学 校 编 码 :10384 分 类 号 密 级 学 号 :31420091150089 UDC 硕 士 学 位 论 文 几 种 纳 米 材 料 作 为 基 因 载 体 和 药 物 载 体 的 研 究 The study of several kinds of nano materials as gene and drug carriers 王 天 晓 指 导 教 师 姓 名 : 任 磊 教 授 专 业 名 称 : 生 物 医 学 工 程 论 文 提 交 日 期 :2012 年 论 文 答 辩 时 间 :2012 年 学 位 授 予 日 期 :2012 年 月 月 月 答 辩 委 员 会 主 席 : 评 阅 人 : 2012 年 月

厦 门 大 学 学 位 论 文 原 创 性 声 明 本 人 呈 交 的 学 位 论 文 是 本 人 在 导 师 指 导 下, 独 立 完 成 的 研 究 成 果 本 人 在 论 文 写 作 中 参 考 其 他 个 人 或 集 体 已 经 发 表 的 研 究 成 果, 均 在 文 中 以 适 当 方 式 明 确 标 明, 并 符 合 法 律 规 范 和 厦 门 大 学 研 究 生 学 术 活 动 规 范 ( 试 行 ) 另 外, 该 学 位 论 文 为 ( ) 课 题 ( 组 ) 的 研 究 成 果, 获 得 ( ) 课 题 ( 组 ) 经 费 或 实 验 室 的 资 助, 在 ( ) 实 验 室 完 成 ( 请 在 以 上 括 号 内 填 写 课 题 或 课 题 组 负 责 人 或 实 验 室 名 称, 未 有 此 项 声 明 内 容 的, 可 以 不 作 特 别 声 明 ) 声 明 人 ( 签 名 ): 年 月 日

厦 门 大 学 学 位 论 文 著 作 权 使 用 声 明 本 人 同 意 厦 门 大 学 根 据 中 华 人 民 共 和 国 学 位 条 例 暂 行 实 施 办 法 等 规 定 保 留 和 使 用 此 学 位 论 文, 并 向 主 管 部 门 或 其 指 定 机 构 送 交 学 位 论 文 ( 包 括 纸 质 版 和 电 子 版 ), 允 许 学 位 论 文 进 入 厦 门 大 学 图 书 馆 及 其 数 据 库 被 查 阅 借 阅 本 人 同 意 厦 门 大 学 将 学 位 论 文 加 入 全 国 博 士 硕 士 学 位 论 文 共 建 单 位 数 据 库 进 行 检 索, 将 学 位 论 文 的 标 题 和 摘 要 汇 编 出 版, 采 用 影 印 缩 印 或 者 其 它 方 式 合 理 复 制 学 位 论 文 本 学 位 论 文 属 于 : ( )1. 经 厦 门 大 学 保 密 委 员 会 审 查 核 定 的 保 密 学 位 论 文, 于 年 月 日 解 密, 解 密 后 适 用 上 述 授 权 ( )2. 不 保 密, 适 用 上 述 授 权 ( 请 在 以 上 相 应 括 号 内 打 或 填 上 相 应 内 容 保 密 学 位 论 文 应 是 已 经 厦 门 大 学 保 密 委 员 会 审 定 过 的 学 位 论 文, 未 经 厦 门 大 学 保 密 委 员 会 审 定 的 学 位 论 文 均 为 公 开 学 位 论 文 此 声 明 栏 不 填 写 的, 默 认 为 公 开 学 位 论 文, 均 适 用 上 述 授 权 ) 声 明 人 ( 签 名 ): 年 月 日

