- 课题背景
随着世界癌症发病率和死亡率的不断上升，癌症已成为世界范围主要死亡原因，并已成为重大的公共卫生问题。根据国际癌症研究机构（International Agency for Research on cancer）编制的2020年全球癌症发病率和死亡率数据[1]，乳腺癌人数已经超过肺癌，成为最常见的癌症。据统计，2020年全球约有1929万癌症新增病例，其中乳腺癌新增病例占比最大，约226万，占11.7%。全球癌症死亡病例约为995万，乳腺癌死亡病例占比第四，约38万，占6.9%。而对于女性患者而言，乳腺癌已经成为患病率最高，死亡率最高的疾病。手术，放射和药物治疗是现代肿瘤综合治疗的三大支柱疗法。相对于以局部治疗为主的手术和放射治疗，抗肿瘤药物治疗为全身性治疗，不仅可以用于治疗原发性实体瘤，而且还可以治疗非实体瘤、转移瘤及作为手术和放疗后的辅助治疗[2]。但是，药物治疗通常毒副作用较大，对人体正常细胞产生不良影响，且几乎不可避免地会产生耐药性，因此构建一种载药量高，毒副作用小并具有靶向肿瘤细胞的载药系统具有深远意义。
阿霉素（Doxorubicin，DOX），是一种蒽环类广谱抗肿瘤药物，其作用机制为抑制肿瘤细胞DNA 和RNA的合成，对RNA的抑制作用最强，抗瘤谱较广，对多种肿瘤均有作用，属周期非特异性药物，对各种生长周期的肿瘤细胞都有杀灭作用，因其对肿瘤细胞的各个细胞周期具有一定的杀伤作用以及抗肿瘤谱广、疗效好、起效作用快，被医学界认为是最有效的化疗药物之一[3,4]。因为阿霉素本身对肿瘤细胞没有靶向性，所以药物非特异性分布往往会对快速增殖的细胞，如消化道细胞、骨髓造血细胞、心肌细胞造成杀伤，产生较为严重的毒副作用[5]。
所以本课题设计的载药系统需要解决阿霉素对正常细胞毒副作用这一问题。
聚多巴胺（Polydopamine，PDA）是天然黑色素中的主要成分，因PDA和天然黑色素两者在光学、电学、磁性以及生物相容性等性质相近，因此被越来越多地研究和应用[7]。与其他用于肿瘤治疗的材料相比，PDA具有很多优势。PDA的制备条件简单温和，合成时不需要有机溶剂，在碱性条件下，多巴胺通过自氧化聚合反应即可生产出粒径均匀的PDA纳米颗粒[8]。光热治疗（Photothermal therapy，PTT）作为一种新颖的治疗手段，其利用光热转换材料吸收外界激光转换的热能消融肿瘤，具有优异的选择性和非侵入性并且对正常组织损伤较小，是一种有潜力的肿瘤治疗手段[9]。研究表明，PDA本身就是一种良好的光热材料，与常见的光热转换材料金、铜、钯等金属纳米颗粒相比，PDA生物相容性好、容易降解、毒副作用小等缺点。用PDA负载化疗药物，可以实现光热化疗相结合的协同抗肿瘤作用。
高密度脂蛋白（High density lipoprotein，HDL）是一种存在于血浆中的内源性脂蛋白，主要由脂质和蛋白组成。HDL中含量最高的载脂蛋白是载脂蛋白A-I（Apolipoprotein A-I，apoA-I），apoA-I可作为生物大分子类仿生修饰材料，首先apoA-I结构中富含的-COOH、-NH2和多羟基基团共价修饰，赋予合成载体明显的“仿生”特征，以逃避机体免疫系统的识别和避免被网状内皮系统清除，从而延长纳米递送系统在体血液循环时间[10]。其次apoA-I通过对肿瘤细胞表面过度表达的清道夫受体B型I类（Scavenger receptor class B type I，SR-BI）的高度亲和，介导仿生纳米药物高效肿瘤靶向[11]。
然而清道夫受体B型I类受体在肝脏，肾脏等正常器官组织亦有表达，从而导致采用apoA-I修饰的纳米递送载体在正常组织分布，产生潜在的毒性和副作用[11]。因此，需寻找具有更精确的肿瘤靶向性和肿瘤穿透能力的特异性靶向配体对apoA-I进行修饰，以改善apoA-I的靶向路径，从而精确靶向到肿瘤组织。iRGD肽（CCRGDKGPDC），是由9个氨基酸残基组成的环肽。首先iRGD与肿瘤血管内皮特异性表达的alpha;v整合素受体结合，随后其被酶解产生CRGDK/R，通过与神经纤毛蛋白-1（Neuropilin-1，NRP-1）特异性结合，改善肿瘤细胞的通透性以促进药物在肿瘤组织的深层渗透，从而发挥肿瘤靶向和肿瘤渗透的作用[12,13]，本课题拟将iRGD修饰apoA-I，减少潜在细胞毒性与副作用，增加纳米制剂在肿瘤部位的穿透与富集，提高肿瘤治疗效果。
本课题主要涉及聚多巴胺自载药系统的构建和其抗肿瘤作用研究，首先基于多巴胺形成聚多巴胺的聚合机理，在DA聚合的过程中荷载化疗药物阿霉素，构建PDA/DOX纳米粒。其次，通过迈克尔加成反应将肿瘤深层穿透配体iRGD-apoA-I共价修饰到PDA/DOX纳米粒上，成功构建聚多巴胺自载系统（iAPDA/DOX）。iAPDA/DOX有载药量高，毒副作用小以及肿瘤细胞的靶向治疗特色。同时，iAPDA/DOX在近红外光（Near infrared light，NIR）的照射下有高效光热治疗的效果，从而达到光热治疗和化学治疗协同的功效，高效杀伤肿瘤细胞，为乳腺癌的现代治疗提供一个全新方向。
- 可行性分析
本课题基于DA聚合形成PDA的机理，首先在多巴胺聚合的过程中加入乳腺癌一线化疗药物DOX，制备出高载药量的聚多巴胺自载药系统PDA/DOX。其次，通过载体PDA与肿瘤靶向深层穿透配体iRGD-apoA-I发生迈克尔加成反应[14,15]，成功构建出兼具肿瘤靶向深层穿透及光热和化疗协同治疗的深层穿透型仿生聚多巴胺自载药系统iAPDA/DOX。iAPDA/DOX在血液循环中保持稳定结构，能有效延长药物载体循环时间，同时借助iRGD-apoA-I靶向肿瘤血管和深层穿透能力，实现纳米递释系统在肿瘤组织的深层穿透和富集效果。该纳米递释系统可协同化疗-光热联合治疗，在肿瘤靶向联合治疗方面具有良好的应用前景。
- 实验方法与主要内容
1. 通过考察DA和DOX的比例、反应时间、反应介质pH三个影响纳米粒粒径、载药量（Drug loading，DL%）和包封率（Entrapment efficiency，EE%）的关键性因素，筛选出最佳的处方工艺条件，从而构建最优的PDA/DOX纳米粒。通过马尔文粒径仪，紫外可见分光光度计等仪器评价纳米粒。
2. 通过激光共聚焦考察肿瘤细胞对iAPDA/DOX的摄取效率，利用MTT法以及细胞凋亡实验评价iAPDA/DOX光热-化学联合治疗的效果。
