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癫痫作为神经系统常见的疾病之一,其药物治疗存在靶向性差,易引起毒副作用和耐药等问题。癫痫的发作是脑内神经元阵发性异常超同步化电活动的结果,将癫痫灶点异常放电限制在局部并及时抑制,是阻止癫痫发作的关键。本文结合癫痫发作的电生理学机制和主动靶向技术,构建脑靶向电场响应纳米水凝胶。通过脑靶向肽介导纳米载体靶向累积于脑部,并在癫痫发作之际,在消弱癫痫样放电的同时快速释放药物,实现癫痫的高效治疗。本文的主要研究内容如下：1、电场响应纳米水凝胶的合成与评价。以甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、苯乙烯和对苯乙烯磺酸钠(Sodium 4-vinylbenzene sulfonate, NaSS)为单体,以N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸钾-焦亚硫酸钠为氧化还原体系引发剂,通过无皂乳液共聚法合成具有电场响应功能的纳米水凝胶。所合成的纳米水凝胶荷正电、粒径在50-146 nm之间；纳米水凝胶在水性介质中可快速(1min)响应电场变化,纳米粒溶胀,粒径变大,其变化程度与NaSS的含量有关；以苯妥英钠(PHT)为模型药物,干凝胶溶胀于药物水溶液的方法制备负载PHT纳米水凝胶；载药纳米水凝胶的体外释放速率与其粒径有关,粒径大于100 nm的载药纳米水凝药物释放速率相对较慢；同时药物从纳米水凝胶中的释放具有电场响应特性,100μA电场作用1 min后,其在0.5 h时的药物释放量最大可增加0.71倍,其增加倍数与纳米水凝胶中的NaSS含量有关。通过调整纳米水凝胶的组成筛选得到理想的电场响应纳米水凝胶用于后续研究。2、脑靶向电场响应纳米水凝胶的合成与评价。为了实现纳米水凝胶的脑部传递,利用脑靶向多肽Angiopep-2对纳米水凝胶进行修饰。在纳米水凝胶处方中添加两端具有反应活性的琥珀酰亚胺聚乙二醇丙烯酸酯,合成聚乙二醇修饰的纳米水凝胶,再利用纳米水凝胶表面聚乙二醇链段末端的琥珀酰亚胺与多肽Angiopep-2中氨基的化学反应,制备Angiopep-2修饰纳米水凝胶(ANG-ERHNPs). ANG-ERHNPs保持了电场快速响应功能；ANG-ERHNPs在bEnd.3细胞上表现为低毒性,IC50为449.0 μg/mL; ANG-ERHNPs有较好的跨体外BBB模型转运的能力,4h的累积透过百分率增加1倍,其机理可能与ANG-ERHNPs上的Angiopep-2与bEnd.3细胞表面蛋白的特异性结合,从而被bEnd.3细胞快速摄取有关；ANG-ERHNPs经腹腔注射后,通过活体成像系统可观察到其在大鼠脑组织和脑区累积；药动学研究表明：大鼠腹腔注射给药后,苯妥英钠脑靶向电场响应纳米水凝胶(ANG-PHT-ERHNPs)的相对生物利用度为PHT溶液组的1.91倍,且明显延长了PHT在体内的循环时间；组织分布结果表明：ANG-PHT-ERHNPs具有脑部转运能力,其脑靶向指数为2.56；ANG-PHT-ERHNPs腹腔注射给药后,在癫痫相关脑区(皮层、海马、杏仁核、小脑和脑干)均能测到药物,Cmax提高近1倍,提示ANG-PHT-ERHNPs可以降低给药剂量。3、脑靶向电场响应纳米水凝胶的抗癫痫药效研究。分别采用最大电休克、杏仁核电点燃和戊四氮(Pentylenetetrazol, PTZ)三种大鼠癫痫模型,评价腹腔注射给予不同剂量的PHT溶液、ANG-PHT-ERHNPs、苯妥英钠脑靶向非电场响应纳米水凝胶(ANG-PHT-HNPs)的抗癫痫作用。相比ANG-PHT-HNPs和PHT溶液,ANG-PHT-ERHNPs在三种癫痫模型中均具有更好的抗癫痫作用,不仅能降低有效治疗剂量而且可以延长药物的抗癫痫治疗时间窗；PTZ诱导的癫痫模型上测得的游离PHT结果进一步证实了PHT从ANG-PHT-ERHNPs中快速释放与发作脑电的严重程度呈正相关。