芥綴合的超支化聚合物的各種物理化學表征表明，該綴合物可以有效地將DNA壓縮成納米顆粒。雷射共聚焦顯微鏡技術及流式細胞儀研究發現，該綴合物能快速進入細胞核，因此藥效明顯強於相同濃度的單藥。相對於未經修飾的陽離子聚合物，疏水藥物綴合的聚合物的轉染性能有較大提高。該工作構建的可控釋放載體能夠同時促進藥效與基因轉染，給藥物與基因共傳遞納米體系提供了新視野，為癌症綜合治療帶來希望。 3.以天然糖胺為基元構建套用於基因治療的多功能超支化含糖綴合物 較好的癌症治療是多種因素共同作用的結果。因此，具有高轉染、低毒、抗菌和抗腫瘤特性的基因載體是臨床所急需的。利用簡單的麥可加成，可以製備符合上述要求的超支化含糖綴合物作為多功能基因載體。採用紅外、核磁、分子排阻色譜、ζ-電位和酸鹼滴定技術表征了聚合物的物理化學特性。實驗結果表明，該材料具有較低的細胞毒性。由於存在大量的伯胺、仲胺和叔胺，該聚合物顯示較好的質子緩衝能力、DNA壓縮能力和轉染效率。同時，由於分子結構中存在糖胺基團，聚合物可以有效地抑制腫瘤及細菌的生長。這些結果表明，以天然糖胺為基元構建的多功能載體，不僅可以有效地抑制腫瘤生長，同時可以降低病人遭受細菌感染的風險，促進病人康復。 4.利用超支化綴合物構建藥物順序釋放體系實現癌症治療與免疫增強 在化學治療過程中，癌症患者常因化學藥物的副作用導致白細胞低下，進而導致免疫力受損，影響病人的康復。因此，臨床上迫切需要構建能協同治療癌症，又能促進免疫的藥物釋放系統。採用陽離子開環聚合製備了超支化聚縮水甘油(HPG)，然後將中藥去甲斑蝥素(NCTD)成功地接枝到HPG表面，獲得了中藥綴合的超支化聚合物HPG-NCTD。藉助電子顯微鏡及動態光散射研究了HPG-NCTD與順鉑(CDDP)組裝成納米顆粒的形貌、尺寸及分布。在不同pH值條件下考察了兩種藥物的釋放行為。以傳統的MTT法測定了HPG-NCTD/CDDP複合物的抗腫瘤效果，考察了體內白細胞提升行為。實驗結果表明，HPG-NCTD/CDDP為分布較均勻的納米顆粒，CDDP和NCTD能夠按照順序從HPG-NCTD/CDDP納米顆粒上依次釋放出來，可以有效地抑制癌細胞。體內實驗發現，在CDDP存在的條件下，IWG-NCTD/CDDP納米顆粒能夠有效地提升白細胞。這些結果表明，基於可降解共價鍵及配位鍵構建起來的藥物順序釋放體系，可以克服癌症治療過程中白細胞低下的難題，達到協同治療的效果。 關鍵字：超支化綴合物；基因轉染；抗腫瘤；天然小分子；中藥；多功能；白細胞低下；控制釋放；順序釋放。
