药物引发的聚硫辛酸聚合物结合主客体相互作用用于癌症联合化疗

基本信息

英文标题：Drug-initiated poly(thiocitc acid) polymer incorporating host-guest interaction for cancer combination chemotherapy

中文标题：药物引发的聚硫辛酸聚合物结合主客体相互作用用于癌症联合化疗

发表期刊：《iScience》

影响因子：5.8

作者单位：浙江大学化学系、浙江大学杭州全球科技创新中心、清华大学化学系生物有机磷化学与化学生物学重点实验室

作者信息：Kai Yang, Bing Bai, Feihe Huang, Guocan Yu.

研究背景

1. 化疗是预防癌细胞增殖的有效策略，但面临药物耐药性和药物递送挑战。

2. 联合化疗可以克服药物耐药性，但需要精确控制药物比例。

3. 药物递送系统(DDS)可以增强药物溶解性和细胞摄取效率，有助于联合化疗。

4. 开发具有固有治疗特性的DDS是化疗领域的一个有前景的策略。

研究方法

仪器和表征：详细介绍了实验中使用的仪器设备以及它们的表征方法，如动态光散射(DLS)和透射电子显微镜(TEM)。

b-CD-NH2的合成：阐述了b-CD-NH2的合成步骤、反应条件以及纯化方法。

D-PTA的合成：描述了D-PTA的合成过程，包括起始材料的准备、聚合反应以及产物的纯化。

D-PTA-CD的合成：详细说明了D-PTA-CD的合成方法，包括b-CD-NH2与D-PTA的反应条件。

纳米颗粒的制备：介绍了纳米颗粒的制备过程，包括材料的选择、混合、以及纳米颗粒的形成和纯化。

装载效率(EE)的测定：描述了如何测定纳米颗粒中药物装载效率的方法。

DLS和TEM表征：阐述了使用DLS和TEM对纳米颗粒进行表征的方法和目的。

细胞积累的测定：介绍了通过共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)测定DOX-NP和DOX在细胞中的积累情况。

细胞毒性的评估：描述了评估纳米颗粒细胞毒性的方法，包括细胞活力测试和细胞形态观察。

联合指数(CI)的测定：介绍了如何计算联合指数(CI)来评估联合化疗的效果。

凋亡细胞百分比的测定：描述了使用Annexin-V FITC/PI分析测定不同阶段凋亡细胞百分比的方法。

实验结果

方案1. 合成、自组装、GSH响应药物释放和治疗过程的示意图

- (A) b-CD-NH2和D-PTA-CD的合成路径。

- (B) 示意图展示了巯基引发聚合，通过宿主-客体相互作用介导的药物递送。

- (C) 细胞内治疗过程，包括药物释放和联合化疗。

- (D) D-PTA-CD对癌细胞的抑制作用。

- (E) GSH响应性促进了纳米药物的解组装和药物释放。

图1. 化合物和纳米结构的表征

- (A) 硫辛酸、D-PTA和D-PTA-CD的1H NMR光谱。

- (B) 通过宿主-客体相互作用进行药物递送和纳米颗粒的制备。

- (C) D-NP、DOX-NP、DOX聚集体、CPT-NP和CPT聚集体的动态光散射(DLS)结果。

- (D) D-NP、DOX-NP、DOX聚集体、CPT-NP和CPT聚集体的透射电子显微镜(TEM)图像。

图2. 宿主-客体相互作用研究和内吞评价

- (A) DOX和b-CD在D2O中的宿主-客体相互作用的1H NMR光谱。

- (B) CPT、b-CD-NH2和它们在D2O中的复合物的1H NMR光谱。插图显示了CPT@b-CD-NH2复合物中CPT的芳香质子。

- (C) CPT在水溶液中逐渐加入b-CD-NH2时的荧光光谱。

- (D) 自由CPT和CPT@b-CD-NH2的溶解性评价。数据以平均值±标准差表示，n=3个重复。

- (E) B16细胞在不同时间点接受DOX和DOX-NP处理后的小型显微镜图像。

- (F) 来自(e)的DOX荧光强度的统计数据。数据以平均值±标准差表示。

图3. DOX-NP和CPT-NP的释放曲线和GSH响应性研究

- (A和B) 在不同条件下DOX-NP(A)和CPT-NP(B)的累积释放曲线。数据以平均值±标准差表示，n=3个重复。

- (C) 纳米药物通过GSH响应性的解组装机制和药物释放。

- (D) PTA在GSH处理前后24小时的1H NMR光谱。

- (E) 经GSH处理24小时后DOX-NP的DLS结果和TEM图像。

- (F) 经GSH处理24小时后CPT-NP的DLS结果和TEM图像。

研究结论

1. 开发了一种名为D-PTA-CD的新型化疗药物递送系统，侧链修饰有环糊精。

2. D-PTA-CD通过宿主-客体相互作用展示了出色的药物装载能力。

3. 构建了两种用于联合化疗的纳米制剂，DOX-NP和CPT-NP。

4. D-PTA-CD促进了细胞的摄取效率，并在细胞内实现了可控释放。

5. D-PTA-CD的抗癌活性使得DOX-NP和CPT-NP能够有效地抑制癌细胞增殖。

6. D-PTA-CD显示出作为精确联合化疗治疗递送系统的潜力。