摘 要 摘 要 本 论 文 旨 在 研 究 明 胶 - 硅 氧 烷 金 纳 米 棒 复 合 水 凝 胶 和 介 孔 二 氧 化 硅 三 种 纳 米 材 料 作 为 基 因 载 体 和 药 物 载 体 的 生 物 学 效 应 本 论 文 工 作 主 要 分 为 以 下 三 个 方 面 : 1. 将 单 一 多 肽 (Tat HA2 R8) 和 两 种 多 肽 (Tat 和 HA2 或 者 Tat 和 R8) 修 饰 到 明 胶 - 硅 氧 烷 纳 米 粒 子 (GS NPs) 表 面, 系 统 研 究 不 同 多 肽 修 饰 的 GS NPs 对 转 染 基 因 的 包 裹 和 保 护 细 胞 活 性 细 胞 内 化 细 胞 内 逃 逸 溶 酶 体 效 率 和 负 载 基 因 的 基 因 转 染 效 率 等 方 面 的 区 别, 从 而 探 讨 不 同 多 肽 修 饰 的 负 载 基 因 的 GS NPs 在 细 胞 内 转 运 的 路 径 2. 通 过 双 光 照 射 释 药 (808 nm 激 光 刺 激 释 放 包 载 在 水 凝 胶 中 的 药 物,680 nm LED 灯 光 发 挥 酞 菁 的 光 动 力 作 用 ) 的 方 法 考 察 了 包 载 酞 菁 (AlSc 4 Pc 4 ) 的 金 纳 米 棒 复 合 水 凝 胶 (Au rod @ pnipaam-pegma/alsc 4 Pc 4 ) 在 体 外 的 光 动 力 治 疗 效 果, 并 对 其 产 生 的 机 制 作 了 初 步 研 究 3. 在 细 胞 水 平 和 动 物 水 平 上 考 察 了 四 种 包 载 酞 菁 (ZnPc) 的 修 饰 PEG PEI 的 介 孔 二 氧 化 硅 (MSN/ZnPc PEI-MSNs/ZnPc PEG-MSNs/ZnPc 和 PEG-PEI-MSNs/ZnPc) 的 光 动 力 效 应, 并 对 其 产 生 光 动 力 治 疗 的 机 制 作 了 初 步 研 究 关 键 词 : 明 胶 - 硅 氧 烷 ; 金 纳 米 棒 ; 纳 米 水 凝 胶 ; 介 孔 二 氧 化 硅 ; 光 动 力 治 疗 I

Abstract Abstract This thesis was aimed to investigate the biological effect of gelatin-siloxane nanoparticles, Au rod @pnipaam-pegma nanogels, mesoporous silica nanoparticles (MSNs) as gene and drug carriers. The following three aspects were discussed in this thesis: 1. Construct single peptide (Tat, HA2, R8) or two peptides (Tat/HA2 or Tat/R8) modified gelatin-siloxane nanoparticles, and compare the ability of gene transfection mediated by those as-synthetized gelatin-siloxane nanoparticles. 2. Investigate the PDT effects of Aluminium tetrasulphonated phthalocyanine mediated by Au rod @ pnipaam-pegma on Hela cells. 3. Study the PDT effects of Zinc phthalocyanine mediated by MSNs, PEI-MSNs, PEG-MSNs and PEG-PEI-MSNs both in vitro and in vivo. Key words: Gelatin-siloxane nanoparticle; Au nanorod; Nanohydrogel; Mesoporous silica nanoparticle; Photodynamic therapy II

目 录 目 录 摘 要 I Abstract II 第 一 章 绪 论 1 1.1 基 因 治 疗 及 载 体 1 1.2 PDT 治 疗 及 载 体 2 1.3 纳 米 材 料 与 细 胞 的 相 互 作 用 5 1.4 本 课 题 的 提 出 和 研 究 内 容 11 参 考 文 献 12 第 二 章 多 肽 修 饰 的 明 胶 - 硅 氧 烷 纳 米 粒 子 作 为 基 因 载 体 的 研 究 21 2.1 引 言 21 2.2 实 验 试 剂 和 仪 器 21 2.3 实 验 方 法 23 2.4 结 果 与 讨 论 31 2.5 讨 论 39 2.6 本 章 小 结 40 参 考 文 献 40 第 三 章 金 纳 米 棒 复 合 水 凝 胶 作 为 光 动 力 药 物 载 体 的 生 物 学 研 究 43 3.1 引 言 43 3.2 实 验 试 剂 和 仪 器 43 3.3 实 验 方 法 46 3.4 结 论 52 3.5 讨 论 66 3.6 本 章 小 结 68 参 考 文 献 68 第 四 章 PEG PEI 修 饰 的 介 孔 二 氧 化 硅 作 为 光 动 力 药 物 载 体 的 生 物 III

