检索历史 清除

摘要血脑屏障(Blood-Brain-Barrier,BBB)是人类和其他动物脑组织中特化的屏障结构，它将中枢神经系统(Central Nervous System,CNS)与外周血液循环系统分开，保护大脑不受外周系统变化的影响，对于维持动物中枢神经系统内环境稳态及正常功能具有极其重要的意义。血脑屏障通过复杂的细胞相互作用维持其结构的完整性并阻止药物到达大脑病灶部位，导致针对中枢神经系统疾病的治疗药物开发成功率相对较低。因此，开发中枢神经系统疾病治疗药物的最大挑战之一是实现足够的血脑屏障渗透。由于细菌能够靶向肿瘤，已经被广泛用于癌症治疗中，并且开发了许多细菌-纳米混合体系，以更好地应用于疾病的治疗。在很多的研究中已经证明了一些细菌具有穿越血脑屏障的能力，例如:脑膜炎奈瑟菌、肺炎链球菌、B组链球菌和大肠杆菌。然而，由于其潜在的感染相关毒性，活细菌作为治疗药物的临床开发面临着巨大的障碍。在本篇论文中，选取大肠杆菌K1(Escherichia coli K1,EC-K1)作为穿越血脑屏障的载体，构建了一种灭活特洛伊EC-K1体系，探究了灭活特洛伊EC-K1体系穿越血脑屏障的能力，以及其具有的光热效应实现了对脑膜炎和胶质母细胞瘤小鼠模型的治疗。主要研究内容如下:<br>　　第一章:首先，系统概述了血脑屏障组成结构与功能，以及脑部治疗药物递送的研究现状;其次，进一步介绍了细菌在疾病治疗的应用及其穿越血脑屏障的相关机制;接下来，简要总结了硅纳米材料在疾病诊断与治疗的系统应用。最后，阐述了本篇论文的立题依据，研究意义和主要研究内容。<br>　　第二章:首先，将麦芽糊精(Maltodextrin,MD)和吲哚菁绿(Indocyanine Green,ICG)分别通过席夫碱反应和静电吸附负载于荧光硅纳米颗粒(Silicon Nanoparticles,SiNPs)上,合成 MD-ICG-SiNPs 纳米制剂，MD-ICG-SiNPs 能够通过连接的MD与EC-K1表面的ATP结合盒式转运通道(ATP-binding cassette transporter,ABC)的相互作用进入EC-K1内部，构建特洛伊EC-K1。其次，为了使特洛伊EC-K1失去微生物活力，对其进行紫外照射，构建灭活特洛伊EC-K1体系。涂板和活-死细菌染色流式数据表明，对特洛伊EC-K1进行紫外照射60min能够达到接近99％的致死率，即灭活特洛伊EC-K1体系构建成功。接下来，通过小动物活体成像分析研究表明该体系可以携带ICG在体外和体内实现血脑屏障的穿越，到达大脑的病灶部位，向大脑输送ICG的剂量比单纯ICG高约3.0倍。与此同时，通过观察注射特洛伊EC-K1和灭活特洛伊EC-K1小鼠的体重变化以及死亡率，表明在静脉注射了约109CFU的灭活特洛伊EC-K1 14天后，所有小鼠仍保持健康。而注射活的特洛伊EC-K1后，即使在低剂量～106CFU下也会在5天内造成100％小鼠死亡。此外，通过炎症因子和血生化血常规数据表明灭活特洛伊EC-K1体系具有较好的安全性。最后，该体系在有效穿越血脑屏障后，能够在808nm激光的照射下，产生光热作用，杀死病灶部位细菌，实现对脑膜炎小鼠的治疗。<br>　　第三章:基于第二章构建的灭活特洛伊EC-K1体系具有在体外和体内穿越血脑屏障的能力，实现对脑膜炎小鼠治疗。将该体系应用于胶质母细胞瘤的治疗，能够进一步验证其对于中枢神经系统疾病的治疗作用。在体外抗肿瘤的研究中，灭活特洛伊EC-K1体系能够在808 nm的激光下，产生光热作用，在体外抑制新生血管的形成，并且能够对肿瘤细胞进行杀伤。在活体实验中，通过构建脑胶质母细胞瘤小鼠模型验证了灭活特洛伊EC-K1体系能够到达小鼠脑部肿瘤部位，在808 nm的激光作用下，其光热效应能够抑制胶质母细胞瘤的生长。<br>　　第四章:总结了本篇论文所构建灭活特洛伊EC-K1体系的血脑屏障穿越能力及其应用于脑膜炎和胶质母细胞瘤的治疗，并分析了灭活特洛伊EC-K1体系的创新点与不足之处，最后针对不足之处提出改进方案。<br>　　综上所述，本文构建了灭活特洛伊EC-K1体系，负载MD-ICG-SiNPs,其继承了活EC-K1血脑屏障的穿越能力，能够携带药物到达大脑病灶部位。通过紫外处理使其失去微生物活力，降低其生物毒性。并且将其应用于中枢神经系统疾病的治疗，包括脑膜炎和胶质母细胞瘤。本文研究成果能够在一定程度上促进药物的血脑屏障递送和中枢性神经系统疾病的治疗方面的进展。