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细胞穿膜肽(cell penetrating peptides, CPPs)是近年来发现的一类具有高效细胞膜穿透能力的短肽,其具有较强的正电性,通常由多个带正电荷的精氨酸和赖氨酸组成。CPP结构中由9-16个氨基酸组成的蛋白转导区域对穿膜过程起决定性作用,且此过程并不依赖转运蛋白和受体介导的内吞作用。大量研究表明,CPPs(如Tat, Penetratin, Transportan、VP22等)具有强大的运载潜能,能将蛋白质、核酸片段等自身很难入胞的生物活性物质高效导入多种哺乳动物细胞。CPPs作为新型的药物载体已被成功运用到如肿瘤靶向、脑靶向、基因递释、透皮给药等多种治疗和诊断领域,具有良好的应用前景。但其在应用中仍然存在较为关键的问题,即缺乏细胞选择性。一些证据显示,CPPs可以与任意的分子结合,非靶向性进入细胞内,容易造成药物在正常组织或非靶向组织的蓄积,产生毒副作用。为了解决这个问题,本课题通过优化给药途径、优选带适合电荷的穿膜肽及采用触发式穿膜肽的策略构建了三种细胞穿膜肽修饰的纳米递释系统,分别用于脑靶向和肿瘤靶向研究,提高递释系统的靶向治疗效果。本研究第一部分以穿膜肽低分子量鱼精蛋白(LMWP)修饰PLA纳米粒(NP),通过鼻腔这种局部给药的方式减少递释系统在非靶组织的摄取,并进一步增加纳米递释系统的经鼻入脑效率。采用乳化溶媒蒸发法制备PEG-PLA纳米粒,并通过纳米粒表面的马来酰亚胺基团将LMWP共价结合到纳米粒表面,通过测定粒径、zeta电位以及表面元素分析对其进行表征。制得的ⅠMWP-NP的平均粒径在100nm左右,zeta电位为2.42mV。用16HBE14o-细胞作为细胞模型,细胞摄取实验结果表明与未修饰的NP相比,LMWP-NP可以通过脂筏介导的内吞和直接转运的方式显著的提高细胞摄取量,且细胞毒性较小。经鼻给药后,包裹荧光探针6-香豆素的LMWP-NP在大鼠大脑、小脑、嗅区和嗅球的AUC0-8h分别是NP组的2.03、2.55、2.68和2.82倍。脑组织分布结果表明经鼻给药后,LMWP-NP可以沿经嗅通路和三叉神经通路直接转运入脑。这些结果充分证明LMWP修饰的纳米粒可以作为一种安全有效的经鼻入脑递释载体,可用于中枢神经系统疾病的非侵入性治疗。第二部分优选碱性氨基酸比例较低的穿膜肽Penetratin为靶向头基,修饰PEG-PLA纳米粒以期得到更好的脑靶向效率和体内药动学性质。制得Penetratin-NP粒径在100nm左右,zeta电位为-4.42mV,并通过透射电镜和表面元素分析对其表征。以MDCK-MDR细胞为细胞模型,细胞摄取实验结果表明与未修饰的NP相比,Penetratin-NP可以通过筏介导、巨胞饮内吞以及非能量依赖的直接转运途径极大地提高细胞摄取量,并且是一个高尔基体和酸性溶酶体参与的过程。体内药动学结果表明Penetratin-NP在脑中的AUC是NP的1.89倍,在血中AUC为NP的0.81倍,其脑靶向指数为2.332,与拥有较多精氨酸的LMWP修饰的纳米粒相比,Penetratin-NP能够显著增加脑内摄取,并减少在非靶组织的蓄积。综合体内外的研究结果表明Penetratin-NP可作为一种极具潜力的脑靶向递释系统。以上结果也为通过优选穿膜肽、调节纳米粒表面电荷的修饰程度来获得更佳的脑靶向递药效率提供重要的研究基础。第三部分构建了以可活化的低分子量鱼精蛋白(ALMWP)为靶向配体的肿瘤靶向纳米递释系统。通过能被肿瘤细胞表面高度表达的基质金属蛋白酶裂解的基质肽PLGLAG将LMWP和与之电性相反的阴离子肽段E10部分相连,成为可活化的ALMWP。 ALMWP在未被切割前整体电荷保持中性,降低了其修饰的纳米粒被单核巨噬系统识别的可能性,保留了纳米粒的长循环特性；当ALMWP-NP通过EPR效应到达肿瘤部位后,中间序列PLGLAG被肿瘤部位特异高表达的蛋白酶切割,使阴离子部分解离出去,阳离子部分即LMWP暴露出来,从而发挥强大的穿膜能力和肿瘤组织渗透能力,致使纳米粒大量地被肿瘤细胞所摄取。制得的ALMWP-NP大小均匀、形态圆整,平均粒径120nm左右， zeta电位-26.4mV。 HT-1080细胞摄取载6-香豆素的ALMWP-NP结果显示,不同浓度、时间和温度条件下,ALMWP-NP的细胞摄取均显著高于NP,并在高浓度条件下高于LMWP-NP。 ALMWP-NP和LMWP-NP在HT-1080细胞上的摄取机理存在浓度依赖、时间依赖、能量依赖的主动转运途径及非能量依赖的直接入胞途径两种方式。摄取抑制结果显示ALMWP-NP和LMWP-NP主要通过包被凹陷介导的细胞骨架依赖的途径内吞。荷HT-1080肿瘤鼠的药动学结果表明,ALMWP-NP显著的增加了PTX在肿瘤部位的蓄积,其在各时间点的肿瘤PTX浓度分别为LMWP-NP组浓度的1.64(P<0.05)、1.29、2.03(P<0.05)、1.32和1.47(P<0.05)倍,分别是NP组的2.54、2.08、2.03、2.33和2.15倍(P<0.05)。组织分布结果表明LMWP-NP组易在肝脾等脏器蓄积,而ALMWP-NP组在显著增加肿瘤部位药物浓度的同时,在非靶器官的蓄积和NP组无显著性差异。药效学实验结果表明,PTX-ALMWP-NP具有较好的肿瘤细胞毒性作用和肿瘤组织渗透作用。当以5mg/kg剂量对荷瘤鼠尾静脉注射给药后,肿瘤生长体积生理盐水组>Taxol组>PTX-NP组>PTX-LMWP-NP组>PTX-ALMWP-NP组,20天时取出肿瘤测量肿瘤重量,5组依次为0.826、0.574、0.471、0.323和0.225g,用药组Taxol、PTX-NP、PTX-LMWP-NP和PTX-ALMWP-NP组的抑瘤率分别为30.53%、43.02%、60.95%和72.72%,提示ALMWP-NP可作为安全有效的肿瘤靶向药物递释系统。