摘要
硅基载体一般通过颗粒的孔道实现对药物的装载，利用表面大分子修饰基团完成对孔道的封堵。表面修饰基团对于硅基载体的功能性有决定性作用，因此封堵孔道的修饰基团的选择至关重要。传统的封堵策略常选用长链大分子聚合物作为封堵阀门，通过分子之间的非共价键如静电吸引、疏水作用等自组装完成封堵，具有良好的封堵效果，然而聚合物分子复杂的合成工序，载药后冗长的洗涤过程以及体内降解后的生物安全性均是科学家们需要面临的挑战。因此，设计生物相容性好的小分子阀门是近年来本领域的研究热点。 外部修饰的研究可以拓展硅基载体的功能性，而内部结构的改善可以增加材料的潜在应用性。介孔硅早在2001年已被作为药物载体研究，但临床应用却鲜有报道，其中最为重要的因素就是其生物降解性能不佳。介孔硅内部存在单一的Si-O-Si结构，使得其结构稳定，较难降解，在体内长时间的滞留会造成对机体的潜在伤害。因此，制备生物可降解的硅基载体可解决降解难问题，为硅基载体的临床应用提供可能。 本文旨在研究基于硅基材料的封堵策略以及改善颗粒的生物可降解性能，具体工作分为两部分。第一部分：受到化工过程中的表面过滤模型的启发，本文构建了一种新型的封堵策略，即利用药物分子与小分子阀门一起来共同组成纳米阀门完成对载体介孔二氧化硅孔口的封堵。以2-硝基5-硫代苯甲酸（MNBA）为阀门分子，通过二硫键将阀门分子枝接于介孔硅表面，并且通过透射电镜（TEM），扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、拉曼光谱（Ramanspectra）等测试手段证明颗粒的成功修饰过程。同时使用阿霉素作为模拟药物，证实载药修饰颗粒（DOX@MSN-SS-MNBA）对于还原性谷胱甘肽（GSH）有着良好的响应，在5mmol/L的GSH溶液中，释放率为17.3%，无GSH时载药颗粒无明显释放。体外细胞毒性实验显示，浓度高达200μg/mL的MSN-SS-MNBA颗粒对于L929细胞的存活率仍可达85%，而Hela细胞的存活率仅为32%，且同浓度的载药颗粒DOX@MSN-SS-MNBA对Hela细胞的存活率仅为11%，说明修饰颗粒对于正常细胞具有良好的生物相容性，对于Hela细胞具有明显细胞毒性，这是由于阀门脱落引起的，且阀门分子与药物可协同作用给药。 结合MSN-SS-MNBA颗粒的控释数据，发现其与传统封堵模型不同。通过计算，阀门分子的长度约为1.4nm，而介孔孔径为2.8nm，因此无法通过常规的自组装来封堵孔口。本文对封堵模型进行了探讨。通过阀门分子和阿霉素的淬灭实验得到两者之间存在较强的相互作用，并确定两者的结合主要通过疏水作用完成。在这个基础上本文对于小阀门的载药封堵过程提出了两种可能的模型，并且通过引入实心颗粒SN-SS-MNBA来进行比较，通过载药量的差异、TG结果分析等明确了阿霉素是进入孔道内部完成载药，而阀门小分子与药物通过疏水作用形成桥架共同完成对孔道的封堵，在此基础上提出了类过滤型联合封堵模型。 第二部分：本文探索合成了ZnO复合多孔硅的可降解载体颗粒。首先合成含有氧化锌量子点的硅烷偶联剂硅源（ZnOTMS），接着通过共缩聚法成功合成氧化锌复合二氧化硅的可降解载体颗粒。通过透射电镜（TEM）、固体核磁（29SiSSNMR）、傅里叶红外光谱（FT-IR），荧光光谱和X射线衍射（XRD）证明了纳米材料的成功合成。同时，通过电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)和材料的降解动力学研究，发现颗粒在pH5.0缓冲液中，伴随着锌离子的不断溶出颗粒可逐渐降解。本实验利用ICP同时监测了颗粒对MCF-7细胞的影响，发现颗粒与细胞混合孵化后，细胞内锌离子浓度随时间明显升高，侧面说明颗粒在细胞内可降解。 本文通过上述合成的颗粒为载体构建了可降解硅基控释系统。在已合成的氧化锌复合介孔硅颗粒（ZnO@MSN）表面进行修饰，通过二硫键将聚乙二醇（PEG3400）修饰于颗粒表面作为封堵阀门，同时修饰靶向分子叶酸基团。通过FT-IR、Ramanspectra、氮气吸脱附曲线（BET）、热重损失（TG）等测试证明颗粒表面的成功修饰。本实验使用阿霉素为模拟药物，分别探究了pH，GSH对于颗粒体外控释实验的影响，在不含GSH的条件下，颗粒24h的累计释放率仅有9%，而在10mmol/L的GSH和pH=5.0条件下，阿霉素24h的累计释放量可达43%。此外，也对颗粒的体外细胞实验进行了探究，200μg/mLZnO@MSN-SS-PEG-FA颗粒对于正常肝细胞L02细胞的存活率可达到85%，但对于乳腺癌细胞MCF-7细胞增殖有着明显的抑制作用，同样浓度下MCF-7细胞存活率为55%，且同样浓度的载药颗粒DOX@ZnO@MSN-SS-PEG-FA作用下，抑制作用更加明显，MCF-7细胞存活率仅为28%，说明ZnO@MSN-SS-PEG-FA颗粒对于正常细胞无明显细胞毒性，但对于MCF-7细胞有明显抑制作用，且可降解颗粒可以协同释放药物达到更好的抗癌效果。 本实验成功构建了一种GSH响应的酸性可降解介孔硅控释体系，通过将氧化锌复合在介孔硅颗粒骨架中，增加其酸性降解位点，改善了载体颗粒的降解性能，同时溶出的锌离子对癌细胞有明显的抑制作用。
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