基于氨基酸的聚氨酯刺激響應(yīng)性納米載體用于抗癌藥物的控制釋放.pdf

1、近些年來，聚合物納米粒子被認(rèn)為是一項很有前景的科技用于抗癌藥物的靶向傳遞與控制釋放。這些納米粒子具備在體內(nèi)循環(huán)中穩(wěn)定，而在腫瘤組織或細(xì)胞中可快速釋放藥物的特質(zhì)。聚氨酯是一種重要的多功能材料，在生物醫(yī)用領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。因其優(yōu)異的物理性能和生物相容性，傳統(tǒng)的聚氨酯作為生物穩(wěn)定性材料，被廣泛應(yīng)用于制造心臟瓣膜、導(dǎo)尿管、人造血管，假肢等植入性設(shè)備。生物可降解聚氨酯由于其優(yōu)良的可降解性，近年來被應(yīng)用于藥物釋放和組織工程等領(lǐng)域。目前報道的用于藥物

2、傳遞方面的生物可降解聚氨酯材料，大多是含有酯鍵，碳酸酯鍵等可降解基團，在生理環(huán)境下它們的降解速度比較慢。為了進(jìn)一步加快藥物在腫瘤組織或者細(xì)胞內(nèi)的釋放，研究者在聚氨酯的合成中引入了含有酸不穩(wěn)定的基團或是還原敏感可斷裂的雙硫鍵。目前用于合成還原響應(yīng)性聚氨酯的含雙硫鍵單體主要是采用2,2'-硫代二乙醇，這將可能導(dǎo)致一定的細(xì)胞毒性。因此，本論文目的是制備具有生物相容性和生物可降解性的聚氨酯納米載體，其在細(xì)胞外環(huán)境中穩(wěn)定，而在細(xì)胞質(zhì)中可快速釋放藥

3、物。本論文設(shè)計合成了基于氨基酸的二醇單體，制備了基于氨基酸的還原可降解聚氨酯，制備了刺激響應(yīng)的膠束，并用于小分子抗癌藥物(DOX)的細(xì)胞內(nèi)高效快速釋放。進(jìn)一步表面修飾靶向配體c(RGDfK)，有效地提高了腫瘤細(xì)胞的攝取，并增強了藥效。而修飾有組胺(Histamine)的載藥膠束則表現(xiàn)出了明顯的內(nèi)涵體逃逸以及快速的藥物釋放性能。
　　論文第一章主要對刺激響應(yīng)性納米載體，聚氨酯和基于聚氨酯的納米藥物載體作了簡要概述。
　　論文第

4、二章設(shè)計合成了新型的基于α-氨基酸還原可降解的聚氨酯，并將其用于制備抗癌藥物的控制釋放載體。首先通過3,3'-硫代二丙酸(DTDPA)與絲氨酸乙酯鹽酸鹽(SER)的酰胺化反應(yīng)制備了基于絲氨酸的含有雙硫鍵的二醇單體—二硫二絲氨酸乙酯酰胺(SS-BSER)。然后利用賴氨酸乙酯二異氰酸酯(LDI)與 SS-BSER的聚加成反應(yīng)制備基于α-氨基酸的還原可降解聚氨酯(AAPU(SS))。接著通過 AAPU(SS)二醇和PEG-NCO的氨酯反應(yīng)制備

5、三嵌段聚合物，聚乙二醇-b-聚氨酯-b-聚乙二醇(PEG-AAPU(SS)-PEG)用于藥物傳遞系統(tǒng)。結(jié)果表明，該三嵌段聚合物可以在水中自組裝形成尺寸大約為155 nm的膠束型納米粒子(PEG-AAPU(SS)-PEG膠束)，并且可以包載疏水抗癌藥物阿霉素(DOX)。細(xì)胞毒性試驗表明，在膠束濃度在0.1到1.0 mg/mL時，RAW264.7和MCF-7/ADR細(xì)胞存活率均大于90％。體外釋放實驗表明載藥膠束在含有10 mM谷胱甘肽(G

6、SH)的PB（10 mM, pH7.4）中12 h釋放了84%的阿霉素(DOX)，而在不含GSH的介質(zhì)中12 h僅釋放了29%。激光共聚焦照片顯示載藥膠束可以將DOX高效地運送到細(xì)胞內(nèi)，并在細(xì)胞內(nèi)快速釋放出DOX。MTT結(jié)果表明，載DOX膠束對RAW264.7和MCF-7/ADR細(xì)胞均有明顯的細(xì)胞毒性。特別是對耐藥MCF-7/ADR細(xì)胞，體外毒性測試結(jié)果表明載藥膠束的毒性比自由DOX高，當(dāng)DOX的濃度為40μg/mL時，經(jīng)載藥膠束和自由

7、DOX孵育48 h的細(xì)胞存活率分別為22.3%和57.9%。這種新型基于α-氨基酸的還原可降解的聚氨酯為可控藥物傳遞系統(tǒng)的設(shè)計與合成提供了新的思路。
　　論文第三章在第二章合成的PEG-AAPU(SS)-PEG載體表面修飾了c(RGDfK)多肽，制備了人腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞靶向的載藥膠束。該膠束由c(RGDfK)-PEG-AAPU(SS)-PEG-c(RGDfK)和PEG-AAPU(SS)-PEG兩種聚合物組成。通過調(diào)節(jié)兩種聚合物的比例，

8、可制備得到表面 c(RGDfK)含量不同的膠束。載 DOX膠束的MTT數(shù)據(jù)表明，含有30 wt.%靶向分子的載藥膠束的半致死濃度（IC50）為4.8μg/mL，是無靶向載藥膠束的1/3，且較接近于自由DOX（IC50=3.3μg/mL）。流式細(xì)胞結(jié)果和激光共聚焦照片均顯示，靶向30T-AAPU(SS)膠束與非靶向膠束相比，能快速進(jìn)入 U87 MG細(xì)胞并釋放 DOX，顯示出更強的熒光。靶向內(nèi)吞抑制實驗說明了c(RGDfK)靶向的膠束納米粒

9、子可以通過受體介導(dǎo)內(nèi)吞的方式迅速進(jìn)入U87 MG細(xì)胞。通過表面偶聯(lián)c(RGDfK)多肽，有效地增加了腫瘤細(xì)胞對這種基于氨基酸還原可降解聚氨酯膠束的內(nèi)吞，提高了DOX的藥效。
　　論文的第四章在第二章合成的AAPU(SS)基礎(chǔ)上，通過側(cè)鏈改性合成了主鏈含有雙硫鍵，側(cè)鏈含有組胺(Histamine)基團的聚氨酯，連接 PEG后得到了聚乙二醇-b-聚氨酯(-g-組胺)-b-聚乙二醇三嵌段聚合物(PEG-AAPU(SS)(-g-his)-

10、PEG)，進(jìn)而制備了還原與pH雙重敏感的聚合物膠束用于DOX的高效細(xì)胞內(nèi)釋放，并研究了其內(nèi)涵體逃逸性能。載DOX的20H-AAPU(SS)膠束在pH5.0醋酸鈉緩沖液(其中含10 mM GSH)的條件下24 h內(nèi)釋放了接近100%的DOX。載DOX的20H-AAPU(SS)膠束相對于NH-AAPU(SS)膠束，對RAW264.7和MCF-7/ADR細(xì)胞表現(xiàn)出了更強的細(xì)胞毒性(使其IC50分別下降了5和2.7倍)。CLSM測試顯示核內(nèi)含有