氧化还原刺激响应前药胶束的构建及表征

论文摘要

由于药物传递系统能够延长药物在体内循环的半衰期,减少非特异性摄入药物,还可以通过利用提高渗透与停留时间作用或主动靶向作用来提高药物在肿瘤部位的聚集,将两亲性前药制备成为纳米胶束或纳米囊泡作为抗癌药物传递系统受到越来越多的关注。最近,为了解决一些系统和细胞内的药物传递障碍,具有刺激响应功能的纳米系统受到了持续的关注。材料科学的发展促使可以根据不同条件设计一系列可应用于纳米药物传递系统的材料。利用这些材料,药物可以根据各种不同的刺激响应因素而快速从药物载体中释放出来。这些刺激响应因素包括温度、pH、光、磁共振、超声波、还原性物质等。在人体内,还原性物质中的谷胱甘肽（GSH）能够调节细胞内的氧化还原状态。谷胱甘肽在细胞内产生,在细胞质和亚细胞组分中浓度能够维持毫摩尔以上,然而由于酶降解作用,血浆中的谷胱甘肽浓度只能维持在微摩尔级。一般说来,为适应肿瘤细胞内的氧化环境,癌细胞周围的还原能力提高,谷胱甘肽的浓度上升,所以谷胱甘肽是具有选择性,能够促使抗癌药物在特定部位释放的人体内源性物质。本论文将围绕以上提到的技术与知识,依据已有的研究工作,提出一些新的概念与设计。主要结论如下所述：1.成功合成一种喜树碱的两亲性前药（CPT-SS-PEG-SS-CPT）,这种前药具有氧化还原刺激响应功能。在这个新颖的设计中,两个疏水性抗癌药物喜树碱分子通过双硫键与一个PEG（2000Da）分子桥连。药物在整个分子中的含量在20%以上。当CPT-SS-PEG-SS-CPT在水中的浓度大于60μg/mL时能够自主装成为纳米胶束,水力直径约为225nm。在强还原性物质作用下双硫键发生裂解,胶束结构发生变化,导致抗癌药物释放。所释放药物的作用通过细胞实验得到证实。该前药胶束能够优先在肿瘤部位聚集,且在肿瘤部位的还原条件下释放具有抗肿瘤活性的药物,这些结果表明具有氧化还原刺激响应功能的CPT-SS-PEG-SS-CPT前药胶束具有提高癌症局部治疗效果的潜力。2.在以上工作的基础上,成功合成了一种（MTX-Lys-SS-MTX）-PEG-（MTX-Lys-SS-MTX）前药。这个设计中,一分子MTX与赖氨酸通过双硫键相连,另一分子MTX只通过酰胺键直接与赖氨酸相连。药物在整个分子中的含量约40%。当（MTX-Lys-SS-MTX）-PEG-（MTX-Lys-SS-MTX）在水中的浓度大于13mg/L时能够自主装成为纳米胶束,通过动态激光光散射仪测定,水力直径大约为150nm。体外实验中,与肿瘤部位浓度相当的谷胱甘肽能够促使双硫键裂解导致前药胶束的结构发生变化,从而释放通过双硫键与赖氨酸相连的MTX,而另一部分MTX则通过酶解作用缓慢释放,达到缓释的作用。所释放药物的作用通过细胞实验得到证实。该前药胶束能够优先在肿瘤部位聚集,且在肿瘤部位的还原条件下释放具有抗肿瘤活性的药物,这些结果表明具有氧化还原刺激响应功能的（MTX-Lys-SS-MTX）-PEG-（MTX-Lys-SS-MTX）前药胶束具有提高癌症局部治疗效果的潜力。同时,部分药物能够通过缓慢释放从而达到缓释的目的。3.在以上工作的基础上,成功合成了一种MTX与AKBA的两亲性前药（（MTX）2-Lys-AKBA）-SS-PEG-SS-（（MTX）2-Lys-AKBA）,这种前药具有氧化还原刺激响应功能。通过固相合成将两分子MTX与一分子AKBA与赖氨酸反应。再将两分子这种中间产物通过双硫键与PEG（2000Da）桥连。药物在整个分子中的含量约45%。当（（MTX）2-Lys-AKBA）-SS-PEG-SS-（（MTX）2-Lys-AKBA）在水中的浓度大于47mg/L时能够自主装成为纳米胶束,通过动态激光光散射仪测定,水力直径大约为160nm。体外实验中,与肿瘤部位浓度相当的谷胱甘肽能够促使双硫键裂解导致前药胶束的结构发生变化,释放出（MTX）2-Lys-AKBA。所释放药物通过细胞实验证实仍然具有抑制癌细胞生长繁殖的作用。这种前药胶束能够优先在肿瘤部位聚集,并且在肿瘤部位的还原条件下释放具有抗肿瘤活性的药物,能够实现联合用药的目的,并首次提出利用固相合成实现根据需求的不同而精确调节药物比例的目的。这些结果表明具有氧化还原刺激响应功能的（（MTX）2-Lys-AKBA）-SS-PEG-SS-（（MTX）2-Lys-AKBA）前药胶束具有提高癌症局部治疗效果的潜力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米技术及纳米粒给药系统概述
