高分子材料管理论文提纲

2022-11-15

论文题目：生物可降解高分子免疫植入器件用于结直肠癌术后免疫治疗研究

摘要：结直肠癌（Colorectal cancer,CRC）是消化道常见的恶性肿瘤之一,手术切除是治疗结直肠癌首选也是最有效的方案。但对于中晚期结直肠癌,由于癌肿浸润广泛,手术无法达到根治性切除,或者手术时已经发生远处转移,局部残留肿瘤细胞和远端转移灶肿瘤细胞在术后继续生长引起肿瘤复发和转移,是导致手术失败和患者死亡的主要原因。全身系统性化疗和放射治疗是预防中晚期结直肠癌术后局部复发和远处转移的重要治疗措施。然而考虑到患者术后体质较弱,需要一定时间的恢复期,加之切口愈合等因素,一般至少在术后2～3周方可进行全身化疗和放疗。在这一时期,往往错过了消灭残留肿瘤细胞的最佳时机,而且这个间隙也为肿瘤的复发创造了早期条件。因此,寻找更佳的术后治疗措施来解决进展期结直肠癌术后复发和转移仍是目前临床最亟待解决的术后难题。近年来,多种肿瘤免疫疗法被证实可以有效杀灭肿瘤并可预防肿瘤复发,但在实体瘤治疗方面,肿瘤免疫治疗面临诸多挑战,如免疫治疗响应性低,免疫药物耐药,非肿瘤靶向分布（on-target but off-tumor）,毒副作用大等。近年来有研究发现,通过在肿瘤内/附近局部缓释免疫药物能够较好的解决上述难题,而且安全性更高。对于结直肠癌,在肿瘤切除过程中,外科医生有独特的直接接触肿瘤机会,因此,原位（肿瘤切除部位）免疫治疗可能是一种很有前途的术后预防肿瘤复发和转移的策略。近年来基于生物高分子材料的肿瘤局部免疫治疗彰显了巨大治疗潜力,包括可植入支架、可注射水凝胶和原位形成的水凝胶等,这种局部免疫治疗可产生全身抗肿瘤免疫效果,甚至达到治愈的效果。这种易于装载、可降解和控制缓释特性,使基于生物可降解高分子免疫植入器件的局部免疫疗法成为肿瘤切除术后免疫治疗一种有前途的策略和途径。基于此,我们设计了一种由4臂氨基聚乙二醇（4-arm poly（ethylene glycol）amine,4臂PEG-NH2）和氧化葡聚糖（oxidized dextran,ODEX）交联得到的支架材料,并在材料制备过程中分别装载瑞喹莫德（Resiquimod,R848）和抗OX40抗体（CD134,anti-OX40 antibody,aOX40）,制备了生物可降解高分子免疫植入器件用于进展期结直肠癌术后免疫治疗。目的:借助于在结直肠癌手术中外科医生有独特的直接接触肿瘤机会,设计一种生物可降解高分子免疫植入器件用于进展期结直肠癌术后免疫治疗,以期解决结直肠癌术后复发和转移的难题。方法:（1）制备空白植入器件:用不同质量比的4臂PEG-NH2与ODEX交联,通过醛基与氨基的席夫碱反应（Schiff base reaction）形成交联网格的水凝胶,冻干后得到生物可降解高分子植入器件。并分别测试不同质量比制备的植入器件的强度和粘附性,根据测试结果选择最佳的质量比;（2）植入器件的表征:测试最佳质量比条件下制备的植入器件在体内和体外的降解情况;（3）制备免疫植入器件:将瑞喹莫德（R848）和抗OX40抗体（aOX40）担载到植入器件中,并测试其缓释效果;（4）验证免疫植入器件杀灭残留肿瘤效果:构建BALB/c小白鼠皮下不完全切除肿瘤模型,术中将免疫植入器件埋植到肿瘤切除后的残腔内,监测并记录残留肿瘤生长情况;并分析植入术后第3天和第10天残留肿瘤免疫微环境改变;（5）验证经免疫植入器件治疗后建立的肿瘤特异性免疫记忆效应:皮下不完全切除肿瘤模型中经免疫植入器件治愈的小鼠,再次进行肿瘤复种挑战实验,监测并记录复种肿瘤生长情况;并分析系统性免疫微环境（脾脏）的改变;（6）验证经免疫植入器件治疗后激活了全身系统性免疫反应（远端效应）:建立小鼠皮下双侧肿瘤模型,将免疫植入器件埋植入到其中一侧肿瘤腔内,然后监测并记录对侧肿瘤生长情况;并分析对侧肿瘤免疫微环境改变;结果:（1）当4臂PEG-NH2与ODEX的质量比为1:1时,交联形成的植入器件同时拥有较大的强度和较好的组织粘附性;在体外,植入器件降解时间大于9天;在体内,其降解时间大于21天;（2）R848和aOX40抗体被成功装载到植入器件中,并且能够随着植入器件的降解而同步缓慢释放,R848和aOX40抗体的释放时间均长于9天;（3）在皮下不完全切除肿瘤模型中,术中在肿瘤切除残腔中埋入免疫植入器件,可以根除残留肿瘤,而且治疗组所有小鼠在150天的观察期内均无肿瘤复发。残留肿瘤免疫微环境分析结果显示:在术后第3天,固有免疫被迅速激活,自然杀伤细胞（Nature killer cells,NK细胞）的浸润增多,树突状细胞（Dendritic cells,DCs）的活化增强,随后适应性免疫被激活,肿瘤内T细胞浸润数量显著增加（第10天）;（4）在小鼠对侧皮下复种肿瘤挑战模型中,结果显示经免疫植入器件治愈的小鼠能抵抗该挑战,再次在对侧皮下种瘤后,所有小鼠均未成瘤;全身系统性免疫分析结果显示:脾脏内记忆T细胞数量显著增多;（5）在构建的小鼠皮下双侧肿瘤模型中,将免疫植入器件植入到其中一侧肿瘤腔后,对侧肿瘤的生长得到了显著的抑制;对侧肿瘤免疫分析结果显示:对侧肿瘤内浸润T细胞数目也显著增多。结论:（1）我们设计了一种简单并易于操作的结直肠癌术后免疫治疗策略和方法,即将合成的治疗性的生物可降解高分子免疫植入器件植入到肿瘤切除腔内,通过协同激活固有免疫、适应性免疫和免疫记忆效应,有效清除术后残余肿瘤细胞和远端转移灶,并且能够防止术后肿瘤复发;（2）我们设计的生物高分子免疫植入器件被证实是术后结直肠癌免疫治疗的合理选择,这种术后免疫治疗管理更具有特异性、更有效、毒性更小,有着巨大临床转化潜能。

关键词：生物高分子;结直肠癌;免疫治疗;免疫植入器件;术后管理

学科专业：外科学

中文摘要

abstract

中英文对照表

第1章绪论

第2章综述

2.1 结直肠癌的流行病学

2.2 结直肠癌发生发展的机制

2.3 结直肠癌的诊查现状

2.4 结直肠癌的治疗现状

2.5 基于生物高分子材料的免疫治疗新策略