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、較長的體內(nèi)循環(huán)時間、能靶向富集到腫瘤組織和細胞、在體內(nèi)可降解等優(yōu)點，是實現(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、獨特的二級結(jié)構(gòu)和含多種活性基團等特性，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）已分別進入臨床I、II和III期試驗

2、階段。本論文第一章首先概括了目前用于臨床和進入臨床試驗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，以及它們在抗癌藥物（包括小分子化療藥物、蛋白質(zhì)和基因）的控制釋放和腫瘤造影中的應(yīng)用。
　　第二章我們設(shè)計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基團制備得到。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。該具不對成膜聚氨基酸囊泡

4、在pH7.4時穩(wěn)定，但在pH5.0的類內(nèi)涵體弱酸條件下會迅速分解。這可能是因為囊泡內(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88.2％。體外藥物釋放試驗表明DOX·HCl的釋放與pH緊密有關(guān)：在pH7.4時，37oC，24小時后釋放藥物約為24.0%；而在pH5.0時，37oC，24小時后釋放藥物多達75.7%。MTT實驗結(jié)果表明包裹DOX·H

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

6、單、能高效包載水溶性抗癌藥物、能實現(xiàn)抗癌藥物在腫瘤細胞內(nèi)的觸發(fā)釋放，在腫瘤靶向治療中有很大的潛力。
　　第三章我們設(shè)計制備了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)。動態(tài)光散射（DLS）測試發(fā)現(xiàn)聚合物納米粒子在交聯(lián)前的水合動力學(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。但在類似細胞內(nèi)的還原環(huán)境（10 mM谷胱甘肽）條件下會很快溶脹和分解。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58.7-65.3%，載藥量可控制在6.8-2

9、0.1%。體外釋放實驗表明交聯(lián)的聚合物納米粒子在生理條件下（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%，這是因為PAsp(DIP)鏈段在酸性條件下會質(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實驗分析表明沒載藥的聚合物納米載體在濃度高達0.5 mg/mL時對MCF-7乳腺癌細胞和U87腦膠質(zhì)瘤細胞仍無明顯細胞毒性，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