载阿霉素自组装多肽水凝胶的制备及体外评价

0 引言 Introduction

骨肉瘤是一种常见恶性原发性骨癌，多发于青少年，具有较高的致死率，严重影响患者的生活质量[1-2]。中国每年因骨肿瘤致死、残疾及功能障碍的人数位居世界首位[3]。1970年前，手术切除是肿瘤最主要的治疗方法，患者术后总生存率约为20%[4-5]，术后化疗可将青少年患者总生存率提高至60%-70%[6]。在过去几十年中骨肉瘤的临床治疗方法变化不大，目前主要是新辅助化疗、原发肿瘤的手术切除和辅助化疗[7-9]，但术后常伴有部分肿瘤组织残余未完全切除，肿瘤细胞转移和术中医源性传播的情况，为术后肿瘤局部复发埋下隐患。

阿霉素(doxorubicin，DOX)是一种蒽环类的抗肿瘤药物，其抗瘤谱较广，临床上可用于乳腺癌、支气管肺癌、卵巢癌、骨肉瘤、横纹肌肉瘤、尤文肉瘤等多种肿瘤的治疗[10-11]。由于DOX会导致心脏毒性、白细胞数目下降、血小板数目减少，常规治疗剂量就会对人体产生明显的不良反应，故DOX的在临床应用上具有很大的局限性[12-13]。随着制药技术的进步，可通过制备生物降解型缓释给药系统增强药物在局部肿瘤部位的分布，降低全身毒副作用，提升化疗药物的疗效，提高患者生活质量。目前生物降解型缓释给药系统与骨修复材料相结合的复合材料，为骨肉瘤治疗提供了一个新的研究方向。

自组装多肽水凝胶(self-assembling peptide hydrogel，SAPH)构建的各种功能性材料在组织工程[14-16]、药物递送[17-20]、生物传感[21-23]、生物矿化[24-25]、药物释放等生物医学领域具有广阔的应用前景[26-28]。自组装多肽具有良好的生物相容性和生物降解性，通过合理调控多肽的分子结构及改变外界的环境，多肽分子可利用非共价键作用力自组装形成纳米纤维结构，进而形成水凝胶[29]。FEFEFKFK(F为苯丙氨酸，E为谷氨酸，K为赖氨酸)在水溶液中可自组装成有疏水和静电相互作用的反向β片层结构水凝胶，制备成本低，生产效率高[30-31]。有文献表明，由FEFEFKFK自组装的SAPH是促进骨修复的良好三维基质，可促进软骨细胞、成骨细胞的生长[32]。

由于SAPH材料可模拟天然细胞外基质环境，具有较高的保留水分子能力，使其非常适合作为生物降解型缓释给药系统[33]。在药物缓释给药系统中，由于脂质体等纳米材料需要具备形状、大小、表面电荷(可改善被动靶向)和配体共轭(可改善主动靶向)等多种特性才能将抗肿瘤药物特异性地递送至目标部位[34]。虽然全身性药物递送系统是有效的，但是在其治疗应用时常因制备方法过于复杂而受到限制[35]。近年来，易于制备的可注射载药水凝胶在术后局部化疗的应用引起了人们的广泛关注，但迄今为止抗肿瘤药物与SAPH相结合的缓释给药系统复合材料相关报道较少[36-37]。实验制备了一种基于FEFEFKFK的SAPH，如图1所示，并以DOX作为模型药物，研究了DOX-SAPH的体外释药性能、细胞相容性及细胞毒性，并对其进行表征分析。

1 材料和方法 Materials and methods

1.1 设计 体外释药性能及体外细胞实验。

1.2 时间及地点 实验于2019年2至8月在南京工业大学及南京市第一医院骨科实验室完成。

1.3 材料

1.3.1 主要仪器 EVOLUTION 201紫外分光光度仪(赛默飞世尔科技(中国)有限公司)；ES1035A型电子分析天平(天津德安特传感技术有限公司)；HZQ-D台式恒温振荡器(太仓市实验设备厂)；HH-S恒温水浴锅(江苏省金标市正基仪器有限公司)；Nicolet-5700傅里叶红外光谱仪(美国尼高力科学仪器有限公司)；Synergy 2 酶标仪(美国伯腾仪器有限公司)；S-4800扫描电镜(日本日立公司)；Freezone 2.5冻干机(美国Labconco公司)。

1.3.2 主要药品与试剂 盐酸阿霉素(DOX·HCl，上海阿拉丁生化科技技术股份有限公司)；PBS(0.01 mol/L，pH=7.2-7.4，上海源叶生物技术有限公司)；短肽FEFEFKFK(实验室自制，纯度98.9%)；CCK-8(江苏凯基生物技术股份有限公司)。

1.3.3 细胞株及培养基 MG63人骨肉瘤细胞(江苏凯基生物技术股份有限公司)；兔骨髓间充质干细胞由南京市第一医院王黎明教授实验室提供；胎牛血清(杭州天杭生物科技股份有限公司)；胰蛋白酶、不完全高糖培养基、不完全低糖培养基(江苏凯基生物技术股份有限公司)。

1.4 实验方法

1.4.1 DOX-SAPH的制备 室温下将DOX溶于PBS，随后按照20，30，40 g/L的质量浓度将所需量FEFEFKFK粉末溶于含2 g/L DOX的PBS中。涡旋样品1 min，放入70 ℃烘箱加热1 h至完全溶解，得到DOX-SAPH，取出冷却放置室温备用。

1.4.2 扫描电镜观察 将20，30，40 g/L的 DOX-SAPH在低温、真空下冷冻干燥，干燥后进行镀铂处理，使用扫描电镜进行形貌观察。

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