论文总字数：17688字

摘 要

癌症又名恶性肿瘤，是由于正常细胞在某些异常条件下发生突变而引起的。正常细胞受到刺激后形成具有异常生物学特性的细胞，然后发展成肿瘤组织。本论文中简介了一种CO供体药物作为治疗恶性肿瘤的媒介递送到靶细胞释放CO杀伤肿瘤的纳米颗粒的方法，并对其进行了工艺优化。实验中，利用人血清蛋白、葡萄糖氧化酶、羰基锰、高锰酸钾等试剂通过物理化学方法合成靶向递送CO纳米药物人血清蛋白-葡萄糖氧化酶-羰基锰@二氧化锰纳米颗粒（HSA-GOx-MnCO@MnO₂，HGMM）。合成纳米颗粒后，又借助粒径仪和紫外分光光度计，对加入高锰酸钾和聚烯丙胺盐酸的顺序、试剂量、反应时间进行了工艺优化；以及透明质酸的工艺优化。最终确定先加入0.4mg/mlKMnO₄，再加入50ulPAH，后载入12mgHA，反应2h的工艺方法，能够使纳米的粒径保持在250nm以下，粒子稳定性良好。

关键词：CO 靶向递送纳米药物 抗肿瘤药物

Abstract

Cancer, also known as malignant tumor, is caused by mutation of normal cells under some abnormal conditions. Normal cells are stimulated to form cells with abnormal biological characteristics, and then develop into tumor tissue. In this paper, a method of delivering CO donor drugs as a vehicle for the treatment of malignant tumors to target cells to release nanoparticles for CO to kill tumors is introduced, and the process is optimized. In this experiment, using human serum protein, glucose oxidase, manganese carbonyl, potassium permanganate and other regarding reagents to synthesize the targeted Nanomedicine, HSA -GOx-MnCO @ MnO2 (HGMM). After synthesizing the nanoparticles, different experiment sequence of adding potassium permanganate and polyallylamine hydrochloric acid, the amount of reagents and the length of reaction time is tested to optimize the pocess, which is with the help of particle size analyzer and ultraviolet spectrophotometer. Finally, adding 0.4mg / mlKMnO4 first, then 50ulPAH, which is followed by 12mgHA, reacting for 2 hours is showed that can keep the size of the nanoparticles below 250 nm, and also the particle stability good.

Keywords: CO; targeted delivery of nanomaterials ; antitumor drug

引 言

恶性肿瘤是世界三大致死疾病之一，是当前严重影响人类身体健康的主要疾病之一。随着环境污染日益严重，人们与致癌因素的联系日益密切。同时，恶性肿瘤发病率逐年上升，已然超过心血管疾病的发病率。据统计，平均每年有一万人被确诊为癌症，每分钟7.5人确诊，恶性肿瘤死亡占居民全部死亡原因的23.91%。肿瘤细胞逐渐从原发部转移到其他器官,这是导致癌症患者死亡的主要原因。目前的治疗目标主要是以预防高危患者肿瘤的初始转移、病灶部位面积缩小和肿瘤继续转移为主。而肿瘤的转移与机体内环境有着密切关系，由于组织的远距离浸润、免疫防御系统的逃逸、对支持区域的适应、潜在的肿瘤初始种子的存活以及最终取代宿主组织等原因，使得转移过程非常低效。然而,一旦转移被建立,目前的治疗往往不能提供一个持久的保证。传统的癌症治疗中，化学疗法、手术切除作为癌症最常见的治疗方法，对患者产生的疗效有限且副作用严重，因而设计多功能纳米复合材料成为解决这些问题的一种更有前景的策略。越来越多的科学家投入到纳米材料领域研究。这其中，化学动力疗法（Chemodynamic Therapy，CDT）利用包体化的类芬顿化学作用通过将内源性的过氧化氢转换成为剧毒性羟基自由基(•OH)从而摧毁肿瘤细胞。因缺乏类芬顿金属基的化学动力学试剂，还原型谷胱甘肽（GSH）的清除能力与细胞内的羟基大大削弱了化学动力学功效，而肿瘤病灶区的微环境具有自身特异性，一般显现如偏酸性（低pH值）、拥有丰富的过氧化氢、还原性（缺氧）等特性，在肿瘤发生、发展及转移方面起到极其重要的作用。介孔二氧化锰纳米颗粒可以将治疗药物运送到肿瘤部位，然后将其释放到需要的靶细胞部位。在富含碳酸氢盐离子的生理介质的作用下，锰离子发挥类芬顿作用使过氧化氢生成羟基。在癌症细胞吸收二氧化锰镀膜纳米粒子时，二氧化锰壳层上的谷胱甘肽减少，并形成了谷胱甘肽硫化物和锰离子的氧化还原反应，这导致了还原型谷胱甘肽消耗增强趋势的化学动力学疗法。这和还原型谷胱甘肽激活的核磁共振对比效应和二氧化锰的分解相比较，介孔二氧化锰纳米颗粒能实现核磁共振检测的化学-化学动力学联合疗法。研究表明，一氧化碳作为一种信号分子，可以参与一众生理反应，这些生理过程在治疗中风、炎症、动脉粥硬化、消化道疾病、癌症方面皆有作用，所以人们试图引进外源性CO，然而直接引入CO可能会使人体内的血红蛋白失去运送氧气的能力，导致严重后果，因而二氧化锰纳米科学的发展为CO的可控释放提供了新的思路。研究人员开始尝试将CO供体与功能纳米材料相结合，构建具有刺激反应能力的CO可控释放物，使得CO能够在目标位置、目标时间精准释放。