目 录 学 研 究 71 4.1 引 言 71 4.2 实 验 试 剂 和 仪 器 71 4.3 实 验 方 法 72 4.4 结 果 与 讨 论 80 4.5 本 章 小 结 92 参 考 文 献 93 全 文 总 结 及 展 望 96 硕 士 期 间 发 表 论 文 情 况 98 致 谢 100 IV

Contents Contents Abstract in Chinese I Abstract in English II Chapter 1 Reviews 1 1.1 Gene Therapy and Gene Vector 1 1.2 Photodynamic Therapy and Drug Carrier 2 1.3 Interaction Between Nanomaterials and Cells 5 1.4 Proposal and content of this study 11 References 12 Chapter 2 Different Peptides Modified Gelatin-siloxane Nanoparticles as Gene Vectors 21 2.1 Introduction 21 2.2 Materials and Instruments 21 2.3 Experimental 23 2.4 Results 31 2.5 Discussion 39 2.6 Conclusions 40 References 40 Chapter 3 Au rod @pnipaam-pegma as Photodynamic Drug Carriers 43 3.1 Introduction 43 3.2 Materials and Instruments 43 3.3 Experimental 46 3.4 Results 52 3.5 Conclusions 68 V

Contents References 68 Chapter 4 PEG and PEI Modified Mesoporous Silica Nanoparticles as Photodynamic Drug Carriers 71 4.1 Introduction 71 4.2 Materials and Instruments 71 4.3 Experimental 72 4.4 Results and Discussion 80 4.5 Conclusions 92 References 93 Summary and future works 96 Publications 98 Acknowledgement 100 VI

第 一 章 绪 论 第 一 章 绪 论 1.1 基 因 治 疗 及 载 体 1.1.1 基 因 治 疗 概 述 基 因 治 疗 是 指 将 具 有 治 疗 作 用 的 基 因 导 入 到 靶 细 胞 以 纠 正 或 补 偿 基 因 缺 陷 和 异 常, 达 到 治 疗 疾 病 目 的 一 种 方 法 [1] 基 因 治 疗 有 广 义 和 狭 义 之 分, 广 义 的 基 因 治 疗 包 括 了 狭 义 的 基 因 治 疗 和 利 用 基 因 药 物 进 行 治 疗 [2] 狭 义 的 基 因 治 疗 (gene therapy) 是 利 用 分 子 生 物 学 的 方 法, 在 基 因 水 平 上 进 行 临 床 治 疗 通 过 基 因 转 移 技 术 将 外 源 正 常 基 因 直 接 导 入 患 者 病 变 部 位 的 靶 细 胞, 通 过 控 制 目 的 基 因 的 表 达 抑 制 校 正 替 代 或 补 偿 缺 陷 或 异 常 基 因, 从 而 恢 复 受 体 细 胞 组 织 或 器 官 的 正 常 生 理 功 能, 进 而 达 到 治 疗 疾 病 的 一 种 新 型 治 疗 方 法 [3] 基 因 递 送 是 基 因 治 疗 中 的 关 键 技 术, 基 因 递 送 载 体 包 括 病 毒 载 体 和 非 病 毒 载 体 基 因 载 体 将 治 疗 基 因 导 入 靶 细 胞 需 要 克 服 以 下 细 胞 屏 障 : 细 胞 膜 溶 酶 体 细 胞 核 膜 或 线 粒 体 膜 等 [4, 5] 1.1.2 基 因 载 体 基 因 载 体 主 要 分 为 病 毒 载 体 和 非 病 毒 载 体 病 毒 载 体 利 用 病 毒 对 宿 主 细 胞 的 高 度 感 染 性, 能 够 将 外 源 基 因 有 效 地 导 入 细 胞 中, 具 有 较 高 的 转 染 效 率 病 毒 载 体 的 构 建 主 要 是 移 除 病 毒 原 有 的 致 病 性 基 因, 代 之 以 我 们 需 要 的 治 疗 性 基 因, 同 时 必 须 保 留 病 毒 结 合 到 宿 主 细 胞 以 及 将 基 因 导 入 细 胞 核 所 必 需 的 基 因 现 在 常 用 的 病 毒 载 体 主 要 包 括 逆 转 录 病 毒 (retrovirus) 腺 病 毒 (adenovirus) 慢 病 毒 (lentivirus) 等 [6, 7] 尽 管 病 毒 载 体 在 治 疗 癌 症 以 及 遗 传 性 疾 病 方 面 已 经 取 得 了 长 足 的 进 展, 但 是 其 安 全 及 有 效 性 仍 然 没 有 得 到 完 全 的 保 证 病 毒 载 体 的 一 些 固 有 缺 陷, 如 病 毒 的 免 疫 原 性 [8] 致 癌 性 [9] 对 生 殖 细 胞 的 非 特 异 性 转 染 [10] 等 等 还 没 有 得 到 完 全 的 改 善 另 一 方 面, 近 年 来 兴 起 的 非 病 毒 基 因 载 体 可 以 解 决 病 毒 载 体 带 来 的 上 述 的 一 些 安 全 性 问 题, 此 外, 非 病 毒 载 体 具 有 使 用 方 便 易 于 大 规 模 合 成 生 物 相 容 性 好 的 优 点 [11] 因 此 非 病 毒 载 体 用 于 基 因 治 疗 方 面 有 很 好 的 前 景 1

