金属有机骨架(Metal-organic frameworks,MOFs)是目前备受关注的一种新型多孔材料,有机-无机杂化形成的MOFs在结构上的高度可裁性和易功能化的特点是其他无机材料无法比拟的;空间拓扑结构较为丰富,形成的结构具有比表面积高的特点。此外,MOFs的多孔性可以装载药物,且具有载药量高和控制药物释放的特点,随着MOFs在药物载体方面的优势逐渐被挖掘出来,成为靶向递药载体中具有应用前景的新载体且被开始广泛研究。且尺寸已缩减到纳米尺寸,被称为纳米金属有机骨架(NMOF)。考虑到金属Zn2+是人体必须的微量元素,本实验室前人以醋酸锌(Zn(OAc)2· 2H2O)作为金属离子,以对苯二甲酸(NH2-BDC)作为配体合成了纳米尺寸的且适于人类应用的纳米金属有机骨架(IRMOF-3)。RGD肽是一类广泛存在生物体内各组织细胞外基质以及血液中的一类由精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(Arg-Gly-Asp)序列组成的短肽,是整合素与其配体蛋白相互识别的位点。整合素家族是一个由许多结构和功能相似的蛋白质所组成的膜受体家族,是细胞表面重要的兼具黏附和信号传导功能的受体。α v β3或α v β 5是整合素家族中的重要分子,在肺癌、乳腺癌、前列腺癌、膀胱癌、胶质母细胞瘤等多种实体肿瘤细胞表面有高水平的表达。RGD是一类无毒、水溶性好的多肽,与整合素的结合具有高度选择性,是较为重要的主动靶向配体。斑蝥素(CTD)是经典的具有细胞毒性的代表性中药,目前其衍生物制备的胶囊剂、注射剂等广泛用于胃癌、肠癌、肝癌等疾病的治疗,但是CTD的治疗剂量与中毒剂量很难区分,使其在临床应用上受到限制。IRMOF-3具有载药量高和延长药物释放的特点,将CTD装载在IRMOF-3孔隙中,可以延长CTD在体内的作用时间和改善毒性大的特点。本课题在前期将RGD与IRMOF-3偶联成功(RIR纳米粒)的基础上,以RIR纳米粒作为药用载体,以CTD为模型药物,考察其体外载药、释药、大鼠体内的药代动力学,为其在药物载体方面的靶向应用奠定基础。目的1.对RGD连接成功的IRMOF-3(RIR纳米粒)进行体外载药和表征2.对装载CTD的RIR纳米粒(CTD-RIR纳米粒)进行体外释药的研究3.对CTD-RIR纳米粒在大鼠体内药代动力学的研究4.对CTD-RIR进行体内外相关性评价方法和结果1.在载药方面,通过响应面法优化载药条件,以药物浓度、载药时间、搅拌器温度、搅拌器转数为考察因素,以载药量和包封率为评价指标,得到的载药条件为:药物浓度为55%;载药时间96h;搅拌器温度27.5℃,搅拌器转速999.5r/min;按照最佳工艺制备三批CTD-RIR纳米粒,各项指标稳定,工艺重现性良好;在CTD-RIR表征方面,通过对比载药前后扫描电镜图谱和XRD图谱,发现载药过程对载体形态、官能团及结构均无影响。2.在体外释药方面,通过正向透析和反向透析两种方法考察了 CTD-RIR纳米粒在正常细胞(pH 7.4)和肿瘤细胞(pH 5.0)两种条件下的释放情况。正向透析法结果显示:游离药物在pH 5.0和pH 7.4两种条件下均释放很快,在5h时取样点时,在pH 5.0和pH 7.4两种条件下的溶出度达到98.87%和97.76%,基本释放完全。CTD-RIR纳米粒释放显著减缓,前半部分释药过程两相,与吸附在RIR纳米粒表面的药物扩散到介质中有关,随后释药平稳,36h以后,两种释放介质的释放度均为70%以上,释放完全。反向透析法释放结果与正向透析法释放结果差异不明显。3.通过对CTD-RIR纳米粒在大鼠体内的药代动力学进行研究,结果显示:三种剂量的CTD在大鼠体内的药物动力学过程符合W=1/C2的二室模型,随着给药剂量的增加,消除半衰期显著延长,分布半衰期在高剂量组中显著延长,三种不同剂量的CTD给药后,在大鼠体内的药物动力学成非线性关系。三个剂量组的CTD-IRMOF-3纳米粒与CTD-RIR纳米粒之间的t1/2、AUC0-t、AUC0-inf、MRT0-inf、AUMC0-inf、CL差别不显著,但均与原药的各剂量组之间有显著差异,表明纳米粒延长了药物的体内滞留时间。4.通过室模型法和发卷积分法对CTD-RIR纳米粒进行体内外相关性研究,结果表明:CTD-RIR纳米粒具有较好的体内外相关性,体外实验可以用于评价CTD-RIR纳米的质量。结论:RIR纳米粒装载CTD后,通过效应面法优化载药工艺,得到了载药量和包封率高的CTD—RIR纳米粒,体外缓释效果好,可以延长体内的作用时间,可以显著改善CTD毒性大、半衰期短的特点。通过研究CTD-RIR纳米粒在大鼠体内的药代动力学,发现CTD—RIR纳米粒可以延长药物在体内的作用时间,且CTD-RIR纳米粒具有较好的体内外相关性。本研究创新点IRMOF-3偶联RGD后得到的RIR纳米粒具有大的孔隙和表面积、稳定性好、生物相容性好、毒性低和主动靶向的特点,是主动靶向领域良好的载体。本文以斑蝥素为模型药物,首次对RIR纳米粒进行装载药物的研究,并通过药代动力学研究了载药后的RIR纳米粒在动物体内的变化情况,填补了以往金属框架装载药物实验仅停留在细胞实验水平的空白,揭示了纳米有机金属框架作为抗肿瘤药物载体在癌症治疗方面潜在的应用价值。