聚合物纤维制控释载药胶束及靶向作用机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21274117
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0507.医用材料化学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Anticancer drugs and their formulations are currently confronted with challenges in improving the targeting capabilities and continuous availability with effective concentrations. Electrospun fibers provide customizable drug loading contents and flexible interconnected pores to regulate drug release, while micelles are characterized with significant alleviation of drug resistance effect and high sensitivity to environmental signals. In this proposal electrospun fibers with micelle loadings are constructed at three incremental levels to include drug-containing micelles, drug-conjugated micelle carriers, and copolymers of drug-conjugated carrier and fiber matrix molecules, respectively, which is aimed to develop principles and methods for sustainable release and targeting action of anticancer drugs. The fiber matrices are designed to release drug-loading micelles in response to the acidic pH and enzymes of tumor microenvironment, followed by the release of therapeutics from micelles in response to the reducible signals in cytoplasm after targeting delivery into tumor cells. The molecular structure of micelle carrier and fiber matrix is optimized to efficiently modulate the release behaviors of micelles and drugs at different stages. The overall regulation and fine tune-up of drug release form micelle-lading fibers are supposed to delivery multiple drugs with optimal concentration and ratios into tumor cells, and the synergistic enhancement of therapeutic efficiency against tumors are explored both in vitro and in vivo. The distribution of micelles in tumor tissues and the interactions with tumor cells are determined in tumor-bearing animals to reflect the local release from and targeting therapy of implanted fibers. The suppression of tumor growth in tumor-bearing animals and the inhibition of tumor development in tumor-removed animals are evaluated after implantation of micelle-loading fibers, which is attempted to define a feasible strategy for cancer treatment.
围绕抗肿瘤药物制剂在体内靶向性、释药稳定性和持续性等方面面临的困难,在前期研究基础上,本项目从三个层次构建载胶束的纤维制剂,即纤维中分别包含载药胶束、载药胶束载体分子、载药胶束载体分子和纤维基质分子间键合的共聚物,目标是发展一类持续缓释、靶向作用制剂的构建方法和控释机制。以纤维基质和胶束载体的结构设计为重点,全面揭示释放行为的调控机制,包括基于响应肿瘤的微酸性和酶环境,利用降解速度的差异,纤维基质释放或形成胶束;基于靶向细胞和响应细胞内环境,键合药物的胶束释放药物。利用载药胶束纤维全程调控释放行为的手段,实现多种药物按最佳剂量比作用于细胞,探究药物联用的协同增效。在建立的肿瘤、切除肿瘤动物模型中,阐明释放胶束在肿瘤组织中的分布、靶向细胞和细胞内释药;基于载胶束纤维的响应释放和靶向作用机制,结合药物联用的协同增效,抑制肿瘤生长或再生、降低全身毒副作用,为丰富和发展癌症的治疗手段提供技术支撑。