目录

摘 要 I

Abstract III

引 言 IV

第一章 绪 论 1

1.1 本课题的背景和意义 1

1.2.1纳米材料的简介 2

1.2.2 二氧化锰的简介 2

1.2.3 一氧化碳的简介 2

1.2.4 葡萄糖氧化酶的简介 3

1.3 CO气体治疗在抗肿瘤方面当前的研究成果 3

1.3.1 不含金属的有机及无机化合物 5

1.3.2 过渡金属羰基化合物 4

1.4 选题背景 6

第二章 CO纳米药物的制备及工艺优化 6

2.1 实验所需仪器、材料 6

2.2 CO纳米药物的制备 7

2.2.1 纳米材料 7

2.2.2 CO纳米药物制备 8

2.2.2.1 合成HGM 8

2.2.2.3 合成HGMM@HA 8

2.2.2.4 合成HG@MnO₂@HA 9

2.2.2.5 合成HMM@HA 9

2.3 工艺优化 10

2.3.1 测试初始纳米HGM的粒径电位 10

2.3.2 测试载入PAH的最适值 10

2.3.3 测试加入KMnO₄的最适值 11

2.3.4 MMG粒径 12

2.3.5 测试HGMM加入HA最适量 12

2.3.6 测试合成HGMM最佳反应时间 13

第三章 CO纳米药物的体外表征 14

结 论 17

参考文献 18

致谢 20

第一章 绪 论

1.1 本课题的背景和意义

恶性肿瘤是世界三大致死疾病之一，它也是目前影响人类健康的最严重的疾病之一。正因为恶性肿瘤的发病率每年都在增加，肿瘤的致死率一直上升，已经超过了心血管疾病发病率。随着环境污染日益严重，人们与致癌因素的接触也日益密切。对于肿瘤治疗，尤其是对于恶性肿瘤，在现代医学中最常见的治疗方法还是要依靠手术、放疗和化疗。但是，这些疗法存在全身毒性、耐药性以及低选择性等缺点，对于晚期患者，尤其是肿瘤转移后，手术切除根本无法将所有病变部位均切除，这样容易引起肿瘤复发。此外，手术切除对患者的身体伤害更大，部分相应的组织和器官也可能会被切除，导致患者的一些身体功能损失。这些缺点也可能使得治疗效果不尽人意。所以，研究改善癌症治疗方法已成为广大科学家迫切想要解决的问题。由于肿瘤微环境的特殊性，可以特异性或选择性地将这些特点用于肿瘤的有效治疗。多细胞生物即使在营养上也能控制自己的细胞，在充足的条件下也不会继续摄取营养，只会在特定的刺激下吸收营养，因此可以防止细胞的无限增殖。然而，癌细胞可由于基因突变而突破这一限制，对营养物质尤其是葡萄糖可无限摄取从而达到无限增殖。研究指出,葡萄糖的新陈代谢,癌细胞较之于正常胞是不一样的,即使有足够的氧气供应，癌细胞也更可能地“发酵”葡萄糖为乳酸以支持线粒体的氧化磷酸化。正常细胞的pH值环境是中性的,而肿瘤区域微酸性环境,这种微环境不仅是癌细胞生长繁殖的重要条件，也是肿瘤诊断和治疗的重要出路。一些PH敏感药物装载纳米可以释放大量装载药物在酸性条件下,以防止药物在输送过程中提前释放,缺氧,也就是说,与正常组织区域的氧含量相比,肿瘤组织区域是缺氧的,这是因为新形成的肿瘤区域血管畸形不能运输足够氧气。随着纳米技术在生物医药和医学领域的迅猛发展，越来越多有前景的癌症纳米治疗方法被报道出来。本文中通过利用肿瘤微环境的特点，开展化学动力学疗法研究，制备了二氧化锰包覆的纳米颗粒，构建靶向递送CO气体纳米颗粒（HSA - GOx - MnCO @ MnO₂)。

1.2 相关材料简介

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