第 一 章 绪 论 现 在 研 究 的 非 病 毒 载 体 主 要 可 以 分 为 两 大 类 : 1. 阳 离 子 聚 合 物 壳 聚 糖 聚 醚 酰 亚 胺 (PEI) 明 胶 等 都 属 此 类 Erbacher 等 人 将 壳 聚 糖 用 于 体 外 培 养 细 胞 的 转 染, 取 得 了 很 好 的 效 果 [12]; 而 PEI 作 为 转 染 试 剂, 其 使 用 已 经 得 到 了 商 业 化 推 广 由 于 PEI 相 对 较 高 的 细 胞 毒 性, 很 多 研 究 集 中 在 PEI 的 改 性 及 修 饰 方 面 以 提 高 PEI 的 生 物 相 容 性 [13] 2. 有 机 - 无 机 杂 合 纳 米 粒 子, 包 括 有 机 修 饰 的 金 纳 米 粒 子 磁 性 纳 米 粒 子 硅 纳 米 粒 子 硅 纳 米 粒 子 具 有 很 好 的 生 物 相 容 性, 很 适 合 作 为 基 因 载 体 Roy 等 人 将 有 机 修 饰 并 荧 光 标 记 的 硅 纳 米 粒 子 作 为 基 因 载 体 转 染 体 外 培 养 的 细 胞 取 得 了 很 好 的 效 果 [14]; 而 Bharali 等 人 则 成 功 将 有 机 修 饰 的 硅 纳 米 粒 子 用 于 体 内 的 基 因 转 染 [15] 1.2 PDT 治 疗 及 载 体 1.2.1 光 动 力 治 疗 概 述 光 动 力 治 疗 (Photodynamic Therapy, 简 称 PDT) 是 20 世 纪 70 年 代 后 期 发 展 起 来 的 一 种 用 于 肿 瘤 临 床 治 疗 的 新 方 法 [16] 该 疗 法 又 称 光 辐 射 疗 法 或 光 化 学 疗 法 与 传 统 疗 法 如 外 科 手 术 化 疗 放 射 治 疗 等 相 比, 光 动 力 治 疗 以 其 有 效 安 全 创 伤 小 副 反 应 少 可 协 同 性 可 重 复 性 和 相 对 成 本 低 等 优 点 脱 颖 而 出, 并 且 在 肿 瘤 的 治 疗 中 显 示 出 很 强 的 生 命 力, 为 中 晚 期 特 别 是 无 法 采 用 传 统 方 法 治 疗 的 癌 症 患 者 提 供 了 一 个 机 会, 增 加 了 一 种 治 疗 手 段 [17, 18] 目 前,PDT 已 经 成 为 肿 瘤 防 治 研 究 中 一 个 十 分 活 跃 的 领 域 近 年 来, 美 国 的 FDA 日 本 荷 兰 和 加 拿 大 等 国 的 卫 生 部 门 已 相 继 确 认 了 这 一 肿 瘤 新 疗 法 的 治 疗 标 准, 在 国 内 PDT 治 疗 也 逐 渐 成 为 新 的 研 究 热 点 1.2.2 光 动 力 治 疗 基 本 原 理 光 动 力 治 疗 的 基 本 原 理 是 : 机 体 接 受 光 敏 剂 后 一 定 时 间, 肿 瘤 组 织 摄 取 和 存 留 的 光 敏 剂 较 多, 经 特 定 波 长 的 光 照 射, 在 生 物 组 织 中 氧 的 参 与 下 发 生 光 化 学 反 应, 产 生 单 态 氧 和 或 自 由 基, 破 坏 组 织 和 细 胞 中 的 多 种 生 物 大 分 子, 最 终 引 起 肿 瘤 细 胞 死 亡, 达 到 治 疗 目 的 [19] 2

