癌症是严重危害人类健康的主要疾病之一。攻克癌症一直是世界瞩目的研究课题。世界卫生组织调查表明,癌症患者正逐年增加,我国癌症发病人数在120万左右,每年死于癌症的人数多达90万人,与此同时,癌症的药物治疗近年来取得迅猛发展,新的抗癌药物不断涌现。喜树碱、紫杉醇以及维生素甲类化合物抗癌作用的证实是90年代抗癌药物的几大发现。喜树广泛分布于长江、川南、贵州以及云南等地区,资源十分丰富。喜树碱是从喜树中提取的一种生物碱,对喜树碱进行研究可以促进抗肿瘤药物的发展,使得资源得到充分的利用。天然喜树碱具有显著的抗肿瘤活性,对消化道肿瘤、白血病、膀胱癌、卵巢癌等有强效的治疗效果,但是它易引起骨髓抑制,呕吐,尿血等毒副作用,且喜树碱不溶于水,难溶于酯,不便制成适宜的剂型,进一步限制了它应用。因此,针对喜树碱及其衍生物制剂的缺陷,常利用现代药剂学方法来达到提高溶解度、保持内酯环稳定、延长血中循环、提高药物靶向性的目的。目前已有较多的前体药物、微球、脂质体等多种形式的剂型。轮烷是由一个或多个环状分子作“转子”(如CD)和一条或多条线形分子“作轴”(PEG)由非共价键组装成的超分子体系,当线状分子两端用大基团封闭时称为轮烷。由于组成聚轮烷上的CD和PEG与生物体有良好的相容性,具有很多功能化的位点,可以将药物包合在腔内,也可以键接在外侧的羟基上。并且还可将这些功能化的(准)轮烷键接到具有靶向作用的物质表面,实现靶向给药。已经有一些研究者将茶碱,肽类化合物键接在CD(准)轮烷上后,研究其释放规律,表明可以实现控制释放。聚轮烷载体作为一种新型的载体材料,近年来不仅在化学界、材料界引起广泛关注,而且在生物与医药界也引起广泛的兴趣。聚轮烷作为药物载体的特色是：1.材料本身虽是大分子但它由改性的环糊精CD与线型PEG组成。CD与PEG水溶性良好,且无毒副作用,为优良的载体材料。2.改性CD环上有许多活泼羟基,通过活化CD上的羟基,可形成药物与载体的稳定的复合物polyplex。3.当复合物大分子载体进入细胞后,聚轮烷PR两头封帽的端基链断裂,整个大分子“瓦解”,成为小分子CD与线性小分子。同时释放出药物,进入细胞核。综上所述,聚轮烷的的超分子结构及其良好的生物相容性,使其在作为新型药物传送系统方向上有广阔的前景。抗肿瘤药物临床使用的局限性往往表现在其对肿瘤细胞特异性选择低,对正常细胞损伤较大,容易产生毒副作用等缺点,因此,一个理想的给药系统,应该达到给药以后,载体将药物选择性的浓集定位于靶组织,靶器官,靶细胞或者细胞内结构的给药系统。并且要求有一定浓度的药物滞留相当时间,以便发挥药效,而载体无遗留的毒副作用。药物的低毒和高效对疾病的临床治疗十分重要。近年来,药物靶向传递的研究越来越受到研究者的重视。自从发现叶酸受体在绝大多数恶性肿瘤细胞膜内有大量表达,而正常细胞很少有表达以来,叶酸／叶酸受体介导靶向传递的研究成为该领域的热点问题。叶酸是小分子量维生素,相对于单分子抗体等蛋白质,具有结构稳定、价格低廉、无免疫原性等特点；而且叶酸与叶酸受体结合力强,能被高效介导进入肿瘤细胞,是一种很有应用价值的靶向物质。结合到药物缓释的要求,人们又将叶酸通过化学键合连接到药物载体上,如脂质体、多聚物、蛋白质,以及它们制成的纳米颗粒,这样就能效地同时实现抗肿瘤药物对肿瘤细胞的靶向识别和药物缓释,避免药物对正常细胞的伤害,提高肿瘤的治疗效果。因此,我们提出设想,合成新型的以聚轮烷(PR)为载体的喜树碱新型给药系统,改善喜树碱溶解度差的问题,提高药物的溶解度。