多功能性纳米载药系统的研究

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纳米粒子载药系统在降低小分子药物的毒害作用、延长药物的体内循环时间、实现药物的控释和缓释、以及药物的靶向递送等方面具有明显的优势,成为近年来的研究热点。本文中研究了几种不同类型的载药体系,在合成方法、药物负载、体外细胞实验等方面进行了详细的探讨。吗啉基介导和pH响应进入细胞的聚合物胶束载药体系纳米粒子表面携带正电荷、负电荷或疏水基团时,其表面易吸附蛋白质,粒子进入血液循环系统后很快被体内的免疫系统(RES)清除。通过在纳米粒子表面包覆一层电中性亲水性的聚合物(如聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮等),降低纳米粒子与蛋白质的作用,从而延长其在血液循环中的滞留时间,但与此同时也会降低粒子与细胞膜之间的作用,削弱粒子的细胞通透率。一般细胞膜表面带净负电荷,粒子表面带正电荷的纳米载药系统易进入细胞内。但表面带正电荷的粒子在血液中极易被清除,具有很强的细胞毒性,而且表面带正电荷的粒子既易进入癌细胞,也易进入正常细胞,没有细胞选择性。因此选择表面含有pH响应性和亲水性基团的聚合物胶束作为纳米递送系统,既可避免粒子在血液循环中被RES识别的风险,也可以提高粒子在肿瘤组织部位的细胞选择性。本文中设计合成了表面具有pH响应性电荷转换基团的聚合物胶束。胶束表面含有亲水性以及pH响应性的吗啉基团,通过吗啉基团的质子化/去质子化实现粒子表面电荷转换,有利于胶束的体内运输以及癌细胞组织部位的靶向识别;壳层为聚乙二醇,增加了粒子的生物相容性和水溶性,避免粒子被网状内皮组织清除;核区为生物相容性以及可降解的聚乳酸,可以实现对疏水性药物的负载和释放。此种胶束体系粒径分布很窄,能在生理环境中稳定分散,且具有良好的生物相容性和pH响应性。在生理环境中(pH7.4),纳米粒子表面为亲水性和生物相容性的,有利于粒子的体内运输;在肿瘤组织部位的微酸性环境下(pH6.8~7.2),由于吗啉基团质子化,粒子表面带正电,有利于载体和带负电荷的细胞膜结合,加速粒子经过细胞的内吞作用进入细胞的过程。具有pH响应性和胞内GSH响应性药物释放的聚合物载药胶束体系二硫键交联的交联型胶束具有合成条件温和、可实现药物的原位包载、生理pH环境稳定以及还原性响应等优点。谷胱甘肽GSH作为人体主要的一种还原性物质,在人体内各部位含量差异明显,如血液中GSH约为0.5~10pM,在细胞内的细胞质中GSH浓度为毫摩尔级,癌细胞中GSH的浓度更高,是正常细胞的4倍左右。利用双硫键交联胶束的优点以及体内GSH浓度的差异,本文设计合成了具有pH响应性和GSH响应性的聚合物载药胶束体系。首先核区交联结构提高了胶束体系的稳定性,有利于粒子的体内血液循环;其次胶束通过疏水作用和离子作用的协同效应负载药物,具有很高的药物负载量;最后负载药物的体外释放具有pH响应性和细胞内GSH响应性,实现对负载药物的缓释和控释。具有多层核壳结构和pH响应性的聚合物/Fe304磁性纳米载体磁性氧化铁纳米材料具有灵敏的磁响应性、低毒性、无免疫原性、可随代谢排出体外等特点,而且合成工艺简单、价格低廉,因此越来越受到人们的重视。本文设计合成了一系列高分子聚合物包覆的具有多层核壳结构的磁性氧化铁纳米粒子,核区为超顺磁性的Fe304磁性纳米粒子,壳层为具有特殊功能的嵌段聚合物。此种粒子(1)通过聚合物聚甲基丙烯酸甘油酯(PGMA)的12-二羟基结构与Fe原子之间的多齿螯合作用达到稳定Fe304纳米粒子的目的;(2)聚合物中含有带电荷(正电荷或负电荷)并具有疏水性以及链段可调控等特性的链段,可通过疏水作用和配位作用负载药物;(3)含有亲水性和生物相容性的聚7二醇,在电荷外面增加一个保护层,减小毒性,提高载体的生物相容性,避免纳米粒子被网状内皮组织清除,增强细胞对粒子的内吞作用,使粒子更易进入细胞;(4)粒子表层含有能特异性识别癌细胞的叶酸基团,有利于粒子通过叶酸的配体-受体介导的内吞作用快速进入细胞。
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