第 一 章 绪 论 图 1-1 光 动 力 治 疗 示 意 图 [20] Figure 1-1 Principle stages of photodynamic therapy [20] 1.2.3 光 动 力 治 疗 引 发 生 物 学 效 应 的 机 制 1.2.3.1 直 接 杀 死 肿 瘤 细 胞 光 化 反 应 过 程 产 生 一 些 对 生 物 体 有 害 的 活 性 氧 物 质, 如 单 线 态 氧 超 氧 阴 离 子 羟 自 由 基 及 过 氧 化 氢 等 这 些 分 子 能 损 伤 蛋 白 质 的 巯 基 和 氨 基 等 基 团 而 使 蛋 白 质 发 生 变 性 交 联 以 致 结 构 发 生 改 变 酶 活 性 丧 失 等 ; 同 时 还 能 攻 击 多 聚 不 饱 和 脂 肪 酸 引 起 脂 质 过 氧 化, 导 致 生 物 膜 结 构 和 功 能 改 变 和 破 坏 ; 另 外 还 可 能 损 伤 DNA 的 分 子 结 构 进 而 使 肿 瘤 细 胞 收 到 严 重 影 响 直 接 死 亡 [21, 22] 1.2.3.2 诱 导 细 胞 凋 亡 PDT 能 引 起 细 胞 以 凋 亡 或 坏 死 的 两 种 不 同 形 式 的 死 亡 发 生 [23] PDT 对 肿 瘤 的 治 疗 作 用 主 要 是 通 过 诱 导 肿 瘤 细 胞 凋 亡 而 产 生 的 [24] 目 前, 尽 管 对 于 PDT 诱 导 细 胞 凋 亡 的 确 切 机 制 还 不 很 清 楚, 但 随 着 分 子 生 物 学 突 飞 猛 进 的 发 展, 在 分 子 水 平 上 研 究 光 动 力 治 疗 的 作 用 机 制 有 许 多 新 进 展 目 前 认 为 主 要 有 以 下 三 种 机 制 : 1. 定 位 于 线 粒 体 的 光 敏 剂 诱 导 凋 亡 的 机 制 线 粒 体 是 细 胞 生 命 活 动 控 制 中 心, 它 不 仅 是 细 胞 呼 吸 链 和 氧 化 磷 酸 化 的 中 心, 而 且 是 细 胞 凋 亡 调 控 中 心 [25] 线 粒 体 产 生 ROS 后, 使 得 膜 电 位 降 低 线 粒 3

