新型肝素-紫杉醇藥物輸送系統(tǒng)的制備及生物學性能研究.pdf

1、抗癌藥物紫杉醇其抗癌機理獨特,對卵巢癌、乳腺癌、肺癌和頭頸部癌均有良好的效果,是治療晚期卵巢癌的一線藥物之一。但由于其水溶性差,而其助溶劑易產(chǎn)生嚴重毒副作用,大大限制了其臨床應用,為此開發(fā)具有良好水溶性的新型載藥系統(tǒng)受到了廣泛關注。
　　 近年來,生物大分子由于其良好的生物相容性、生物降解性,在醫(yī)藥領域應用廣泛,特別是生物大分子在腫瘤組織中具有提高滲透和滯留作用(EPR)的特點,將生物大分子作為載體與抗癌藥物結合,形成新的藥物輸

2、送系統(tǒng),可以改善藥物水溶性、控制藥物釋放速度、延長小分子藥物在體內的循環(huán)周期,提高藥物利用率、增加藥物穩(wěn)定性和降低毒副作用等,這種藥物系統(tǒng)成為研究熱點,具有廣闊的應用前景。
　　 肝素是一種天然生物大分子,廣泛地存在于動物組織和器官中,具有良好的水溶性、生物相容性和生物降解性,并且具有多種生物學功能。由于以上優(yōu)點,本論文選用肝素作為藥物載體與抗癌藥物紫杉醇結合,設計新型的藥物體系。
　　 本論文進行了深入性的研究工作,首

3、先設計、制備一種直接化學鍵連接的三元化肝素衍生物模擬應用于抗癌藥物輸送系統(tǒng)。同時利用該模型反應過程,分別制備出以直接化學鍵結合的肝素-紫杉醇藥物輸送系統(tǒng)(HD1),以及用氨基酸為連接臂的肝素-紫杉醇藥物系統(tǒng)(HD2),并在此基礎上設計出一種具有自組裝性能的肝素-紫杉醇前藥系統(tǒng)(Prodrugs)。在核磁共振(NMR)、紅外光譜(FT-IR)及凝膠滲透色譜(GPC)對藥物系統(tǒng)結構表征的基礎上,開展了藥物輸送系統(tǒng)的水解動力學、藥物體系的抗凝

4、活性研究,考察了藥物系統(tǒng)對人乳腺癌細胞MCF-7的體外抗癌抑制活性,通過應用細胞形態(tài)學和流式細胞儀分析藥物系統(tǒng)的抗腫瘤作用機理,以及進行了體內動物實驗。主要研究結果如下:
　　 1.抗癌藥物模型輸送系統(tǒng)
　　 在抗癌藥物模型藥物系統(tǒng)中分別應用乙?；?芐氧基化和正丁胺化對肝素進行修飾,形成了一元化,二元化和三元化肝素模型藥物系統(tǒng)。利用O-乙?；磻獙Ω嗡剡M行化學修飾,得到重要活性中間體混酐,藥物分子模型芐醇與肝素通過相對較

5、易水解的酯鍵進行連接,靶因子模型正丁胺與肝素之間以酰胺鍵進行連接,形成“藥物分子模型芐醇-乙?；嗡?靶因子模型正丁胺”的三元化模型藥物輸送系統(tǒng)。
　　 研究表明活性中間體混酐對二元化肝素衍生物有較大的影響,且乙?；〈?重量百分數(shù))為8.5％,芐氧基為3.21％,正丁胺為1.3％,是一種理想的模型體系。引入基團重量呈下降趨勢,符合實際藥物體系中,要求藥物分子含量大于靶因子的含量特點。
　　 抗凝活性表明模型抗癌藥物系

6、統(tǒng)的抗凝血活性有不同程度地降低,說明該系統(tǒng)能夠成為一種安全,有效的藥物系統(tǒng),避免臨床使用中的出血現(xiàn)象,該模型體系具有應用前景,為接下來的工作奠定了研究基礎。
　　 2.直接化學鍵連接的肝素一紫杉醇藥物輸送系統(tǒng)(HD1)和以氨基酸連接臂連接的肝素-紫杉醇藥物輸送系統(tǒng)(HD2)
　　 應用模型反應過程,制備了兩種藥物輸送系統(tǒng):以直接化學鍵酯鍵連接的肝素-紫杉醇藥物輸送系統(tǒng)(HD1),和以纈氨酸、亮氨酸和苯丙基酸為連接臂連接的

7、肝素-紫杉醇藥物輸送系統(tǒng)(HD2a,HD2b,HD2c)。
　　 通過測定直接化學鍵相連的藥物體系(HD1)中,載藥量為25.4％,用氨基酸為連接臂的藥物系統(tǒng)(HD2a,HD2b,HD2c)中,載藥量分別為16.3％,18.4％,16.1％。
　　 討論了兩種體系的體外藥物釋放作用,表明沒有連接臂連接的肝素-紫杉醇藥物輸送系統(tǒng)(HD1)在中性和酸性磷酸鹽緩沖液以及酶催化條件下,具有很高的穩(wěn)定性很難釋放出活性藥物,說明該肝

