基于聚氨基酸的生物響應(yīng)性納米載體用于抗癌藥物的靶向釋放.pdf

1、生物可降解聚合物納米載體具有良好的生物相容性、較長(zhǎng)的體內(nèi)循環(huán)時(shí)間、能靶向富集到腫瘤組織和細(xì)胞、在體內(nèi)可降解等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)腫瘤靶向治療最有前景的載體系統(tǒng)之一。聚氨基酸材料具有類蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、易調(diào)節(jié)的親疏水性、體內(nèi)酶降解性、獨(dú)特的二級(jí)結(jié)構(gòu)和含多種活性基團(tuán)等特性，近期越來越多地被用于制備聚合物納米載體。特別是幾種基于聚氨基酸的納米藥物（NK105, NK911, NK012, NC4016, NC6300等）已分別進(jìn)入臨床I、II和III期試驗(yàn)

2、階段。本論文第一章首先概括了目前用于臨床和進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段的各種納米抗癌藥物，然后討論了近幾年為提高腫瘤治療效果而開發(fā)的各種響應(yīng)性（pH、還原、溫度、磁、光等）和靶向性聚氨基酸納米載體，以及它們?cè)诳拱┧幬铮òㄐ》肿踊熕幬铩⒌鞍踪|(zhì)和基因）的控制釋放和腫瘤造影中的應(yīng)用。
　　第二章我們?cè)O(shè)計(jì)制備了基于聚乙二醇-聚亮氨酸-聚谷氨酸（PEG-PLeu-PGA）的pH敏感具不對(duì)成膜結(jié)構(gòu)的聚氨基酸囊泡用于水溶性抗癌藥物阿霉素鹽酸鹽（DOX·

3、HCl）的高效包裹和細(xì)胞內(nèi)促發(fā)釋放。PEG-PLeu-PGA共聚物是用PEG-NH2(MnPEG=2.0 kg/mol)為大分子引發(fā)劑，依次開環(huán)聚合L-亮氨酸-N-羧酸內(nèi)酸酐（Leu-NCA）和γ-芐基-L-谷氨酸-N-羧酸內(nèi)酸酐（BLG-NCA）單體，然后再脫掉芐基保護(hù)基團(tuán)制備得到。該聚合物在水溶液中能自組裝形成單分散、小尺寸的聚氨基酸囊泡，且囊泡的粒徑隨著亮氨酸嵌段的增大而增大，能調(diào)節(jié)在64-71 nm之間。該具不對(duì)成膜聚氨基酸囊泡

4、在pH7.4時(shí)穩(wěn)定，但在pH5.0的類內(nèi)涵體弱酸條件下會(huì)迅速分解。這可能是因?yàn)槟遗輧?nèi)腔中的PGA鏈段在弱酸條件下從親水性無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)變成了憎水性α-螺旋結(jié)構(gòu)。該聚氨基酸囊泡能高效包裹親水性藥物DOX·HCl，包封率高達(dá)88.2％。體外藥物釋放試驗(yàn)表明DOX·HCl的釋放與pH緊密有關(guān)：在pH7.4時(shí)，37oC，24小時(shí)后釋放藥物約為24.0%；而在pH5.0時(shí)，37oC，24小時(shí)后釋放藥物多達(dá)75.7%。MTT實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明包裹DOX·H

5、Cl的聚氨基酸囊泡對(duì)腫瘤細(xì)胞Raw264.7的活性與自由的DOX·HCl相當(dāng)，IC50為0.14-0.19μg/mL。更重要的是，該載藥聚氨基酸囊泡對(duì)耐藥細(xì)胞MCF-7/ADR仍然有很強(qiáng)的殺傷能力，共聚焦激光掃描顯微鏡（CLSM）實(shí)驗(yàn)表明聚氨基酸囊泡能在4小時(shí)內(nèi)將抗癌藥物DOX·HCl運(yùn)輸和釋放到MCF-7/ADR細(xì)胞的細(xì)胞核，而在相同條件下自由藥很少能進(jìn)入細(xì)胞核。因此，基于PEG-PLeu-PGA共聚物的pH敏感不對(duì)稱膜囊泡制備方法簡(jiǎn)

