碳纳米角载药体系联合热疗体内逆转多药耐药性的研究文献综述

 2022-12-04 16:13:23

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

    1. 拟研究或解决的问题:

对已经构建的P-糖蛋白抗体靶向的新型多功能多药耐药逆转性载药系统的体内外抗肿瘤效果进行考察。通过细胞毒性实验考察载药体系的毒副作用和在体外抗肿瘤的效果,通过激光照射法和病理组织检查实验考察载药体系在体内抗肿瘤的效果。

    1. 采用的研究手段:

a、细胞培养

将小鼠耐药性肺癌细胞株A549R复苏后培养于含10%胎牛血清中的RPMI-1640细胞培养液中,细胞长满到90%后,用0.25%的胰酶消化,1000rpm离心5min,重悬于PBS中,细胞计数使终浓度为1times;107,冰浴保存待用。

b、动物实验

选择健康的雄性BALB/C小鼠36只,6-8周龄,18-22g在标准实验条件下进行分笼饲养,实验室温度维持在25-28℃,12小时明暗交替。消毒后,取0.1ml细胞悬液注入小鼠腋下,进行多药耐药肿瘤建模。给药前,给小鼠随机分为六组,分别为生理盐水(NS)、ETO、SWCNHs/PEG-Ap、ETO@SWCNHs/PEG、ETO@SWCNHs/PEG-Ap、激光组。待瘤块大小长至100 mm3-300 mm3时,开始给药。于第一次给药当天开始,每隔一天就用游标卡尺测定小鼠肿瘤的长和宽,并称量记录小鼠体重。激光组在给药24h后,进行10min的近红外激光照射。给药周期完成后(16天),颈椎处死小鼠,剥离肿瘤,并称量瘤重,并解剖出心、肝、脾、肺、肾器官进行病理组织检查。本课题通过构建小鼠耐药性肿瘤模型,考察载药体系的体内耐药逆转能力。同时,对比在近红外激光照射下,通过观察肿瘤的变化情况,考察其协同增效作用。

    1. 文献综述:

肿瘤是当今威胁人类健康和生命的主要疾病,已成为全球发病和死亡的主要原因,目前肿瘤治疗的主要手段包括手术、化疗、放疗和免疫疗法,其中化疗是最主要的治疗手段。而肿瘤患者化疗成功的主要障碍之一是肿瘤细胞的多药耐药性(multidrug resistance,MDR)表达[1,2]。MDR分为先天性多药耐药(Intrinsic Multidrug Resistance,IMDR)和获得性多药耐药(Acquired Multidrug Resistance,AMDR),IMDR是指一部分细胞本身存在对药物的耐受现象临床表现为对化疗药物不敏感;AMDR是指一些耐药细胞在使用了化疗药物治疗后,在初始阶段具有很好的疗效,但随着化疗药物的长期使用,其对肿瘤细胞具有一定的筛选功能,即非耐药细胞逐渐凋亡,耐药细胞逐渐增多,于此同时,其也会表现出对不同结构的化疗药物产生交叉耐受性。肿瘤多药耐药机制的产生与下列因素有关:①P-糖蛋白(P-glycoprotein,P-gp)的高表达;②多药耐药相关蛋白(multidrug resistance-associated protein,MRP)的表达;③拓扑异构酶的含量或结构改变;④谷胱甘肽转移酶(glutathione transferase,GST)的改变[12];⑤蛋白激酶C(protein kinase,PKC)、肺相关蛋白(Lung-resistance-related protein,LRP)、乳腺癌耐药蛋白(Breast cancer protein,BCRP)[12],NF2 Kappa B家族蛋白的表达;⑥某些原癌基因活化,如her22,c2myc,ras等等;⑦DNA损伤后的修复能力增强。肿瘤细胞MDR的产生可以是某一耐药基因表达,也可以是多种耐药基因同时表达的多种耐药表型,目前对某一特定肿瘤的机制尚未完全阐明。在这些影响因素中,最主要的是基因编码的P-糖蛋白的过表达[3,4]。P-糖蛋白是一种跨膜糖蛋白,能与多种抗癌药结合,从细胞内将抗癌药泵出细胞外,使得药物浓度达不到治疗浓度,产生耐药性,是ATP结合盒式转运家族的一员,由2个MDR基因编码[8],其中MDR1与多药耐药性有关,在药物治疗中主要通过以下方面来对抗P-糖蛋白的过表达:①P-糖蛋白功能抑制剂,此类P-gp 逆转剂大多是通过直接与P-gp上的药物结合位点作用,竞争性或非竞争性地抑制P-gp转运药物。②P-糖蛋白表达抑制剂,此类抑制剂是从转录和翻译水平逆转控制P-糖蛋白的MDR1基因的表达[13]。③基于P-糖蛋白结构的智能药物设计,根据P-糖蛋白的结构设计特殊的化学药物,使药物可以引起P-gp分子构像化或增加药物与核苷酸结合域的结合能力,使ATP水解受到一定程度干扰,从而阻断P-gp的磷酸化作用,从而抑制P-糖蛋白的功能[11]。在药物靶向方面,P-gp抗体(P-glycoprotein antibody, Ap)可通过与多药耐药细胞中的P-gp抗原抗体结合,使P-gp失去对药物的外排作用,同时能够提高药物的靶向性,增强抗肿瘤药对肿瘤细胞的治疗作用,作为多药耐药逆转剂具有较好的应用前景。