聚轮烷载体为大分子物质,在机体内可被单核-巨噬细胞系统吞噬,通过增强渗透和滞留(EPR)效应被动靶向并选择性的滞留于肿瘤组织周围；在聚轮烷(PR)载体上链接叶酸,利用叶酸受体对靶向大分子偶联物的摄取和对体内肿瘤分布的选择性的特征,减少临床使用中出现的毒副作用大的问题,促进其肿瘤特异性靶向作用。确保药物肿瘤靶向性的效果,为临床治疗提供有利依据。为系统研究聚轮烷—喜树碱偶联物,以α-环糊精(α-CD)、PEG-BA(4000)、为主体,制备了叶酸／Tyr两种不同大分子封端的自组装超级分子聚轮烷作为药物载体；通过活化载体CD上的羟基,链接上喜树碱,制备聚轮烷—喜树碱偶联物,并运用红外、1H NMR等手段对进行了结构验证,结果表明,成功合成载体材料(PR)及PR-CPT偶联物给药体系。通过考察聚轮烷—喜树碱偶联物体外释放情况,绘制百分累积释放度曲线,以反映其体外的释药趋势,实验结果表明,偶联物在3、6、12、24小时聚轮烷—喜树碱偶联物在PBS溶液中缓慢释放,没有发现突释的现象,经过36、48、72、96、120、144小时的观察,偶联物在120小时后释放达到80%以上。144小时时,释放将近90%。运用SPSS13.0软件(Curve Estimation)功能对累积百分释放率结果进行各种模型优度检验,对累积百分释放率结果进行各种曲线模型的拟合,能够更好的通过药物的溶出度测定进行真实、客观的药物质控及评价。本实验合成的两种偶联物,以三次模型(CUB)为最佳释放模型。其R2分别为0.995%及0.998%。采用HPLC法以流动相乙腈：水(30：70)；流速1ml/min;检测波长254nm；柱温为室温；进样量10μl进行检测,在此色谱条件下,喜树碱出峰时间为14.5min。各峰分离良好。喜树碱、FA-PR-CPT及Tyr-PR-CPT偶联物中喜树碱的溶解度结果分别为28μg/ml和187μg/ml、195μg/ml。结果表明,聚轮烷—喜树碱偶联物的溶解度较喜树碱提高了约7倍。证实偶联物能够有效的改善喜树碱溶解度低的缺点,这可能是由于聚轮烷载体中的PEG及CD等亲水性分子的存在,CD外部具有丰富的醇羟基,亲水性较强,可增加难溶性药物的溶解度；且外部醇羟基经进一步活化后,可与多种基团形成醚化、酯化、氧化等化学反应,使环糊精的分子外表面有新的功能团,从而进一步在CD上加载药物。PEG具有高度的亲水性,可以将其优良性质赋予修饰后的药物分子,改变它们在水溶液中的生物分配行为和溶解性,提高药物的溶解性,大大提高了聚轮烷—喜树碱偶联物的亲水性,使得其溶解度较喜树碱单体显著提高,明显改善了喜树碱溶解性难的缺点。含量测定表明,喜树碱在0.017～17μg范围内线性良好。流动相乙腈：水(30：70)；流速1ml/min;检测波长254nm条件下,样品分离度较好,无干扰。结果显示,载药量约为8%。与文献报道一致。为考察聚轮烷—喜树碱偶联物体外细胞增殖抑制,采用了MTT法检测不同浓度聚轮烷—喜树碱偶联物对卵巢癌A2780细胞的作用,计算抑制率及IC50值,结果表明,聚轮烷—喜树碱偶联物对卵巢癌细胞株A2780的抑制作用,随浓度增大,其抑制率增高,在作用的各个时间点,偶联物组抑制率均小于喜树碱单独给药组。提示偶联物较喜树碱的毒副作用降低,喜树碱、FA-PR-CPT组,Tyr-PR-CPT组的IC50分别为5.2、34.8 and 97.8mg/L, FA-PR-CPT组的IC50比Tyr-PR-CPT组低约2.8倍,其原因可能是因为叶酸封端的聚轮烷—喜树碱偶联物与叶酸受体阳性细胞A2780细胞膜表面叶酸受体特异性结合后,通过细胞内吞作用进入细胞,使药物进入细胞膜加快,从而提高了细胞毒性,FA-PR-CPT组IC50结果提示其具有肿瘤细胞特异性靶向作用。