利用已建立的三维细胞培养模型研究阿霉素纳米粒的渗透机制

抗肿瘤药物对肿瘤组织的渗透性差，导致药物在肿瘤组织内不能达到有效治疗浓度，是化疗失败的主要原因之一。与传统分子药物相比，纳米药物因其小尺寸效应具有独特的物理化学性质，并且，纳米药物的多功能修饰使其在肿瘤治疗方面显示越来越明显的优势。但是，纳米药物对肿瘤组织的渗透分布机制还不十分清楚。本课题拟以更接近体内肿瘤组织的三维细胞培养即肿瘤细胞球（multicellular tumor spheroid）作为模型，评价不同类型的阿霉素纳米粒包括阿霉素脂质体、胶束以及靶向胶束对细胞球的渗透能力；系统的比较纳米粒在单层细胞、细胞球、体内肿瘤组织的渗透分布和抑瘤效果相关性，评价细胞球在抗肿瘤药物渗透和药效评估研究中的有效性；揭示药物载体对肿瘤组织的渗透机制，探索增强药物在肿瘤组织渗透的方法；为药物载体的设计和构筑提供参考依据。

抗肿瘤药物对肿瘤组织的渗透性差，导致药物在肿瘤组织内不能达到有效治疗浓度，是化疗失败的主要原因之一。与传统分子药物相比，纳米药物因其小尺寸效应具有独特的物理化学性质，并且，纳米药物的多功能修饰使其在肿瘤治疗方面显示越来越明显的优势。但是，纳米药物对肿瘤组织的渗透分布机制还不十分清楚。本课题利用模拟体内实体瘤组织结构更接近的三维细胞培养即肿瘤细胞球（multicellular tumor spheroid）作为模型，评价了不同因素对纳米颗粒在细胞球渗透能力的影响，依次揭示纳米药物载体对肿瘤组织的渗透机制，探索增强药物在肿瘤组织渗透的方法。.首先，我们成功建立了Hela（人子宫颈癌细胞系）和MCF-7 （人乳腺癌细胞系）的肿瘤细胞球，并通过光学显微镜、环境扫描电子显微镜、生物电镜、相差显微镜、流式细胞仪等手段对其形态、生长情况、细胞状态、组织学和显微形态等进行了系统的分析。接下来，我们构建了相同表面修饰的不同尺寸的金纳米颗粒，粒径分别为2nm，6nm， 15nm, 50nm 和100nm，并详细探讨了不同尺寸的金纳米粒在单层细胞水平、肿瘤细胞球水平和体内动物水平上的渗透能力。结果表明，纳米粒在肿瘤部位的聚集和渗透强烈的依赖于尺寸效应。小尺寸的金纳米颗粒无论在单层细胞水平、肿瘤细胞球水平还是在体内动物水平上都表现出了更强的肿瘤富集和渗透能力。令人惊喜的是超小尺寸的金纳米颗粒（2nm 和6nm）可以进入肿瘤细胞核内，而较大尺寸的金纳米颗粒（15nm、50nm和100nm）则只能进入细胞质中。与此同时，我们也探讨了不同表面修饰的金纳米棒对肿瘤细胞球的渗透效果和光热治疗活性。研究表明，相比带有正电荷的金纳米棒，负电荷的金纳米棒表现了更强的肿瘤细胞球穿透能力，其光热治疗的效果也更明显。总之，我们成功建立了肿瘤细胞球的体系，其可以作为抗肿瘤药物筛选的一个平台。而且我们发现纳米粒的电荷、尺寸和配体修饰对肿瘤细胞球的渗透和治疗效果有重要的影响，对未来新型纳米载药系统的构建和应用具有重要的指导作用。