载药体系能够保留药物分子的生物活性,具有较大的药物装载量以及在靶器官有效释放药物。单壁碳纳米角(single walled carbonnanohorns,SWNHs)自发现以来,作为新兴的材料受到广泛关注,成为新材料研究领域关注的热点。SWNHs直径2-5nm,长度40-50nm,是中空的单层碳分子管,呈密封的短圆锥结构,但其一端具有独特的锥形结构。SWNHs由于管间具有巨大的范德华力,自聚在一起,形成一级聚集。碳纳米角是由上千根SWNHs聚集而成的0-100nm的“大丽花”状聚集体[9]。以SWNH作为药物载体时,主要有以下优势:优异的跨膜性,能轻易进入细胞内部;具有大共轭结构的类石墨表面,载带药物能力很强,同时SWCNHs聚集体能增强渗透保留效应(EPR),减少药物分子被网状内皮系统的摄取(RES)[5];纳米角壁易修饰,有利于实现多功能化;合成过程中没有使用金属物质,生物毒性小,且无致癌性[9]。在应用方面,由于碳纳米角具有独特的结构,其外表面除可以非共价吸附各种分子外,还可以键合多种化学基团以实现增溶及靶向;内部空间则可以包埋离子及小分子,且能以最小的毒性穿越细胞膜。因此,在肿瘤的治疗,包括药物传递,基因治疗等方面具有较好的应用前景。目前,大部分研究集中在将碳纳米角作为一种有效的肿瘤细胞载体来传送造影剂、药物及具有生物活性的分子,同时碳纳米角可在光热治疗中发挥光吸收体的功能,作为热增强剂,联合近红外区(600-1100)nm激光照射能产生高热量,可用于病毒、肿瘤的热疗[7]。钟等制备一种以壳聚糖(CS)为修饰剂氧化单壁碳纳米角(ox SWCNHs)介导的载阿霉素(DOX)的新型药物转运系统(DOX@ox SWCNHs/CS),通过体内抗肿瘤实验得出OxSWNHN能够作为一种潜在的阿霉素载体达到药物的缓释效果[14]

抗肿瘤药物依托泊苷(Etoposide,ETO)是拓扑异构酶Ⅱ抑制剂,能使S期和G2期DNA断裂,抗肿瘤谱广。但依托泊苷水溶性差(水中的溶解度为58.7mu;g/mL),长期使用后会产生多药耐药性,导致化疗的失败。

因此,本课题体外培养耐药性肺癌细胞A549R,构建动物多药耐药性肿瘤模型,观察动物肿瘤大小与体重的变化情况,考察载药体系的体内多药耐药逆转能力。通过组织病理检查考察纳米载药体系的毒副作用。并利用单壁碳纳米角吸收近红外光的性能,建立激光组,考察载药体系在近红外激光照射下肿瘤大小的变化情况,研究近红外对载药体系逆转耐药性的协同增效作用。

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