铂类抗肿瘤药物是目前临床常用的化疗药物。铂类抗肿瘤药物属周期非特异性药物,在体内各组织中的分布相似,在高效杀伤肿瘤细胞的同时，也具有严重的毒副作用。铂类化合物抗肿瘤作用强，抗癌活性高毒性谱与其他药物有所不同，易于与其它抗肿瘤药配伍与其它抗肿瘤药物少有交叉耐药性，有利于临床联合用药具有较广的抗癌活性谱。四价铂配合物具有较高的亲脂性容易被癌细胞吸收，四价铂配合物要发挥抗癌作用须先与细胞内的还原性物质发生氧化还原反应，本论文主要是研究了三种在研究阶段的四价铂类复合物在缺氧的微肿瘤环境下的生物氧化还原活性，研究讨论了这类四价铂类复合物在微肿瘤缺氧环境下的的氧化还原机制。


Unisense微电极系统的应用


应用了unisense氧微电极和氧化还原电极，所使用的氧微电极和氧化还原电位电极的尖端直径都为10微米，所使用的电极都经过了两点矫正法获取了相应的标准曲线，其中的氧微电极测试包封组织细胞培养基中不同位置处的杨地浓度的步径是20um，每个样品的测试响应时间是4s.而氧化还原电位是在pH4-7的环境下校正后，结合参比电极测试了包封组织细胞培养基的氧化还原电位，测试步径为30um，测试响应时间是14s。


实验结果


缺氧导致的四价铂配合物对于抗实体肿瘤的活性影响，研究对比了三种铂(IV)配合物以及二价铂配对物、赛特铂对于缺氧和非缺氧状态下，2D肿瘤细胞模型以及3D肿瘤细胞模型生物活性的影响，并最后通过使用SCID型老鼠模型做了相关的体内实验。实验表明，铂(IV)配合物的亲脂性、药物聚集以及2D、3D细胞毒性之间存在很强的关联性，缺氧环境状态下，SCID老鼠模型实验中表现为铂(IV)配合物活性与其药物聚集性之间几乎没有关联性。四价铂配合物1具有最低的还原活性，而四价铂配合物3表现为较高的还原活性，铂(IV)配合物2具有适中的还原速率以及中等的亲油性能，表现为对肿瘤有很好的抑制作用，其抗肿瘤活性能超过了已经上市的铂类抗肿瘤药赛特铂。

图1、应用微电极对琼脂糖包埋的HT1080细胞和CH1/PA-1多细胞球体（直径大于400um），纯琼脂糖培养基测试的一些物理化学性质参数，其中图A测试的是氧气的分布情况（测量步径为20um），图B测试的是pH（测量步径为40um），图C测试的是氧化还原电位（测量步径为40um）。从图中可以看出，在培养基球体中心位置的氧气浓度、pH、以及氧化还原电位均最低，而纯琼脂糖的氧气浓度、pH则是呈现逐渐降低的趋势。

图2、应用微电极对琼脂糖包埋的HCT116细胞纯琼脂糖培养基测试的一些物理化学性质参数，其中图A测试的是氧气的分布情况（测量步径为20um），图B测试的是pH（测量步径为40um），图C测试的是氧化还原电位（测量步径为40um）。从图中可以看出，琼脂糖包埋的HCT116细胞体内的氧气浓度、pH、氧化还原电位是呈现逐渐降低然后在慢慢增加。并且表现为在球体中央区域内的氧气浓度、pH、氧化电位值最低。

图3、四价铂复合物1、2在缺氧和非缺氧状态下的细胞毒性实验。其中图A表示的不同浓度抗肿瘤药物四价铂复合物1加入后，在是缺氧和非缺氧状态下CH1/PA-1活细胞浓度变化曲线，图B表示的是不同浓度抗肿瘤药物四价铂复合物1加入后，在缺氧和非缺氧状态下的HT1080活细胞浓度变化情况。从图中的趋势可以看出，随着四价铂复合物的浓度增加，活细胞数逐渐降低，并且在低氧浓度下，同意当量的铂复合物的加入导致的活细胞数量下降的更快。

图4、HT1080细胞经过四价铂配合物（1、2）处理后，包封琼脂球体内的铂的浓度分布情况。其中图A表的是经过四价铂配合物1处理后的HT1080细胞内的铂含量分布，图B表示的是经过四价铂配合物1处理后的HT1080细胞内的铂含量分布，图C表示的是使用赛特铂处理后的细胞内的铂含量分布。其中激光I烧蚀CP-MS测试的是使用了20um厚的冰冻切片样品。

图5、图A表示的是在老鼠活体内注入克分子数计量四价铂类化合物1、2、赛特铂化合物后，对于老鼠HT1080皮下细胞肿瘤在0-15天时间段内，肿瘤体积或重量的变化情况。图B表示的是老鼠HT1080皮下皮下细胞肿瘤对于不同四价铂类复合物的在第十五天时的肿瘤的重量情况。图C表示的是实验老鼠注入了不同的四价铂复合物后，老鼠在0-15的时间段老鼠的重量变化情况。图D表示的是使用了ICP-MS分析老鼠不同器官组织体内的铂的含量。


总结


本论文主要研究的是在缺氧状态下的2D、3D细胞模型下，四价铂配合物的抗肿瘤活性、细胞毒性的性能之间的相关性。结合癌细胞2D、3D模型研究了四价铂配合物的相关抗癌活性，以及在缺氧状态下其氧化还原活性对于肿瘤组织的影响。论文研究过程中使用了unisense氧气微电极测试了包封癌细胞组织培养基体系内不去区域位置的氧气浓度，并同时使用了氧化还原电极测试了包封癌细胞组织培养基体系的氧化还原电位值的变化情况。微电极的使用使得相关研究者能够很好的探索铂(IV)配合物在肿瘤缺氧模型中的行为下的氧化还原性能以及抗肿瘤性能的影响情况，从而为今后临床究这类铂(IV)配合物在今后抗肿瘤治疗中发挥更高的疗效。这也说明unisense微电极系统在研究肿瘤类药物活性以及抗肿瘤机制的研究领域存在着很好的应用前景。