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癌细胞化疗及光热治疗的作用

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摘要:

目的研究聚多巴胺-阿霉素纳米颗粒对癌细胞的化疗-光热治疗协同作用。方法将单分子巴多胺聚合成PDA纳米颗粒,通过共价键作用和仔-仔作用,将抗癌药物阿霉素(Dox)负载在PDA表面,形成聚巴多胺纳米颗粒-阿霉素聚合物(PDA-Dox)。分析PDA-Dox药物的释放性能。结果利用PDA良好的光热转换能力,通过激光照射,在酸性条件下释放阿霉素,在阿霉素与化疗-光热治疗协同作用下,极大地提高扼杀癌细胞的效率。结论PDA-Dox对癌细胞的化疗-光热治疗具有协同作用,可增强扼杀癌细胞能力,提高疗效。

关键词:

聚巴多胺纳米颗粒;阿霉素;癌细胞;化疗;光热治疗

纳米颗粒载药聚合物己经成为纳米技术领域的新热点和关注的焦点,具有生物相容性强、毒性小、可降解等传统纳米载体药物所不具备的特点,成为新的具有巨大发展潜力的供药方式和供药体系[1]。

1材料与方法

1.1仪器设备与试剂

电子显微镜,紫外可见分光光度计,傅里叶变换红外光谱仪(NicoletIS10型),动态光散射仪(ZEN300型),共聚焦荧光显微镜(TCSSP2型),激光器(LSR808NL-2W型)。盐酸阿霉素,30%的氨水、乙醇(均为分析纯),98%盐酸多巴胺、钙黄绿素,噻唑蓝(MTT)、MDEM细胞培养基、胎牛血清。化学试剂均未预处理,实验用水为纯水。

1.2方法

1.2.1聚多巴胺合成。在40mL乙醇与90mL水的混合溶液中加入30%氨水40mL,振荡搅拌30min,将0.5g盐酸多巴胺加入10mL水溶解,然后加入到上述混合溶液中继续搅拌,24h后水洗,使其再次分散在水中从而得到聚巴多胺纳米颗粒悬浊液。

1.2.2光热转换。取0.1、0.2、0.3、0.5mg/mL浓度下的PDA悬浊液1mL加入到石英池,采用激光对其进行持续照射,波长808nm,功率5W/cm2,照射10min,每隔20s对溶液的温度记录1次,绘制升温曲线。

1.2.3阿霉素的负载及释放。称取PDA纳米粒子4.0mg分散在4mL0.1mg/mL阿霉素磷酸缓冲液中(pH=8.0),遮光搅拌,完成负载后进行离心,然后采用阿霉素磷酸缓冲液(pH=7.4)进行洗涤,去除表面的阿霉素分子,获得负载Dox的PDA,即PDA-Dox。

1.2.4癌细胞与组织间环境模拟。采用pH=5.0、pH=7.4磷酸盐缓冲液作为药物释放液,对癌细胞与组织间环境进行模拟。

1.2.5细胞毒性实验。采用MTT比色法对PDA细胞毒性进行评价,选用HeLa细胞,使用含10%胎牛血清的DMEM培养基(青霉素100U/mL,链霉素100mg/mL),置于含5%CO2的37益细菌培养箱中培养[2],3耀4d消化传代。

1.2.6共聚焦成像。将HeLa细胞接种到20mm细胞培养皿中,在培养完成后采用磷酸盐缓冲液进行清洗,清洗3次后分别加入500滋g/mLPDA与500滋g/mLPDA-Dox(含Dox50滋g/mL),继续培养24h,采用激光照射处理每组细胞,然后加入钙黄绿素(2滋g/mL),培养30min,采用共聚焦荧光显微镜进行活细胞观察。

1.3观察指标

观察PDA表征、光热转换性能以及PDA-Dox对癌细胞的杀伤情况。

1.4数据统计方法

采用Excel表对研究数据进行录入和分析,细胞活性采用构成比表示。

2结果

2.1PDA表征

PDA为形貌均一的单分散体系,粒子平均大小(158.9依11.2)nm,利于细胞的内吞作用。紫外线可见吸收光谱显示,可满足光热治疗材料光吸收性质的基本要求。

2.2PDA光热转换性能

PDA-Dox能够安全、有效地运用于光热治疗,取0.2mg/mLPDA-Dox进行光热稳定实验,激光反复、连续照射5次,发现光热稳定性良好。

2.3PDA-Dox与癌细胞的相互作用

研究20、40、80、160、320、640、1280滋g/mL不同浓度PDA-Dox溶液中的HeLa细胞活性,结果发现在浓度约1280滋g/mL时,细胞毒性很低。在无激光照射下,游离的Dox表现出较高细胞毒性,负载等量Dox的PDA表现出弱细胞毒性,表明PDA对Dox起到了缓释作用;经激光照射10min,PDA对HeLa细胞杀伤效果使其活性下降到25%,负载Dox的PDA细胞杀伤效果更为显著,HeLa细胞活性下降至10%。而控制组、游离的Dox组中HeLa细胞活性无明显变化。

3讨论

细胞实验发现,PDA具有十分优异的光热转换能力[2],并且其表面可负载大量的抗癌药物Dox,可在酸性条件下加速药物释放,负载了Dox的PDA能够很好地将化疗与光疗相结合,PDA-Dox配合激光与HeLa细胞相互作用下,细胞几乎全部死亡。由此可见,PDA-Dox对癌细胞的化疗-光热治疗具有协同作用,可增强癌细胞扼杀能力,提高疗效。

参考文献:

[1]宋雪娇,刘庄.有机纳米材料在肿瘤光热治疗中的应用[J].化学通报,2015,78(4):292-298.

[2]刘宇炜,郭卓.聚多巴胺-阿霉素纳米颗粒对癌细胞的化疗-光热治疗协同作用[J].高等学校化学学报,2015,36(7):1389-1394.

作者:李艳丽 单位:黑龙江省泰来县妇幼保健院

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