摘 要

在肿瘤生长过程中，葡萄糖是促进癌细胞增殖的能量来源。由于高浓度的过氧化氢会导致细胞的显著性死亡。通过葡萄糖氧化酶触发的葡萄糖分解成有毒的过氧化氢的饥饿疗法比传统的饥饿疗法能产生更强的抗癌作用。而传统的饥饿疗法只会阻断葡萄糖的供应。它无法在阻断能量供应的同时对肿瘤部位的癌细胞产生进一步的杀伤效果，因此抗癌效果不强。这里我们可以将锰羰基化合物（Mn₂(CO)₁₀简称MnCO)作为一种新型的过氧化氢触发反应的一氧化碳释放微粒内核，利用聚乳酸-羟基乙酸（PLGA）对羰基锰前体以及葡萄糖氧化酶进行有效的负载，构建了一种新的肿瘤部位由葡萄糖触发的抗癌仿生纳米颗粒内核。通过PLGA对锰羰基化合物的高效负载和被动靶向传递，构建出过氧化氢触发的一氧化碳气体释放内核。

关键词：仿生纳米粒 气体疗法 饥饿疗法

Research on the treatment of tumor by bioenzyme catalyzed gas production

Abstract

Glucose is a source of energy that promotes cancer cell proliferation during tumor growth. High concentrations of hydrogen peroxide can cause significant cell death. Starvation therapy by glucose oxidase-triggered glucose decomposition into toxic hydrogen peroxide produces a stronger anticancer effect than traditional starvation therapy. Traditional hunger therapy only blocks the supply of glucose. It can not further kill the cancer cells at the tumor site while blocking the energy supply, so the anti-cancer effect is not strong. Here we can take the Mn₂(CO)₁₀. As a novel carbon monoxide particle kernel triggered by hydrogen peroxide, Mn₂CO₁₀ (short for MnCO) was used to construct a novel glucose-triggered anti-cancer biomimetic nanoparticle kernel by effectively loading carboxyl manganese precursor and glucose oxidase with PLGA. A hydrogen peroxide-triggered carbon monoxide gas release core was constructed by efficient loading and passive targeted delivery of manganese carbonyl compounds by PLGA.

Key words: Biomimetic nanoparticles; Gas therapy; Starvation therapy

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1研究现状 1

1.2仿生纳米药物应用 3

1.3立论依据与研究目的 5

第二章 实验与方法 9

2.1实验仪器 9

2.2实验试剂 9

2.3实验方法 9

第三章 结果与讨论 12

3.1红细胞膜（RBC）的体外表征 12

3.2 PLGA纳米载体（MGP）的体外表征 12

3.3红细胞膜包裹的PLGA纳米载体（MGP@RBC）的体外表征 13

3.4红细胞膜包裹的PLGA纳米载体（MGP@RBC）的体外气体转化 15

3.5 小结 17

第四章 总结与展望 19

参考文献 20

致谢 23

第一章 绪论

1.1研究现状

至今在医学界，对于癌症都难以将其彻底的攻克。癌症是人类死亡率越来越高的一大杀手。癌症对人类生理健康的危不言而喻。随着社会医学科技的发展，治疗癌症的方法也越来越多。但每种方法都存在局限性，因为癌细胞可通过直接蔓延，淋巴，种植等方式转移至临近和更远处的器官，就像体内种植了一颗不定时炸弹。目前治疗癌症的方法有很多种，它们的性质不同，累及的器官和组织也不尽相同，目前有手术切除，化疗，放射治疗，免疫治疗，光动力疗法，声动力疗法等方法去治疗癌症。手术切除理论上可以完全移除肿瘤，从而达到治愈癌症的目的。但手术存在局限性。手术不可能把每一个癌变的细胞切除。而且可能发生远端的器官转移，手术就更不现实。剩余的癌细胞会在免疫系统的监视下休养生息，等到发展壮大便会卷土从来。通常癌症复发更难治疗，因为病灶的转移。所以化疗成为此时的主要治疗手段。化疗通常是利用各种化学物质来达到杀伤的作用。例如化疗药物紫杉醇，它有着非常独特的机理，它可以直接抑制细胞的有丝分裂[1]。通过阻止该过程的发生达到杀伤效果。因为癌细胞的一大特征就是相比于正常细胞快速的细胞分裂和增长。正因为如此，药物在体内的循环和释放会不可避免的毒害正常组织，进而限制了化疗药物在体内治疗的最大使用剂量。虽然这些组织一般在化疗后能够自行修复，但肿瘤临床化疗受肿瘤生理屏障的限制，导致药物在体内的循环时间及药物的传递率和吸收率低，药物疗效差，无法抑制癌细胞的转移等。所以手术后的炎症以及用药后的并发症以及对体内正常组织和细胞的毒副反应，这些方面仍会限制癌症的治疗效果。

