刺激响应性纳米药物控释系统的制备及应用研究

【摘要】癌症是当今医学界所面临的重大难题之一,化学疗法是癌症综合治疗中不可缺少的重要手段,而传统的化疗方法存在毒副作用大、药物生物利用率低、缺乏特异识别性等缺点,限制了其在癌症治疗中的应用与发展。纳米材料具有许多独特的化学和物理性质,在癌症治疗领域具有重大的应用价值。利用纳米材料作为抗癌药物的传输载体,构建环境响应性药物控释系统,可实现药物在肿瘤部位的靶向释放,有利于提高药效、降低药物的毒副作用。目前,关于纳米药物控释系统的研究已经取得了许多进展,开发出了许多具有刺激响应性的药物控释系统,如pH响应性、氧化还原响应性、温度响应性、光响应性以及多重响应性等。其中,pH响应性和氧化还原性药物控释系统由于可以利用人体内部的环境差异来控制药物释放,不需要外加辅助刺激条件,被认为是理想的药物控释系统。介孔二氧化硅纳米粒子(mesoporoussilicananoparticles,简称MSNs)和嵌段聚合物作为典型的无机和有机药物载体,受到了研究人员的广泛关注。MSNs具有巨大的比表面积、可调节的介孔孔径、稳定的骨架结构、易于修饰的内外表面和良好的生物相容性等优点,在药物传输和控制释放领域具有广阔的应用前景。嵌段聚合物通过自组装形成的纳米组装体作为药物运输载体具有许多独特的优势,如良好的生物降解性和生物相容性、尺寸均匀且大小可控、能负载疏水性药物及表面容易进行PEG化修饰等。但是,大多数以MSNs和嵌段共聚物为载体的纳米药物传输系统都存在一个严重的问题,即无法实现药物分子在血液循环过程中“零释放”,控制其在病灶部位的靶向释放。在此研究背景下,本论文着重针对pH和氧化还原响应性的纳米药物传输系统进行研究,利用MSNs和嵌段共聚物作为药物传输载体,制备了四种新型的刺激响应性纳米药物控释系统,并研究了上述纳米药物控释系统对抗癌药物阿霉素和紫杉醇的控释行为。具体包括如下四部分内容：(1)通过graft-onto方法将商品化聚丙烯酸线性聚合物共价接枝到MSNs表面,得到了有机-无机复合纳米粒子(MSN-PAA)。MSN-PAA具有规整的球形结构,粒径约为150nm,在水中具有良好的分散性。此外,MSN-PAA在保留MSNs介孔性质的同时,能够利用PAA链段的pH响应性,对阿霉素(DOX)的释放行为进行有效地调控：释放介质的pH值越低,阿霉素的释放速度越快,释放量也越多。(2)合成了一种结构新颖的含二硫键的紫杉醇前药,采用HPLC表征法对该前药化合物的药物释放机理进行了研究。通过共缩合法合成了带荧光的MSNs(fluorescentmesoporoussilicananoparticles,简称FMSN)。通过共价键将紫杉醇前药接枝到FMSN表面,得到了载药纳米粒子FMSN-PTX,其中FMSN和PTX之间通过可断裂的二硫键linker连接。FMSN-PTX的药物释放行为受还原剂谷胱甘肽(glutathione,简称GSH)的影响。体外细胞实验发现,FMSN-PTX的细胞毒性随着细胞内GSH浓度的升高和培养时间的延长而增强,表明FMSN-PTX在细胞内能释放出PTX,并且释放行为具有GSH依赖性。(3)以PEG作为大分子引发剂,通过连续原子转移自由基聚合(ATRP)方法合成了一系列结构规整的三嵌段共聚物PEG-b-PtBA-b-PHEN4A,并制备了相应的聚合物胶束。通过GPC、NMR、DLS、TEM以及FLS等表征方法对聚合物和胶束进行了相关结构和形态的表征。然后以酸敏感性的顺式乌头酸酐作为连接桥梁,将DOX共价负载到三嵌段聚合物链段上,得到了具有pH响应性的聚合物载药系统,载药量高达38%。体外药物释放结果显示载药系统的药物释放行为具有明显的pH依赖性,在低pH释放介质中,药物的释放速度更快、释放量更大。(4)通过ATRP方法制备了两嵌段共聚物PEG-b-PHEMA。然后,利用PHEMA的活泼羟基,将含二硫键的紫杉醇前药通过共价键接枝到聚合物链段上,得到了具有氧化还原响应性的聚合物-药物共轭物。这种共轭物在水中形成约200nm的球形胶束。细胞实验表明共轭物的细胞毒性随着癌细胞内GSH浓度的增加而增加。
【作者】袁丽；
【导师】胡建华；
【作者基本信息】复旦大学，高分子化学与物理，2013，博士
【关键词】介孔二氧化硅纳米粒子；嵌段共聚物；二硫键；氧化还原响应性；pH响应性；药物控释；

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