8、素-紫杉醇藥物輸送系統(tǒng)(HD1)并不適合于進一步的研究。
　　 而帶有氨基酸連接臂的肝素-紫杉醇藥物輸送系統(tǒng)(HD2)具有一定的水解釋放速度,隨著磷酸鹽緩沖液pH值下降,三種藥物系統(tǒng)水解速度均變緩慢;而在類似體內條件酶催化下,三種體系水解速度大大增加,以纈氨酸和亮氨酸為連接臂的藥物體系HD2a和HD2b能夠釋放出較多的活性藥物,且后者快于前者;總體來說,帶有氨基酸連接臂的藥物系統(tǒng)具有較好的應用前景。
　　 抗凝活性表明兩

9、種藥物體系的抗凝活性較肝素均有較大的下降,說明制備的抗癌藥物系統(tǒng)具有較好的安全性,具有進一步應用研究的可能性。
　　 通過MTT法考察藥物系統(tǒng)對人乳腺癌細胞MCF-7的體外抗癌抑制活性,檢測表明,HD1的半數(shù)抑制濃度IC50為3.09μg/mL,高于原藥紫杉醇,而以氨基酸為連接臂的肝素-紫杉醇藥物輸送系統(tǒng)的半數(shù)抑制濃度IC50分別為0.97μg/mL,0.48μg/mL,0.43μg/mL,相比較原藥紫杉醇IC50低2～3倍,說

10、明該體系能夠釋放出活性藥物,具有良好的抑制腫瘤細胞活性。綜合以上理化性質,以纈氨酸和亮氨酸為連接臂的藥物體系HD2a和HD2b,具有較好的應用前景。3.自組裝肝素-紫杉醇前藥系統(tǒng)(Prodrugs)
　　 鑒于納米尺寸的藥物系統(tǒng)具有一定的“被動靶向性”作用,本章在前面工作基礎上,設計制備具有納米尺寸的肝素-紫杉醇前藥系統(tǒng)。應用丁二酸酐對肝素進行化學修飾,引入更多的羧酸根,將藥物分子與載體通過三種氨基酸纈氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸為連

11、接臂進行化學鍵合,形成前藥體系(Prodrug1,Prodrug2,Prodrug3)。
　　 定量分析表明,前藥體系中引入丁二酰基的重量百分數(shù)為8.5％,連接紫杉醇重量百分數(shù)分別為35.4％,37.8％,39.1％。該結果表明由于更多羧酸根的引入增加了連接紫杉醇的含量,較前一章的藥物體系有很大的提高。
　　 經(jīng)動態(tài)光散射(DLS)和掃描電鏡(SEM)檢測,這種前藥體系能夠在水溶性條件下,自組裝形成載體在外而藥物分子在內

12、的穩(wěn)定的不規(guī)則球形納米顆粒,平均粒徑140～180 nm之間,經(jīng)測定電位在-20 mV左右。
　　 水解動力學表明前藥系統(tǒng)在中性和酸性磷酸鹽緩沖液以及血漿中均能釋放出活性藥物分子,并隨著pH值的降低,體系釋放活性藥物的能力下降;而整個前藥系統(tǒng)在血漿中具有較快的釋放速度,且大鼠血漿中的穩(wěn)定性低于在人血漿中的穩(wěn)定性,Prodrug2對酶催化條件更為敏感,總體上來說,在兩種水解條件下,Prodrug2是值得期待藥物輸送系統(tǒng)。
　

13、　 抗凝活性表明兩種藥物體系的抗凝活性較載體肝素均有較大的下降,說明一定的化學修飾能夠降低肝素的抗凝活性,避免用藥過程中出現(xiàn)的出血現(xiàn)象,該抗癌藥物系統(tǒng)具有較好的安全性,具有進一步應用研究的可能性。
　　 通過MTT法考察藥物系統(tǒng)對人乳腺癌細胞MCF-7的體外抗癌抑制活性,檢測表明,自組裝功能的肝素-紫杉醇前藥系統(tǒng)的半數(shù)抑制濃度IC5分別為0.10μg/mL,0.058μg/mL,0.06μg/mL,相比較原藥紫杉醇IC50更低

14、,制備的前藥系統(tǒng)的抑癌活性均表現(xiàn)出高于紫杉醇的抑癌活性。建立人卵巢癌SKOV3裸鼠模型體內試驗表明紫杉醇和Prodrugs單獨治療組均能抑制腫瘤生長,實驗組與模型組相比差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),與紫杉醇組相比,模型組與Prodrugs組裸鼠體重變化較大,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),而模型組與Prodrugs組裸鼠體重變化不大,差異沒有統(tǒng)計學意義(P>0.05),說明相比較紫杉醇組,Prodrugs組的對裸鼠毒性不大,是一種