第 一 章 绪 论 体 发 生 去 极 化 在 凋 亡 信 号 的 刺 激 下, 线 粒 体 发 生 膨 胀, 其 外 膜 膜 电 位 降 低, 外 膜 破 裂 后 释 放 出 膜 间 隙 的 诸 多 凋 亡 效 应 因 子, 在 细 胞 凋 亡 中 起 着 主 开 关 的 作 用, 线 粒 体 通 透 性 转 变 孔 的 长 时 间 开 放, 使 得 细 胞 色 素 C 凋 亡 诱 导 因 子 Ca 2+ 以 及 膜 间 隙 中 的 其 它 凋 亡 因 子 被 释 放 至 细 胞 质 中, 它 们 或 激 活 凋 亡 蛋 白 家 族 的 主 要 成 员 caspases, 或 独 立 破 坏 核 内 染 色 质, 或 作 用 于 其 它 Ca 2+ 依 赖 性 蛋 白, 从 而 是 整 个 细 胞 结 构 破 坏, 功 能 紊 乱, 最 终 变 成 泡 状 凋 亡 小 体 而 凋 亡 [26-29] 2. 定 位 于 溶 酶 体 的 光 敏 剂 诱 导 凋 亡 的 作 用 机 制 定 位 于 溶 酶 体 的 光 敏 剂 通 过 两 种 途 径 致 细 胞 凋 亡 [30]: 第 一 种 是 经 光 照 后 光 敏 剂 再 分 布 于 其 它 非 线 粒 体 靶 点, 诱 导 细 胞 凋 亡 [31] 另 一 种 是 光 动 力 作 用 引 发 溶 酶 体 原 发 损 伤, 酸 性 鞘 磷 脂 酶 活 化, 神 经 酰 胺 释 放, 细 胞 由 此 发 生 凋 亡 [32] 3. 定 位 于 质 膜 的 光 敏 剂 诱 导 凋 亡 的 作 用 机 制 定 位 于 细 胞 膜 的 光 敏 剂 通 常 开 启 死 亡 受 体 通 路 或 者 开 启 内 部 通 路 大 多 数 的 光 敏 剂 瞄 准 线 粒 体, 线 粒 体 功 能 的 破 坏 可 以 诱 导 体 内 体 外 迅 速 的 细 胞 凋 亡 [33] 定 位 于 质 膜 的 光 敏 剂 也 可 以 引 起 细 胞 坏 死 [34], 很 可 能 是 因 为 质 膜 的 完 整 性 遭 到 破 坏, 细 胞 内 的 ATP 迅 速 耗 竭 1.2.4 光 敏 剂 在 光 动 力 治 疗 过 程 中, 光 敏 剂 光 源 和 有 氧 环 境 是 其 必 须 具 备 的 三 要 素 [35], 其 中 光 敏 剂 是 最 关 键 的 组 成 部 分, 光 敏 剂 的 结 构 与 性 能 直 接 影 响 着 肿 瘤 治 疗 的 效 果 第 一 代 光 敏 剂 是 几 种 卟 啉 类 化 合 物 的 混 合 物, 卟 啉 类 光 敏 剂 是 在 卟 吩 环 上 拥 有 取 代 基 的 一 类 大 环 化 合 物 的 总 称 [36] 该 类 光 敏 剂 活 性 较 小, 对 光 吸 收 差, 清 除 率 低, 治 疗 效 果 不 好, 容 易 引 起 光 敏 反 应, 因 此, 很 快 被 第 二 代 光 敏 剂 取 代 目 前 研 究 的 第 二 代 光 敏 剂 按 照 结 构 可 分 为 二 氢 卟 吩 类 [37] 酞 菁 类 [38, 39] 和 原 卟 啉 [40] 的 衍 生 物 其 中, 酞 菁 类 化 合 物 是 目 前 研 究 最 为 广 泛 的 一 类 光 敏 剂, 现 已 应 用 于 临 床 的 肿 瘤 治 疗 [38, 39] 该 类 光 敏 剂 一 般 由 4 个 苯 环 或 萘 环 连 接 到 卟 啉 的 β 吡 咯 位, 并 且 用 N 原 子 替 代 甲 位 C 酞 菁 类 化 合 物 脂 溶 性 很 强, 因 而 通 常 与 金 属 离 子 相 连, 以 降 低 由 于 脂 溶 性 过 大 而 产 生 的 溶 解 问 题, 其 第 6 配 位 常 常 结 合 铝 锌 硅 等, 可 以 保 证 单 态 氧 的 顺 利 产 生 但 是, 酞 菁 类 光 敏 剂 一 般 亲 4