近年来，纳米递药体系引起了大家的注意。纳米递药体系可以有效的克服药物毒副作用强的缺陷以及药物靶向性差的问题，但根据研究表明，纳米递药系统虽然在一定程度上能够增强药效，但纳米颗粒药物有几个关于药物递送的关键问题，比如递送过程中的免疫逃逸，如何有效率，有剂量的到达肿瘤部位，如何增强药物在体内的长循环从而达到缓释作用等。所以目前这个系统仍然存在易复发，利用率低的问题。因此人们利用肿瘤部位特殊的EPR效应去增强纳米药物在肿瘤部位的聚积。我们都知道，肿瘤细胞的生长繁殖非常迅速，所以需要丰富的血液供给以及能量供给，血液供给中血管起着决定性作用，它给肿瘤提供营养和能量，同时也作为癌细胞在全身得以转移的通道。肿瘤的血管生成后，癌细胞就大肆生长，血管内皮细胞分裂过快，这就导致跟正常细胞组织相比，肿瘤的血管生成之后血管内皮间隙较宽，结构不完整，并且淋巴回流受阻，这种特性可以用来被动的吸收药物，从而增强药物在肿瘤部位的聚积。同时，我们要充分考虑药物在体内的循环时间从而最大可能的增加肿瘤部位的聚积。但要注意纳米药物的构成，选择什么样的材料包裹才能既不引起机体自身的免疫排斥反应又能最大程度的减小体内循环的损失，既不能引起体内血液凝结或细胞凝结，同时又要避免纳米颗粒被清除。所以就要发展采用生物相容性好，可降解并且在体内有长循环同时不易被网状内皮系统清除的材料。

基于纳米颗粒的肿瘤治疗由于其通过增强通透性和保留效应在实体肿瘤中积累的能力，已被认为是传统化疗的潜在替代品。近年来也有很多新的治疗肿瘤的方法，比如气体治疗，饥饿疗法等，所以人们可以选择不同的治疗方法结合，从而去增强肿瘤治疗的效果。肿瘤由于生长非常迅速，需要大量营养和条件满足自身的快速分裂和增殖，所以切断它的营养来源和能量通道成为治疗肿瘤的另一重要手段，也就是人们所说的饥饿疗法。它可以通过抑制血管的生成或者阻碍癌细胞的代谢途径来抑制癌细胞的增殖。人体正常条件下一般采用线粒体供能，也就是我们常说的氧化磷酸化。但是癌细胞跟正常组织相比，偏好低效率的糖酵解途径去产生能量供能。正常细胞一般在条件不允许的情况下例如氧气不足时才会利用此方法提供能量。因此，这就给我们提供了解决问题的思路。我们可以通过抑制肿瘤部位的葡萄糖浓度或者消耗掉肿瘤部位的葡萄糖来抑制癌细胞的生长能量来源。一旦关闭葡萄糖供应，肿瘤的生长会优先被抑制。同时气体疗法也作为一种新型的治疗手段受到人们的关注。我们生物体内存在着大量的信号分子。例如一氧化碳，一氧化氮等等。它们作为一种信号调节着我们体内的各种生理过程，其重要程度不言而喻。肿瘤的气体治疗跟很多方面有很大相关。例如气体的浓度，以及高浓度的气体对机体的影响以及气体本身的特性息息相关。比如一氧化碳。从细胞生物学上来说，吸入过量的一氧化碳对机体有毒害作用。因为它对血红蛋白有很高的亲和力，从而损害人机体的正常生理功能。然而，低浓度的一氧化碳可以扮演一个信使去调节体内的各种生理功能，并能显著的提高各种疾病的治疗效果。因此，它就像个两面神，将它用在肿瘤治疗上如何控制一氧化碳的释放以及如何提高一氧化碳的效率并且避免其他正常组织一氧化碳中毒至关重要。现在各种疗法都在发展，我们通常选用不同的疗法相结合，努力克服局限性，最大程度的去跟癌细胞抗争。

1.2仿生纳米药物应用

在癌症的治疗领域，无论我们采取什么样的抗癌策略，其中最关键的挑战就是减少或避免各种治疗方法对机体的正常组织或细胞的毒副作用。纳米载体靶向传递途径、肿瘤部位的控制释放和选择性的杀伤癌细胞被认为是克服这一挑战的三大经典战略。其中，提高药物在肿瘤部位的聚积以及控制在肿瘤部位的释放是最迫切需要解决的。纳米粒子可以优先的聚集在作用位点，有望改善许多的治疗指标。