载微纳颗粒多级结构电纺纤维在肿瘤治疗及诊断中的应用探索

载微/纳颗粒多级结构电纺纤维在肿瘤治疗及诊断中的应用探索癌症是影响人类健康的最具破坏性的疾病。对此 ,应尽早发现、及时治疗。然而,一方面现有的肿瘤治疗的方法主要还是全身性化疗 ,伴以手术切除、放疗等,其带来的毒副作用很大,而现有的纳米颗粒载体(如聚合物胶束等)虽然能在一定程度上解决药物的毒副作用、提高药效。但是实际应用中 ,这类载体在肿瘤组织的累积量还是较低 ,因此治疗效果仍不够理想。另一方面癌症的早期诊断也是十分重要的抗肿瘤手段 ,便于及早及时治疗。其中病人体液活检(如病人血液中循环肿瘤细胞的检测 )是新兴的诊断方式,这种方式较为方便、病人承受痛苦较小,但目前其手段还不成熟,现有的一些体液诊断技术准确性和效率较低、成本较高 ,究其原因一是目前对肿瘤标记物等还缺乏足够的认识；另一个原因是现有的捕获肿瘤标记物的材料还有待改进。因此本论文旨在从材料的角度出发 ,以前人的研究为基础,结合静电纺丝与微／纳米颗粒,尝试探索和发展出新的抗肿瘤埋植剂和肿瘤早期诊断用材料。在肿瘤治疗方面,本论文第二章尝试将现有的聚合物胶束纳米载体与静电纺丝纤维结合起来,以期望能实现对多种药物的精确控释。首先,通过单轴静电纺丝的方式制备出同时携载有载疏水药物姜黄素胶束和亲水药物盐酸阿霉素的聚乙烯醇电纺纳米纤维 (Cur-Ms/Dox-nanofibers) 。并且通过扫描电镜和激光共聚焦显微镜等手段证明了 ,胶束是被成功载入到纤维基体中的。且根据激光共聚焦结果,可知两种药物分布在纤维的不同区域中 ,其中盐酸阿霉素较为连续均匀地分布在纤维基体中 ,而姜黄素则随着胶束及胶束聚集体而不连续地分布在纤维基体中。同时 ,证明了载入电纺纤维的载药胶束能够被释放出来,且从纤维基体中释放出来的胶束与原来的胶束相比 ,在形貌和粒径上基本没有变化。然后,通过体外药物释放实验证明了 ,载双药纤维(Cur-Ms/Dox-nanofibers)中两种药物的释放呈现出时序性的释放行为。初步探明了载双药纤维(Cur-Ms/Dox-nanofibers) 的药物释放规律可能如下：直接分布到水溶性高分子纤维基体中的亲水性药物 ,会随着纤维基体的溶解而直接释放出来 ,同时,基体中的载疏水药物的胶束也会被释放出来；随后 ,胶束中的药物再随着胶束的降解或解体逐渐被释放,期间也可能伴随疏水药物的直接扩散。最后,体外肿瘤细胞抑制实验结果表明 ,载双药纤维组(Cur-Ms/Dox-nanofibers) 能有效地实现对肿瘤细胞生长的抑制。 接着,在第三章中,为进一步将载胶束纤维体系用于体内治疗,本章对前一章的载胶束纤维做了优化,即改用同轴静电纺丝的方式制备出了载靶向胶束的同轴电纺纳米纤维。具有肿瘤靶向的载阿霉素胶束混合聚乙烯醇载入到同轴电纺纤维的内核层,同时以京尼平交联的明胶作为同轴纤维的外壳层。通过透射电镜 ,证明了所纺的纤维确实为同轴纤维,通过激光共聚焦显微镜等手段证明了胶束是被成功载入到纤维基体中的。通过溶解载胶束的同轴纤维 ,证明了同轴电纺纤维中的胶束能够再次被释放出来,且从纤维基体中释放出来的胶束与原来的胶束相比 ,在形貌和粒径上基本没有变化,然后,体外释放和降解(重量损失)实验,证明了载胶束同轴电纺纤维能有效延缓药物的释放,这是由于同轴纤维内核基体对胶束的束缚使得其结构更稳定,减少了药物从中泄漏的可能 ,而更重要的是同轴纤维交联的外壳基体也是阻止药物扩散的一个有效屏障。最后,体外肿瘤细胞抑制实验结果表明 ,所制备的载胶束同轴电纺纤维,尤其是载靶向胶束的同轴电纺纤维 ,在抑制肿瘤细胞生长的方面具有很大的潜在应用价值。在第四章中,本论文进一步考察了载胶束同轴纤维膜在动物体内的抗肿瘤效果。本章将载胶束同轴纤维膜植入到提前建立好肿瘤模型的裸鼠或小鼠皮下肿瘤附近。然后,通过裸鼠体内荧光成像及小鼠体内药物分布的考察 ,证明了将载胶束同轴纤维(尤其是载靶向胶束同轴纤维 )植入到肿瘤附近后,能有效地保证肿瘤组织周围药物浓度在较长时间内都能保持在相对较高的水平 ,同时还能降低药物对其他正常组织的毒副作用。同时纤维内部胶束的靶向性也增强了药物在肿瘤部位的富集。最后,从荷瘤小鼠肿瘤体积、小鼠体重、治疗后存活率及组织病理学分析来看,即便是在给药剂量较低的情况下,载靶向胶束同轴纤维膜作为抗肿瘤埋植剂也能对肿瘤生长产生一定的抑制效果,同时降低药物带来的毒副作用。这是因为局部给药的方式能有效降低因网状内皮系统而带来的药物的损失以及减少药物在非肿瘤部位的积累,并且由于纤维内部的载药胶束能随着纤维的逐渐降解,而被持续地释放出来,从而在较长时间都能保持药物在组织周围的浓度处在相对较高的水平,进而实现对肿瘤生长的抑制。在最后一章(第五章)中,本论文尝试开发了一种新型的具有非特异性的捕获循环肿瘤细胞功能的串珠状电纺纤维。首先,通过调节氨水与多巴胺盐酸盐的比例,成功制备出一系列不同尺寸、单分散性较好的聚多巴胺亚微米颗粒。接着,通过静电纺丝技术,成功地将不同尺寸的聚多巴胺颗粒载入海藻酸纳复合纤维中,并且通过进步优化聚多巴胺颗粒 /纤维基体质量比,制备出串珠状(呈项链状)的载颗粒复合纤维。然后 ,通过载聚多巴胺颗粒复合纤维膜对肿瘤细胞的捕获实验,证明了载不同尺寸聚多巴胺亚微米颗粒的海藻酸钠复合电纺纤维膜均具有一定的捕获肿瘤细胞