第 一 章 绪 论 水 性 不 强, 在 水 中 易 团 聚, 从 而 影 响 了 其 生 物 利 用 率 和 对 光 的 吸 收 1.2.5 光 动 力 药 物 载 体 目 前 研 究 采 用 药 物 传 递 系 统 递 送 光 敏 剂 进 入 细 胞 内, 以 克 服 单 纯 光 敏 剂 在 光 动 力 治 疗 过 程 中 存 在 的 一 些 问 题 理 想 的 药 物 递 送 系 统 应 该 具 备 生 物 可 降 解, 免 疫 原 性 小, 与 光 敏 剂 结 合 后 不 改 变 后 者 活 性, 并 能 提 供 环 境 使 光 敏 剂 以 单 体 释 放, 同 时 能 使 光 敏 剂 聚 集 在 病 变 组 织, 达 到 治 疗 浓 度, 并 且 在 非 靶 细 胞 分 布 很 少 或 没 有 分 布 等 特 点 目 前 已 报 道 的 光 动 力 学 纳 米 药 物 递 送 系 统 主 要 有 胶 束 [41] 脂 质 体 [42] 亲 水 聚 合 物 - 光 敏 剂 共 聚 物 [43] 聚 合 物 粒 子 [44] 无 机 纳 米 粒 子 [45] 等, 并 取 得 不 同 程 度 的 成 功 但 也 都 有 其 各 自 的 缺 点 例 如, 胶 束 中 的 聚 氧 乙 烯 蓖 麻 油 能 引 起 急 性 超 敏 反 应 [46], 脂 质 体 亲 水 聚 合 物 - 光 敏 剂 共 聚 物 由 于 血 浆 半 衰 期 较 短, 难 以 提 高 药 物 在 肿 瘤 组 织 中 浓 度 等 [47] 1.3 纳 米 材 料 与 细 胞 的 相 互 作 用 纳 米 材 料 与 细 胞 相 互 作 用 是 一 个 复 杂 的 生 物 学 过 程, 一 方 面 纳 米 材 料 被 细 胞 摄 取 代 谢 和 降 解, 另 一 方 面 细 胞 的 结 构 和 功 能 也 受 到 纳 米 材 料 的 影 响 近 年 来 纳 米 材 料 与 细 胞 相 互 作 用 的 研 究 进 展 主 要 有 : 1. 纳 米 材 料 影 响 细 胞 膜 细 胞 骨 架 和 细 胞 核 等 亚 细 胞 结 构 [48-50] 细 胞 膜 脂 双 层 与 纳 米 材 料 接 触 后, 物 理 性 质 发 生 改 变, 其 稳 定 性 与 完 整 性 受 到 破 坏 ; 纳 米 材 料 选 择 性 激 活 或 阻 塞 某 些 膜 表 面 通 道 蛋 白, 接 上 配 体 后 特 异 性 结 合 细 胞 膜 表 面 的 受 体 或 载 体 蛋 白, 进 而 启 动 不 同 的 细 胞 应 答 ; 纳 米 材 料 破 坏 细 胞 骨 架 的 有 序 结 构, 进 而 影 响 细 胞 骨 架 参 与 的 某 些 生 命 活 动 ; 纳 米 材 料 与 细 胞 核 内 大 分 子 直 接 或 间 接 作 用, 造 成 一 系 列 DNA 损 伤, 定 义 为 基 因 毒 性 [51] 2. 纳 米 材 料 影 响 细 胞 的 某 些 重 要 生 理 功 能 纳 米 材 料 通 过 凋 亡 或 者 自 噬 引 起 细 胞 程 序 性 死 亡 [52]; 某 些 纳 米 材 料 可 促 进 或 者 自 身 诱 导 干 细 胞 定 向 分 化 [53]; 装 载 抗 肿 瘤 药 物 的 纳 米 材 料 连 接 某 些 配 体 后, 能 够 特 异 地 抑 制 肿 瘤 细 胞 的 增 殖 粘 附 和 迁 移 [54]; 碳 纳 米 管 能 够 特 异 地 增 强 神 经 细 胞 的 电 生 理 活 性, 促 进 信 号 转 导 [55] 纳 米 材 料 的 形 状 大 小 组 成 和 表 面 性 质 等 理 化 因 素, 在 以 上 细 胞 生 物 学 效 应 中 起 着 非 常 重 要 的 作 用 5

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