基于新型树枝状大分子的抗肿瘤纳米给药系统的研究

发布时间：2018-05-28 17:52

  本文选题：树枝状大分子 + 纳米给药系统　； 参考：《北京协和医学院》2016年博士论文

【摘要】：纳米给药系统是改善难溶性药物溶解度和药效的有效手段,作为纳米给药系统载体的药用高分子近些年取得了快速发展。前期我们将二代树枝化寡聚乙二醇基元(OEG)偶联在聚酰胺-胺树枝状聚合物PAMAM表面,成功合成了一种以PAMAM为疏水性内核、OEG基元为亲水性外壳的新型树枝状大分子(PAMAM-co-OEG, co-D_x)。本课题拟对其作为载体在给药系统中的应用进行研究,具体研究内容如下：(一)新型树枝状大分子(co-D_x)用作纳米载体的适用性：用接枝率不同的co-D_x为载体制备载药胶束,以研究其载药效率和机制。首先以有望在肿瘤部位实现温度依赖性控释的co-D64(低临界溶液温度值在39℃)为载体,通过比较其对具有不同官能团脂溶性药物的装载能力,发现co-D64对具有羧基基团的药物载药效率最高,推测其载药机制可能主要为药物与载体之间的静电引力作用。为了进一步阐明这一机制,以甲氨蝶呤(MTX)为模型药物,不同接枝率的树枝状大分子为载体,制备了MTX/co-D64、co-D48、co-D32及co-D_16胶束。MTX胶束的包封率会随OEG接枝率的增加而降低,证实co-D_x的载药机制主要为静电引力及疏水性相互作用。MTX胶束的粒径在90到110 nm之间,体外释放可持续48 h,以MTX/co-D32及co-D_16胶束释放最为缓慢。与MTX注射液相比,MTX胶束对MCF-7细胞的杀伤作用均有所增强,其中以MTX/co-D_16胶束细胞毒作用最为明显。综合来看,以co-D_16载药量最高,释放速率适中,细胞毒作用最为显著,最适于MTX的装载。(二)基于co-D_16的高载药纳米粒：选择载药效果最好的co-D_16为载体,先以MTX为模型药物,通过改进制备方法,得到了高载药量的MTX/co-D_16 NPs(高达85.2%),粒径约182.4 nm,电镜观察为规则的球形,OEG基元的空间屏蔽效应使得纳米粒在不同温度条件下具有放置及冻干复溶稳定性。MTX/co-D_16 NPs在生理盐水中可缓释48 h；对4T1细胞及MCF-7细胞的体外抑制效果优于游离MTX,其细胞摄取效率也显著增加。体内药效结果证实：与MTX注射液相比,MTX/co-D_16NPs对4T1荷瘤小鼠的抑瘤效果及在肿瘤部位的药物蓄积量均有显著提高。小动物活体成像示踪显示,MTX/co-D_16 NPs在荷瘤裸鼠肿瘤组织中的分布较注射液增加2倍左右。说明MTX/co-D_16 NPs能通过EPR效应被动靶向至肿瘤起到抑瘤作用。随后以脂溶性更强的和厚朴酚(HK)为模型药物,制备了载药量达60%的球形HK纳米粒(HK/co-D_16 NPs),其粒径为128.6 nm,在PBS(含0.5%SDS)中可持续释放120 h,且没有任何突释,显示突释的有无和缓释效果主要取决于药物本身的性质。纳米粒对4T1细胞的体外抗肿瘤效果较游离HK提高2.6倍,腹腔注(40 mg/kg)较HCPT注射液组(5 mg/kg)小鼠肿瘤抑制率显著提高,且没有明显的毒副作用(脾指数与生理盐水组无显著性差异)。(三)基于co-D_16的药物纳米晶：选择了另外两种脂溶性药物HCPT和DTX为模型药物,成功制备了两种药物的纳米晶,电镜下分别为棒状和片状结晶。HCPT纳米晶(HCPT/co-D_16 NCs)载药量高达90%,粒径约为168.6 nm,放置稳定,冻干可长期保存,在PBS中可缓释48 h；对HepG2及4T1细胞均有较好的体外抑制效果及细胞摄取效率,其细胞摄取途径主要为网格蛋白及大胞饮介导的内吞。体内实验表明：HCPT纳米晶的肿瘤抑制呈现出明显的剂量依赖性,而低剂量的HCPT/co-D_16 NCs组(1.25 mg/kg)较注射液组(5 mg/kg)即表现出更为显著的抑瘤效果。HCPT/co-D_16 NCs组小鼠肿瘤组织中药物浓度较HCPT注射液组高3.0倍,HCPT纳米晶在荷瘤裸鼠各组织中的分布均有所增强。制备的DTX纳米晶(DTX/co-D_16 NCs)载药量为73.9%,粒径约为252.0 nm,电镜下为片状结晶,在含0.5%SDS PBS中的释放与DTX溶液相比明显变慢,且较DTX原粉混悬液释放完全,对4T1细胞的IC50值也较DTX溶液降低5倍左右。(四)基于co-D_16动态键连的高分子药物：选择PAMAM表面仍残留有部分氨基的树枝状大分子co-D_16为载体,通过化学键偶联长春新碱药物(VCR)得到聚合物前药PGV。PGV在水中自组装为粒径110 nm左右的球形粒子。由于药物以pH敏感的烯胺键偶联,其体外释放具有pH依赖性,酸性条件下,释放明显加快。PGV的体外细胞毒作用呈现出时间依赖性,随时间延长抑制效果增强。综上所述,前期合成的co-D_x系列树枝状大分子均可作为胶束载体装载药物,其中以co-D_16载药效率最高。co-D_16还可作为载体制备多种药物的高载药纳米粒和纳米晶,提高抗肿瘤药物的药效,并促进药物向肿瘤部位的聚集。除能物理包封药物外,co-D_16还可通过pH敏感的化学键偶联长春新碱,制备pH敏感释药的PGV载药大分子。以上研究结果显示,co-D_x是一类具有广阔应用前景的新型药用高分子材料。
[Abstract]:Nano - drug delivery system is an effective means to improve the solubility and efficacy of poorly soluble drugs . In recent years , we have successfully synthesized a novel dendritic macromolecule ( PAAs - co - OEG , co - D _ x ) , which is a hydrophobic inner core and an OEG cell as a hydrophilic shell . The application of co - D64 , co - D64 , co - D48 , co - D32 and co - D _ 16 micelles with different functional groups was investigated .
In vivo , the effect of MTX / co - D _ ( 16 ) on tumor inhibition of 4T1 tumor - bearing mice and drug accumulation in tumor site were significantly improved .
The results showed that co - D _ 16 could be used as carrier to prepare high drug - loaded nanoparticles and nano - crystals . The results showed that co - D _ 16 could be used as carrier to prepare high - drug nanoparticles and nano - crystals .
【学位授予单位】：北京协和医学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R943
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本文编号：1947640