聚乙二醇化磷脂胶束载药机制及细胞学效应的研究

作     者：王静 

作者单位：中国科学院研究生院 

学位级别：博士

导师姓名：梁伟

授予年度：2012年

学科分类：1007[医学-药学(可授医学、理学学位)] 10[医学] 

主      题：胶束载药系统 自组装 胶束结构 体内稳定性 纳米毒性 聚乙二醇化磷脂 细胞学效应 

摘      要：聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺PEG-PE是一种两亲性嵌段共聚物，在纯水溶液中能自发形成具有核壳结构的球形胶束。实验室前期工作发现两亲性阳离子药物与PEG-PE胶束能够在水溶液中通过一步自组装法形成具有较高包封率的载药胶束。通过微量热滴定实验，我们发现长春瑞滨与PEG-PE之间较强的疏水作用诱导熵驱动的载药过程，阿霉素与PEG-PE之间较强的静电作用诱导焓驱动的载药过程。由于药物结构柔韧性及氮原子数目的不同，以上两种载药胶束表现出不同的pH响应释药模式。联合光散射实验、电镜实验及计算机模拟，我们进一步考察了载药胶束的三维结构。PEG-PE空胶束半径约9nm，其中PE组成的疏水内核半径约2nm。两亲性阳离子药物分布在胶束半径为2-4nm处的核壳分界层，不改变胶束的形态、大小、内核尺寸和聚集数。此外荧光共振能量转移实验表明药物的装载提高了PEG-PE胶束在体外及体内的稳定性。\n 由于组成特殊和具有两亲性，PEG-PE胶束能够快速插入细胞膜中并且在不影响膜完整性的情况下提高膜的流动性。通过一系列荧光实验，我们观察到PEG-PE载药胶束与细胞膜接触后，药物分子随PEG-PE插膜释放到细胞膜中，随后按照游离药物固有的方式进入细胞。PEG-PE插膜提高膜流动性后可以加快某些药物分子扩散入胞的速率。PEG-PE聚合物插膜后会通过非特异性胞吞入胞并累积在内质网，诱导内质网压力的产生。肿瘤细胞对该压力敏感，通过激活非折叠蛋白应答UPR最终走向线粒体依赖的凋亡，同时，由于内质网压力导致细胞脂质代谢紊乱，PEG-PE处理的肿瘤细胞中出现了大量的脂滴。然而，正常细胞却能通过UPR负反馈调节蛋白和抗凋亡Bcl-2家族蛋白的高表达克服PEG-PE诱导的内质网压力，从而避免产生凋亡。此外，PEG-PE插膜及在胞内产生的内质网压力对细胞的功能产生一定的影响，例如，与PEG-PE胶束孵育后，MCF-7/ADR肿瘤细胞耐药蛋白表达量下降，4T1肿瘤细胞粘附与转移能力下降，小鼠腹腔炎性巨噬细胞免疫应答能力下降。\n 通过以上研究，一方面我们解析了PEG-PE载药胶束的组装过程、三维结构及输送药物穿过细胞膜屏障的机制，为将来载药系统的设计提供了一定的理论基础;另一方面我们考察了PEG-PE胶束在不同细胞上的毒性效应及对细胞代谢和功能的影响，为将来研究纳米材料安全性及应用性提供了一定的方向。