摘要
癌症是威胁人类生命健康的主要疾病之一，基因功能异常和基因表达模式改变是癌症的主要特征。现今，化疗是临床治疗癌症的常见方式，但是单一的治疗方式目前很难完全根治肿瘤。因此，将化疗和其它治疗手段有效结合往往能增强治疗效果。化学动力学治疗是利用金属离子和细胞内源性的过氧化氢进行芬顿或类芬顿反应产生活性氧诱导细胞死亡的抗肿瘤策略。金属离子多采用过渡金属元素，例如 Fe3+、Cu2+、Mn4+等。化学动力学治疗中的金属离子除了参与芬顿反应外还能调控肿瘤微环境中的谷胱甘肽，避免谷胱甘肽清除产生的羟基自由基和逆转化疗药物的耐药性。将化疗和化学动力学治疗集合到同一治疗体系上是联合治疗面临的一个巨大的挑战。原位可注射性水凝胶由于其创伤性小、操作简便、药物的载药量大等优点，在生物医学领域备受关注。相对于合成高分子和天然高分子材料，基因工程多肽制备的可注射性水凝胶具有成分单一、生物相容性好、结构灵活可控等优点。基于此，本论文采用基因工程多肽 PC10ARGD 制备水凝胶负载 Cu2+和化疗药物阿霉素 (DOX) 构建多功能可注射性水凝胶用于4T1肿瘤的化疗和化学动力学的联合治疗。主要工作如下： (1) 制备了一种基于Cu2+和脱除盐酸的疏水性DOX形成的配合物以及基因工程多肽PC10ARGD的 PC10ARGD/CD (C：Cu2+，D：脱除盐酸 DOX) 可注射水凝胶用于4T1肿瘤的化疗和化学动力学的联合治疗。首先，Cu2+和脱除盐酸的DOX配位制备纳米颗粒CD。相比于游离的DOX，CD的紫外-可见吸收峰发生了一定程度的红移, 加入GSH导致CD纳米结构解离。PC10ARGD/CD水凝胶呈现酸响应释放特性，pH5.6 缓冲溶液孵育 10 h，PC10ARGD/CD 水凝胶中的 Cu2+释放量为 24.6%。通过 MB和TNB实验结果表明，PC10ARGD/CD水凝胶在H2O2存在的条件下持续产生·OH和消耗GSH。体外的MTT实验结果表明PC10ARGD水凝胶具有良好的生物相容性以及 PC10ARGD/CD 水凝胶具有良好的细胞活性抑制效果。活体的抗肿瘤治疗结果表明，相比较于单一的化学动力学或化疗，PC10ARGD/CD治疗后肿瘤生长抑制最为明显，可以实现化学动力学和化疗的联合治疗。最后，治疗过程中小鼠的体重变化、主要器官的Hamp;E染色及血液生化结果表明PC10ARGD/CD水凝胶没有明显毒副作用。 (2) 制备了一种基于 Cu2+、亲水性盐酸 DOX 和 PC10ARGD 的可注射性水凝胶PC10ARGD/Cu2+/DOX。首先，Cu2+和PC10ARGD多肽上的组氨酸配位，然后将水溶性化疗药物 DOX 包埋至 PC10ARGD/Cu2+水凝胶中制备 PC10ARGD/Cu2+/DOX 水凝胶。结果表明，低浓度下的PC10ARGD/Cu2+/DOX呈现纳米水凝胶形态，透射电镜结果表明，0.05% (w/v) PC10ARGD/Cu2+/DOX纳米水凝胶尺寸为 60 nm；扫描电镜结果表明，PC10ARGD/Cu2+/DOX水凝胶呈现疏松多孔形貌。体外的ROS产生结果表明,在H2O2存在的条件下PC10ARGD/Cu2+/DOX水凝胶能持续产生·OH。体外MTT结果表明，在细胞水平上PC10ARGD/Cu2+/DOX水凝胶具有良好的抑制细胞活性的能力；流式细胞术结果进一步证实了PC10ARGD/Cu2+/DOX水凝胶的抗肿瘤效果。相对于游离的DOX，可注射性PC10ARGD/Cu2+/DOX水凝胶在肿瘤部位滞留时间更长。活体实验结果表明，相对于对照组，PC10ARGD/Cu2+/DOX水凝胶治疗的小鼠肿瘤体积明显得到了抑制。通过监测小鼠体重和血液分析结果表明，PC10ARGD/Cu2+/DOX水凝胶具有良好的生物安全性。 综上所述，本论文采用基因工程多肽PC10ARGD为载体通过两种方法分别包埋了疏水性化疗药物 (脱除盐酸 DOX) 和亲水性化疗药物 (盐酸 DOX) 制备了两种多功能的PC10ARGD/CD水凝胶和PC10ARGD/Cu2+/DOX水凝胶用于4T1肿瘤的化学动力学和化疗的联合治疗。这些新的材料和制备方法将为肿瘤治疗提供新的策略和方法。
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