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静脉注射给药是肿瘤化疗的主要方式,然而这种给药方式通常伴有急性毒性、副作用、疼痛以及不便利性。相对而言,口服化疗给药方案灵活,操作方便,给药后血药浓度波动幅度小,因而可以避免药物毒副反应,提高患者生活质量,因此该给药方式日益受到研究者的重视。然而,大多数化疗药物因存在溶解度低、渗透性差以及在胃肠道酸性环境中不稳定等缺点,其在口服化疗中的应用受到限制。因此构建新型口服药物传递系统,从而解决上述问题,能够促进口服化疗的发展,为抗肿瘤治疗带来新思路。本课题的主要研究内容是针对生物药剂分类系统(BCS)Ⅲ类药物一一盐酸阿霉素(DOX-HCl)口服吸收差的问题设计和构建了含β-环糊精(β-CD)的新型聚合物囊泡,促进药物的跨膜转运。利用β-CD对药物的包合作用高效装载药物,并通过跨膜途径的改变促进药物的跨膜运输,从而有效提高Ⅲ类药物的口服生物利用度。本论文的研究内容及相关结果概括如下:(1)以聚乙二醇单甲醚(mPEG)为亲水链,聚乳酸(PLA)为疏水链合成两亲性嵌段共聚物mPEG-b-PLA,继而与β-CD反应,通过PLA链段长度的调节,得到三种三臂星型环糊精聚合物:(mPEG2k-PLA2.5k)3-CD、(mPEG2k-PLA3k)3-CD和(mPEG2k-PLA3.5k)3-CD。其中mPEG-b-PLA的合成反应收率达到90%以上,mPEG-b-PLA与β-CD的反应收率达到75%。(2)以(mPEG2k-PLA2.5k)3-CD、(mPEG2k-PLA3k)3-CD和(mPEG2k-PLA3.5k)3-CD为载体,采用乳化溶剂挥发法分别制备三种空白及载药环糊精聚合物纳米粒。通过透射电镜观察空白纳米粒形态,初步筛选出(mPEG2k-PLA3k)3-CD能自组装形成含有亲水内腔、疏水外膜的囊泡;进而利用共聚焦显微镜观察亲疏水性荧光染料共标记的(mPEG2k-PLA3k)3-CD纳米粒,证明其具有典型的囊泡结构;同时比较三种聚合物载体对DOX·HCl的最大载药量,发现(mPEG2k-PLA3k)3-CD纳米粒的最大载药量为8.78%,而(mPEG2k-PLA2.5k)3-CD 和(mPEG2k-PLA3.5k)3-CD 纳米粒最大载药量均低于1%,因而确证(mPEG2k-PLA3k)3-CD聚合物自组装体为囊泡。进一步比较(mPEG2k-PLA3k)3-CD 囊泡与 mPEG5k-b-PLA12k囊泡对 DOX·HCl的包载能力,发现引入β-CD基团后,聚合物囊泡的载药量提高8倍左右。利用紫外可见光光度法和相溶解度分析法证实(mPEG2k-PLA3k)3-CD中的β-CD能与DOX·HCl发生包合作用,从而扩展了囊泡中的载药区域,提高了该材料的载药能力。然后考察载药(mPEG2k-PLA3k)3-CD囊泡在三种pH下的释放行为,发现在pH6.8(模拟肠液环境)和pH7.4条件下,该载药囊泡具有明显的缓释作用,24h内累积释放率均低于35%;同时在pH1.2(模拟胃液环境)中较稳定,2h内累积释放率低于50%。(3)以MDCK单层细胞为体外胃肠道模型,采用细胞摄取和跨膜转运实验为评价手段,考察(mPEG2k-PLA3k)3-CD囊泡载体促进DOX·HCl 口服吸收的能力。利用流式细胞术法和共聚焦显微镜分别定量和定性地分析MDCK细胞对载DOX·HCl 囊泡(Ps-DOX·HCl)、游离 DOX·HCl、载罗丹明 123(R123)囊泡(Ps-R123)和游离R123的摄取情况,结果表明该聚合物囊泡能显著促进MDCK细胞对难渗透药物的摄取速率和摄取量;跨膜转运实验表明,37℃下Ps-DOX·HCl和Ps-R123的吸收性表观渗透系数(Papp,AB值)分别是游离药物的1.63和2.01倍,而外泌性表观渗透系数(Papp,BA值)分别为游离药物的37.74%和36.90%,证明该聚合物囊泡能促进吸收性转运同时抑制外泌性转运。进而通过4℃转运实验、添加内吞抑制剂的转运实验以及对MDCK单层细胞跨膜电阻值(TEER)的测定,考察游离药物和载药囊泡的跨膜转运机制,结果表明游离药物通过非能量依赖的细胞旁路途径穿过细胞单层,而载药囊泡通过能量依赖的小窝蛋白介导内吞和巨胞饮两种途径发生跨细胞转运,同时在转运过程中能避免溶酶体融合,保持囊泡结构的完整性。(4)建立小鼠肉瘤S180移植瘤模型,考察口服Ps-DOX·HCl的体内药动学行为和抑瘤效果以及其对肿瘤和正常组织的毒性作用,进一步证明(mPEG2k-PLA3k)3-CD囊泡载体应用于口服化疗的有效性。药动学结果表明,与游离DOX·HCl相比,Ps-DOX·HCl的口服相对生物利用度为732.33%,消除半衰期延长8.22倍,药峰浓度增大12.38倍。体内抑瘤实验表明,2 mg/kg静注游离DOX·HCl、10 mg/kg 口服Ps-DOX·HCl以及20 mg/kg口服Ps-DOX·HCl连续给药5次后,第14天的肿瘤抑制率分别为32.76%、26.58%和49.34%。进而对肿瘤、心脏及胃肠道组织切片病理形态进行观察,结果表明口服Ps-DOX·HCl可避免DOX·HCl对心脏和胃肠道的毒副作用,同时可显著破坏肿瘤组织。综上所述,本课题构建了新型基于三臂环糊精聚合物囊泡的口服DOX·HCl传递系统。该药物载体具有良好的载药和跨膜转运能力,因而可以大幅度改善难渗透药物的体内口服生物利用度,同时将其应用于口服化疗,还可以达到与静脉注射化疗药物相当的抗肿瘤效果,且毒副作用小,为BCS Ⅲ类药物的口服递送提出了新思路。