新型还原敏感性抗癌药物体系的设计、合成及其体外性能研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaopp1920
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近些年里,随着对于化学疗法治疗癌症的理解和研究的不断加深,与之匹配的药物递送体系的设计及其性能要求也需要大幅度提高,各种刺激响应性的新型聚合物作为药物载体吸引了广大研究人员的兴趣。这类通过利用不同作用力的有机结合而实现的聚合物复合物的给药形式具有着诸多方面的优势,例如能极大程度增加疏水药物在血液中的溶解度,能最大程度增大药物对于特定肿瘤组织的利用度并降低其副作用。在这一核心宗旨的指导下也催生出了众多的给药形式。但是,在其设计理念不断深化的影响下,目前对于药物递送体系设计的重点和难点归纳有以下几点:一、载体必须具有高度安全可靠性,即具有生物可降解性且降解产物安全无毒,能随着血液循环并排出体外;二、具有能可控释放的智能响应性行为,即既能在长循环的过程中保持稳定又能在特定肿瘤组织部位释放药物发挥其疗效;三、载体构建的过程方法要精准可控,在保证具有重复性的同时要最大程度地保持其化学结构的均一性。为了解决上述提到的科学问题,本学位论文首先以低分子量的壳寡糖作为原料,通过开环聚合和可控自由基聚合,制备了两类具有相近组成但亲水段种类不同的接枝刷状共聚物。部分工作中利用了ε-己内酯(ε-CL)作为疏水链段的单体,甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯(OEGMA)作为亲水链段的单体,构建了用二硫键桥连的具有合适亲疏水段比例的两亲性聚合物胶束,另一部分的工作中,将亲水段单体基本上替换成了甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)并用寡胺四亚乙基五胺(TEPA)对其修饰制备了相应的两亲性阳离子聚合物,然后系统探讨了这两类接枝共聚物的自组装行为及其在模拟细胞内还原环境下的药物释放行为,最后考察了其载药胶束对于A549细胞的细胞毒性,并在此工作中初步评价了其作为抗癌药物/基因载体的应用潜力。本学位论文主要包含以下研究内容:1.以小分子量壳寡糖(CSO)作为基体,采用一步法开环聚合(ROP),在氨基保护和开环聚合同时进行的情况下,将ε-己内酯通过开环接枝聚合到壳寡糖糖环的羟基上,然后去掉氨基保护基,合成出壳寡糖接枝了聚己内酯(PCL)的聚合物(CSO-g-PCL)。接下来合成了二硫键桥接的一端为羧基另一端具有原子转移自由基聚合引发位点的还原敏感性双头试剂HOOC-SS-i BuBr,并将此双头试剂的羧基通过缩合反应连接到了壳寡糖的氨基上,得到了氨基被双头试剂修饰的大分子引发剂CSO-g-PCL-SS-iBuBr。最后使用这种大分子引发剂引发了甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯(OEGMA)的原子转移自由基聚合(ATRP),在与壳寡糖糖环相连的双头试剂末端引入了亲水片段聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯(POEGMA),动态光散射(DLS)测定了该两亲性接枝共聚物在PBS(pH 7.4,150 mM)中的粒径尺寸,当胶束浓度为0.2 mg/mL时的平均粒径尺寸小于200 nm。体外负载抗癌药物阿霉素(DOX)的实验结果表明,在所制备的两种共聚物中,两种聚合物包封DOX的能力相近,而在模拟肿瘤还原环境下的药物释放实验中,聚合物胶束CSO-g-PCL41-SS-POEGMA60对于还原环境的敏感程度要高于聚合物CSO-g-PCL18-SS-POEGMA65。细胞毒性的MTS实验结果同样也表明了前者对于A549细胞来说的毒性也要大于后者。2.通过类似的方法制备了氨基被双头试剂修饰的大分子引发剂CSO-g-PCL-SS-iBuBr,然后使用该大分子引发剂引发了甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯(OEGMA)的原子转移自由基聚合(ATRP)并实现了该两种单体的无规共聚,最后利用GMA上的活性环氧基团将四亚乙基五胺(TEPA)键合到单元侧链末端,成功制备了具有两种不同聚合度的阳离子接枝聚合物。动态光散射(DLS)的表征结果表明,在0.2 mg/mL的聚合物浓度时,两种聚合物均能在PBS(pH 7.4,150 mM)的缓冲液中形成直径小于200 nm的胶束粒子。透射电镜(TEM)的测试结果表明聚合物CSO-g-PCL41-SS-P{(GMA-TEPA)56-st-OEGMA14}在水中能组装成较为规整的球状结构,而聚合物CSO-g-PCL18-SS-P{(GMA-TEPA)56-st-OEGMA14}由于其具有更大的亲水段比重,在水中采取的是条状结构的组装形式。体外药物负载实验结果表明,前者聚合物对于DOX的包封率要高于后者,而在模拟细胞内还原环境的条件下(含10 mM GSH)释放DOX的速度均很缓慢,随着时间延长DOX的释放量仍然维持在了较低水平,说明该类阳离子载体对于包封药物之后的结构有着相当高的稳定性,这使得二硫键的断裂变得困难。在研究其粒径随时间变化的过程中发现,该类聚合物的粒径在PBS(pH 7.4,10 mM DTT)环境中粒径基本始终保持不变并持续到了96 h,推测其原因可能是由于巯基与氨基之间强烈的氢键作用削弱了巯基本身还原二硫键的能力。而在聚合物溶液的酸滴定实验和Zeta电势的测定实验中,这两类聚合物溶液在pH值从7.4到5.0的范围内拥有很强的缓冲能力,并且其Zeta电势均具有很大的正值,这些结果初步证实了其作为基因载体的应用潜力。
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