镜下观察不同浓度偶联物对细胞形态学改变的影响,结果表明经过喜树碱及聚轮烷—喜树碱偶联物处理后,普遍出现细胞凋亡显著,失去正常生长形态,其生长明显受到抑制。流式细胞仪检测偶联物作用后细胞凋亡情况及对细胞周期的影响,结果显示随着给药浓度增加,S期细胞的比例也不断上升；随着作用时间的延长S期细胞比例也随之明显增加。实验结果表明喜树碱及其偶联物对卵巢癌A2780细胞周期有阻滞作用,将细胞阻滞于S期,造成DNA损伤,抑制DNA复制,使细胞不能进入G2／M期进行分裂增殖,提示其抑制细胞增殖的机制可能与影响细胞周期有关。考察偶联物对人肺腺癌A549细胞株体外细胞增殖抑制作用。结果表明,喜树碱、FA-PR-CPT组,Tyr-PR-CPT组的IC50分别为4.9.33.9 and 39.5mg/L, FA-PR-CPT组,Tyr-PR-CPT IC50无显著性差异。提示叶酸偶联物可能是通过叶酸受体介导,从而特异性的靶向于叶酸阳性受体肿瘤细胞内的。而对于叶酸受体阴性的细胞株,则无明显的受体靶向性情况。对CPT及偶联物进行了小鼠急性毒性试验及体内抗肿瘤试验,结果表明,偶联物组最大剂量5mg/10g时,达到100%死亡,最低剂量组5mg×0.74／10g老鼠无死亡,高剂量组毒副作用明显,低剂量组毒副作反应轻缓,2～3天恢复正常,小鼠没有死亡。测得CPT组LD50为1.0573mg/10g偶联物LD50为2.30 mg/10g及2.45 mg/10g。采用S180荷瘤小鼠进行体内抗肿瘤试验,结果表明,偶联物治疗组对S180荷瘤小鼠具有明显的抗肿瘤作用,肿瘤体积及重量与荷瘤模型组相比,有显著性差异。CPT阳性对照组、FA-PR-CPT组、Tyr-PR-CPT组抑瘤率分别为71%、81%及76%。病理学结果显示治疗组的肿瘤细胞在生长及浸润都较荷瘤组浅,病理切片可见明显的抑制生长浸润及血管数目,提示其抗肿瘤机理可能是通过减少供血从而导致肿瘤细胞坏死。药代动力学试验中,采用羟基喜树碱作为内标物,喜树碱为对照品,建立了血浆样品分析方法。色谱条件为流动相——乙腈：1%三乙胺(35：65)流速：1ml/min进样量：20μl。根据获得的药时曲线,进行房室模型拟合。血药浓度—时间曲线和药动参数结果表明,偶联物组AUC(0-∞)有大幅度提高。CPT组、FA-PR-CPT组以及Tyr-PR-CPT组的AUC(0-t)分别为207.57、593.3、558.47μg/ml*h, CL分别为1.003、0.380、0.589(mg)/(μg/ml)/h。与CPT组相比较,偶联物组AUC约提高了两倍,消除速率CL明显降低。针对聚轮烷载体的优势以及喜树碱的作用效果、现有剂型的缺点等方面,本实验合成了以聚轮烷为载体的聚轮烷—喜树碱偶联物给药体系,并从偶联物的表征,含量、溶解度以及体外释放度的测定、体内外抗肿瘤试验的等方面进行了研究。研究结果表明,聚轮烷—喜树碱偶联物给药体系有良好的溶解度,大大改善了喜树碱难溶的缺点；体外释放结果表明其具有良好的缓释效果,体内外抗肿瘤试验表明,偶联物对肿瘤细胞及实体瘤有明显的抑制作用；生物利用度是药物制剂质量的一个重要指标,静脉注射偶联物药物代谢动力学研究结果表明,偶联物的AUC大大提高,半衰期延长,有效促进了药物的生物利用度。