6、單、能高效包載水溶性抗癌藥物、能實(shí)現(xiàn)抗癌藥物在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的觸發(fā)釋放，在腫瘤靶向治療中有很大的潛力。
　　第三章我們?cè)O(shè)計(jì)制備了pH和還原雙敏感的可逆交聯(lián)的透明質(zhì)酸-接枝-聚氨基酸聚合物納米載體用于憎水性抗癌藥物的細(xì)胞內(nèi)觸發(fā)釋放和腫瘤靶向治療。透明質(zhì)酸-接枝-聚（β-二異丙基乙二胺-L-天冬氨酸-co-L-亮氨酸）-硫辛酸（HA-g-P(Asp(DIP)-co-Leu)-LA）是以硫辛酸丁二胺衍生物（LA-NH2）為引發(fā)劑，同時(shí)開環(huán)聚

7、合Leu-NCA和β-芐基-L-天冬氨酸-N-羧酸內(nèi)酸酐（BLA-NCA）單體得到P(BLA-co-Leu)-LA聚氨基酸，然后再用碳二亞胺法將其接枝到HA上，最后通過N,N’-二異丙基乙二胺的胺解制備得到HA-g-P(Asp(DIP)-co-Leu)-LA。該聚合物在水中很容易自組裝形成聚合物納米粒子，而且該納米粒子在催化量的DTT作用下能通過形成聚二硫化物而很好交聯(lián)。動(dòng)態(tài)光散射（DLS）測(cè)試發(fā)現(xiàn)聚合物納米粒子在交聯(lián)前的水合動(dòng)力學(xué)半徑

8、為108 nm，而在交聯(lián)后粒徑縮小到92 nm且粒徑分布較窄（PDI=0.16）。該交聯(lián)的聚合物納米粒子在100倍稀釋和2 M的NaCl鹽溶液的條件下具有很好的穩(wěn)定性，粒徑和粒徑分別基本保持不變。但在類似細(xì)胞內(nèi)的還原環(huán)境（10 mM谷胱甘肽）條件下會(huì)很快溶脹和分解。研究發(fā)現(xiàn)HA-g-P(Asp(DIP)-co-Leu)-LA聚合物納米粒子能較好地包載憎水性抗癌藥物阿霉素（DOX），載藥效率達(dá)58.7-65.3%，載藥量可控制在6.8-2

9、0.1%。體外釋放實(shí)驗(yàn)表明交聯(lián)的聚合物納米粒子在生理?xiàng)l件下（pH7.4，10 mM PB，37oC）能有效地抑制藥物的釋放，在24 h內(nèi)釋放的DOX少于20%；而在類細(xì)胞內(nèi)涵體的弱酸（pH5.0）環(huán)境下，釋放的藥物增加到30%，這是因?yàn)镻Asp(DIP)鏈段在酸性條件下會(huì)質(zhì)子化，從而導(dǎo)致聚合物納米粒子溶脹，釋放出部分藥物。更有意思的是，可逆交聯(lián)的HA-g-P(Asp(DIP)-co-Leu)-LA聚合物納米粒子在類細(xì)胞內(nèi)的還原環(huán)境（10

10、 mM谷胱甘肽）下，能在24 h內(nèi)迅速地釋放約80.0%（pH7.4）和92.7%（pH5.0）的DOX。MTT實(shí)驗(yàn)分析表明沒載藥的聚合物納米載體在濃度高達(dá)0.5 mg/mL時(shí)對(duì)MCF-7乳腺癌細(xì)胞和U87腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞仍無明顯細(xì)胞毒性，證明了聚合物納米粒子有很好的生物相容性。但包載DOX后，聚合物納米粒子與含CD44受體的MCF-7細(xì)胞培育48 h后表現(xiàn)出了明顯的毒性（半致死濃度為約5.5μg DOX equiv/mL），而相同條件下載