製備海藻膠/半胱胺酸修飾之金奈米棒於口腔癌細胞之光熱治療

Synthesis of alginate-cysteine modified gold nanorods for photothermal therapy of oral cancer

陳薪元(Sin-Yuan Chen)

指導教授 ： 吳嘉文

國立臺灣大學/工學院/化學工程學研究所/碩士(2016年)

https://doi.org/10.6342/NTU201600936

摘要

本研究的目的是製備出具有良好生物相容性與標靶性的金奈米棒(Gold nanorod)並透過近紅外光源的照射下進行光熱治療來殺死癌細胞。藉由使用EDC活化海藻膠上的羧酸基，並與半胱胺酸(Cysteine)和標靶分子c(RGDfk)上的一級胺生成胜肽鏈，合成具有半胱胺酸與標靶分子的海藻膠高分子來修飾金奈米棒。其中半胱酸上的硫醇基能與金奈米棒形成穩定的硫金鍵結並取代表面的CTAB，海藻膠上的羧酸基與羥基能提供能提供材料高負電性與親水性，防止材料產生聚集，而修飾的c(RGDfk)KKK可用於標靶人類口腔鱗狀上皮細胞SAS。
我們藉由穿透式電子顯微鏡、界面電位分析、紫外光可見光光譜儀與FTIR等結果證實我們成功地製備出海藻膠/半胱胺酸修飾的金奈米棒。利用ICP-MS量測經由修飾標靶分子的材料於SAS細胞中Au的累積量，其結果提升了2倍，將材料使用近紅外光光源照射來進行光熱治療的實驗，GNR@Alg-Cys與GNR@Alg-Cys-RGD的細胞相對存活率為0.5與0.1，證實接上標靶分子的材料因為更容易進入細胞而有更好的治療效果，並且能夠藉由調整照光區域對特定位置進行加熱，在不影響周邊細胞的的情形下進行光熱治療來殺死癌細胞。

關鍵字

海藻膠 ； 半胱胺酸 ； 金奈米棒 ； 光熱治療 ； 標靶治療

並列摘要

Gold nanorods/alginate/cysteine (denoted as GNR@Alg-Cys) nanocomposites with good biocompatibility and cell-targeting ability are synthesized for photothermal therapy (PTT). Owing to the carboxylic acid groups on the alginate, we successfully functionalize alginate polymer with the primary amine groups of the cysteine and with targeting molecules (c(RGDfk)) through the formation of peptide bonds. Then, the thiol groups of the cysteine-functionalized alginate polymer can replace the surface protecting molecules (i.e. Cetyltrimethyl Ammonium Bromide; CTAB) on gold nanorods that were previously synthesized, thus connect the Au NRs with alginate polymer through Au-S bonds. In addition, we utilize c(RGDfK) oligopeptide to target the squamous cell carcinoma (i.e. SAS). The successful synthesis of GNR@Alg-Cys nanocomposites is confirmed with TEM, zeta potential, UV-Vis and FTIR analysis. The enhanced endocytosis of RGD-functionalized GNR@Alg-Cys is 1.95 times more than that of GNR@Alg-Cys, according to ICP-MS measurement. For PTT application, the synthesized samples are illuminated by NIR after SAS cell uptake, and the relative cell viabilities of GNR@Alg-Cys and GNR@Alg-Cys-RGD are 0.5 and 0.1, respectively. This result indicates that our GNR@Alg-Cys-RGD sample show great potential in PDT in the future nanomedicine.

並列關鍵字

Alginate ； Cysteine ； Gold nanorods ； Photothermal therapy ； Cell targeting

參考文獻

32. 鄭宇勝. 雙股DNA修飾之金奈米棒作為具選擇性的藥物運輸平台: 國立成功大學碩士論文; 2012.

19. 王毓璞. 製備無機奈米粒子/有機海藻膠之複合材料於膀胱癌之誘導化學治療: 國立台灣大學碩士論文; 2014.

1. Torre LA, Bray F, Siegel RL, Ferlay J, Lortet-Tieulent J, Jemal A. Global Cancer Statistics, 2012. Ca-a Cancer Journal for Clinicians. 2015;65(2):87-108.

2. Siegel R, Naishadham D, Jemal A. Cancer Statistics, 2012. Ca-a Cancer Journal for Clinicians. 2012;62(1):10-29.

3. Neville BW, Day TA. Oral cancer and precancerous lesions. Ca-a Cancer Journal for Clinicians. 2002;52(4):195-215.