• 1.2 纳米给药系统合成高分子
• 1.2.1 形成壳层的亲水性聚合物
• 1.2.2 形成核层的疏水性聚合物
• 1.2.3 两亲性嵌段共聚物
• 1.2.4 两亲性嵌段共聚物纳米载药系统的实现
• 1.3 两亲性嵌段共聚物纳米传递系统
• 1.3.1 不同形态、结构的纳米载药系统
• 1.3.2 不同功能的纳米载药系统
• 1.4.前药及前药药物传递系统
• 1.5 药物传递系统的刺激响应机制
• 1.5.1 pH敏感药物传递系统
• 1.5.2 温度敏感药物传递系统
• 1.5.3 光敏感药物传递系统
• 1.5.4 磁敏感药物传递系统
• 1.5.5 超声波敏感药物传递系统
• 1.5.6 氧化还原敏感药物传递系统
• 1.5.7 双重/三重敏感药物传递系统
• 1.6 论文的研究思路和目标
• 第二章 氧化还原刺激响应喜树碱前药胶束的构建及表征
• 2.1 实验
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 仪器
• 2.1.3 前药分子合成
• 2.1.4 聚合物结构表征
• 2.1.5 胶束的制备
• 2.1.6 临界胶束浓度（CMC）的测定
• 2.1.7 胶束形貌及尺寸表征
• 2.1.8 胶束稳定性的测定
• 2.1.9 体外药物释放实验
• 2.1.10 CPT标准曲线的绘制
• 2.1.11 细胞毒性实验
• 2.1.12 细胞吞噬实验
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 合成
• 2.2.2 结构表征
• 2.2.3 胶束的形成
• 2.2.4 胶束粒径及形态
• 2.2.5 前药胶束稳定性
• 2.2.6 体外释药
• 2.2.7 细胞毒性
• 2.3 本章总结
• 第三章 氧化还原刺激响应甲氨蝶呤前药胶束的构建及表征
• 3.1 实验
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 仪器
• 3.1.3 前药分子合成
• 3.1.4 聚合物结构表征
• 3.1.5 胶束的制备
• 3.1.6 临界胶束浓度（CMC）的测定
• 3.1.7 胶束形貌及尺寸表征
• 3.1.8 胶束稳定性的测定
• 3.1.9 体外药物释放实验
• 3.1.10 MTX标准曲线的绘制
• 3.1.11 细胞毒性实验
• 3.1.12 细胞吞噬实验
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 合成
• 3.2.2 聚合物结构表征
• 3.2.3 胶束的形成
• 3.2.4 胶束水力直径及形态
• 3.2.5 前药胶束稳定性
• 3.2.6 体外释药
• 3.2.7 细胞毒性
• 3.3 本章总结
• 第四章 氧化还原刺激响应联合用药前药胶束的构建及表征
• 4.1 实验
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 仪器
• 4.1.3 合成
• 4.1.4 聚合物结构表征
• 4.1.5 胶束的制备
• 4.1.6 临界胶束浓度（CMC）的测定
• 4.1.7 胶束形貌及尺寸表征
• 4.1.8 胶束稳定性的测定
• 4.1.9 体外药物释放实验
• 2-Lys-AKBA标准曲线的绘制'>4.1.10 （MTX）₂-Lys-AKBA标准曲线的绘制
• 4.1.11 细胞毒性实验
• 4.1.12 细胞吞噬实验
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 合成
• 4.2.2 结构表征
• 4.2.3 胶束的形成
• 4.2.4 胶束粒径及形态
• 4.2.5 前药胶束稳定性
• 4.2.6 体外释药
• 4.2.7 细胞毒性
• 4.3 本章结论
• 第五章 总结
• 5.1 结论
• 5.2 创新点
• 5.3 后续工作及建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果
• 致谢