结项摘要

为解决载药胶束在肿瘤组织中聚集度、释药持续性等问题,本项目将载药胶束整合到电纺纤维中,瘤内植入纤维后,赋予制剂的局部靶向性。通过设计纤维基质材料的组成或结构,调节胶束的释放和形成,赋予对肿瘤环境的敏感性和载药胶束释放的持续性;同时通过设计胶束载体材料,赋予胶束的细胞靶向性、药物释放对细胞内环境的敏感性。研究内容一是合成了共价接枝药物的胶束载体材料,包括以聚乙二醇-聚己内酯共聚物、四臂聚乙二醇和聚己内酯的星形共聚物、透明质酸为载体,通过二硫键接枝喜树碱。二是研究了胶束与细胞的作用机制及抗肿瘤效果,实现了细胞对胶束的高效吞噬、还原性环境下药物的敏感释放、胶束对肿瘤细胞生长的有效抑制、药物联用的协同增效等。三是研究了载药纤维的释药机制、在肿瘤中的分布和抗肿瘤效果,包括针对肿瘤生长的特点实施联合用药的协同机制,载药短纤维经静脉和瘤内注射后在肿瘤中的分布等。四是研究了载胶束纤维的胶束释放机制、释放胶束在肿瘤组织的分布和抗肿瘤效果。通过合成响应肿瘤微环境发生降解的纤维基质材料、在纤维基质中添加水溶性高分子改变其组成等手段,可有效调控胶束的释放和形成,提升了抗肿瘤效果;采用基于聚集诱导发光效应的胶束载体聚合物研究表明,其释放后在肿瘤组织中自组装成胶束。通过上述研究,掌握了载胶束纤维制剂的构建方法,获得了不同类型载胶束纤维中胶束释放速度和释放物特征的调控手段,阐明了载体材料结构、纤维特征、药物联用方案等对胶束释放、组织分布、靶向细胞释放药物、抑制肿瘤生长或再生的影响机制,项目研究达到了预期研究目标,可为研究一种有效治疗肿瘤的药物制剂提供技术支撑。基于上述研究结果,项目主持人以通讯作者发表SCI收录论文29篇,影响因子均大于3.0,其中1篇论文为封面文章,1篇论文被选为ACS Editors’ Choice论文,项目完成期间主持人以第一完成人获得教育部自然科学奖二等奖1项。

项目成果

期刊论文数量(29)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Synergistic antitumor efficacy of redox and pH dually responsive micelleplexes for co-delivery of camptothecin and genes
氧化还原和 pH 双重响应胶束复合物共同递送喜树碱和基因的协同抗肿瘤功效
  • DOI:
    10.1016/j.actbio.2016.12.005
  • 发表时间:
    2017-02-01
  • 期刊:
    ACTA BIOMATERIALIA
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    Chen, Maohua;Zhang, Yun;Li, Xiaohong
  • 通讯作者:
    Li, Xiaohong
Hepatocyte Cocultures with Endothelial Cells and Fibroblasts on Micropatterned Fibrous Mats to Promote Liver-Specific Functions and Capillary Formation Capabilities
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  • DOI:
    10.1021/bm401926k
  • 发表时间:
    2014-03-01
  • 期刊:
    BIOMACROMOLECULES
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Liu, Yaowen;Li, Huinan;Li, Xiaohong
  • 通讯作者:
    Li, Xiaohong
Tuning multiple arms for camptothecin and folate conjugations on star-shaped copolymers to enhance glutathione-mediated intracellular drug delivery
调整星形共聚物上喜树碱和叶酸缀合的多臂以增强谷胱甘肽介导的细胞内药物递送
  • DOI:
    10.1039/c4py01607f
  • 发表时间:
    2015-03
  • 期刊:
    Polymer Chemistry
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhang Yun;Chen Maohua;Luo Xiaoming;Zhang Hong;Liu Chaoyu;Li Huiyan;Li Xiaohong
  • 通讯作者:
    Li Xiaohong
Micropatterned coculture of hepatocytes on electrospun fibers as a potential in vitro model for predictive drug metabolism
电纺纤维上肝细胞的微图案共培养作为预测药物代谢的潜在体外模型
  • DOI:
    10.1016/j.msec.2016.03.025
  • 发表时间:
    2016-06-01
  • 期刊:
    MATERIALS SCIENCE & ENGINEERING C-MATERIALS FOR BIOLOGICAL APPLICATIONS
  • 影响因子:
    7.9
  • 作者:
    Liu, Yaowen;Wei, Jiaojun;Li, Xiaohong
  • 通讯作者:
    Li, Xiaohong
Electrospun Fibrous Mats on Lithographically Micropatterned Collectors to Control Cellular Behaviors
光刻微图案收集器上的电纺纤维垫可控制细胞行为
  • DOI:
    10.1021/la303490x
  • 发表时间:
    2012-12-11
  • 期刊:
    LANGMUIR
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Liu, Yaowen;Zhang, Lei;Li, Xiaohong
  • 通讯作者:
    Li, Xiaohong

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
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