环醚侧基修饰的PCL/PEG嵌段共聚物可注射温敏凝胶及肿瘤局部给药的研究

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局部化疗作为一种新型癌症治疗手段,与传统化疗相比,可以实现生理靶向,提高肿瘤抑制效果,降低药物在体循环中的暴露,减少药物在正常组织中的浓度。温敏原位凝胶作为一种局部化疗药物载体,室温下是可注射的流动液体,可方便混入药物,注射到体内后在注射位置迅速形成半固体的药物储库,持续缓慢的释放抗癌药物。基于聚乙二醇(PEG)与可降解聚酯的两亲性共聚物的温敏凝胶,因其聚合物制备简单,溶液粘度小易注射,适于包覆疏水药物,降解,药物释放等凝胶性质易调控等优点,在肿瘤局部化疗中得到了广泛的关注。聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯(PCL-PEG-PCL)两亲性共聚物具有较好的生物相容性,但聚己内酯(PCL)的强疏水性和结晶性导致PCL-PEG-PCL凝胶的形成需高温溶解、低温淬灭处理,凝胶降解速率与药物释放较慢,以及PCL-PEG-PCL溶液稳定性差等问题。为克服上述问题,本文通过疏水段的化学修饰调节PCL-PEG-PCL的凝胶性能,制备出新型两亲性共聚物温敏凝胶,并对其降解,药物释放以及体内抗肿瘤效果,生物安全性等进行了研究。本文首先以聚乙二醇PEG为引发剂,通过5-乙二醇缩酮-ε-己内酯与ε-己内酯的开环聚合,在辛酸亚锡催化下制备环醚侧基修饰的新型三嵌段共聚物聚(5-乙二醇缩酮-ε-己内酯-ε-己内酯)-聚乙二醇-聚(5-乙二醇缩酮-ε-己内酯-ε-己内酯)(PECT)。DSC与XRD结果表明环醚侧基的引入降低了PCL的结晶性,溶解度参数计算与静态接触角测试表明环醚侧基赋予了PCL一定的亲水性,因此,PECT或其纳米粒冻干粉在室温下可以快速溶解在水中,形成稳定性良好的核壳结构的纳米粒水溶液,在37oC左右,PECT纳米粒在水溶液中疏水性自组装形成凝胶,凝胶形成同时受疏水段结晶性和疏水性的影响。为构建一种方便储存和应用、降解性和药物释放可控的抗癌药物肿瘤局部给药制剂,我们构建了可再分散的PECT载紫杉醇纳米粒冻干粉剂型(PTX/PECTGel),并评价了体内外凝胶的形成、降解、药物释放及抗肿瘤效果。室温下将抗肿瘤疏水药物紫杉醇负载在PECT纳米粒中,制备成冻干粉,使用时溶解在水中重新构建成PTX/PECT纳米粒水溶液,体温下直接形成凝胶,避免高低温处理和长时间的孵化,提高了制剂稳定性。该紫杉醇凝胶制剂由紫杉醇载药纳米粒聚集而成,因此PTX/PECTGel将纳米粒与温敏原位凝胶结合到了一个系统中。通过调节环醚侧基的含量,凝胶降解时间可以从几周变化到几个月,进而调控了紫杉醇的释放。紫杉醇几乎以线性的方式从PECT凝胶中释放出来,当载药量为1.25mg/ml时,42天后紫杉醇的累计释放量大约为70%。有意义的是,在PECT凝胶降解过程中,能够直接释放出PECT空白或载药纳米粒,紫杉醇的累计释放中70%以上是以载药纳米粒形式被释放出来。荧光分子罗丹明B标记的PECT凝胶体内瘤旁注射研究表明,由于PECT凝胶强度低,容易变形,可以沿着肿瘤分布,覆盖整个肿瘤;瘤内注射的PECT凝胶可以充满整个肿瘤内部空间,这有利于对肿瘤的治疗。瘤旁一次性注射(剂量为10mg/kg)PTX/PECTGel在一周后可完全抑制肿瘤的生长达3周以上,同时,PTX/PECTGel大幅度降低了紫杉醇的血药浓度以及紫杉醇在正常器官(如心脏、肝脏、脾脏、肺以及肾脏)中的富集,可以降低药物的毒副作用。良好的生物安全性是PECT凝胶载体应用的前提。体外细胞毒性实验表明,浓度为0-500μg/mL范围内的PECT溶液对L929细胞没有杀伤。细菌回落实验和小鼠骨髓微核试验证明PECT没有诱变效应,不会引起基因毒性。静脉注射PECT纳米粒溶液的亚急性毒性实验确定PECT的半数致死量(LD50)为2.54g/kg,与对照组相比,没有任何生化和生理特征的改变,比如体重,生化与血液参数,以及脏器系数,脏器病理等。SD大鼠背部皮下3个月埋植实验表明,PECT凝胶没有给实验室动物带来任何方面的损伤,比如进食量和水消耗量,动物体重,生化参数,血液参数,脏器系数以及重要器官,例如脑、心脏、肝脏、肾脏等的组织结构。总之,紫杉醇凝胶制剂PTX/PECTGel这种将载药纳米粒与温敏原位凝胶合二为一的局部给药系统,具有制备简单,注射方便的特点,还兼有可以调控的降解与药物释放特征,良好的肿瘤抑制效果,同时可以降低紫杉醇的体循环浓度和正常组织中的分布。PECT凝胶还具有良好的生物相容性,因此PTX/PECTGel是一种很有临床应用前景的局部化疗制剂。
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