化疗作为肿瘤治疗的重要手段,存在着治疗效率低、毒副作用明显等问题。纳米药物可以改善化疗的困境,但在实际临床应用中还存在许多问题,如生物相容性低、稳定性差、载体材料设计过于复杂以及载体诱导的相关毒性等。因此,理性设计药物递送载体,构建高效纳米药物递送系统仍然面临着巨大挑战。小肽(少于5个氨基酸)以其高的生物亲和性、低免疫原性、易于制备等优势,成为药物材料学的研究热点。不同类型的小肽纳米材料能够形成多种纳米结构,如球形纳米胶束、管状纳米纤维等。其中苯丙氨酸二肽(NH2-Phe-Phe-COOH,FF)可以通过π-π堆积作用力在水溶液中自发地形成纳米管结构。在这种有序的纳米结构中存在明显的疏水内核,具有用作药物递送载体的潜力。然而,管状结构在体循环过程中可能会因纤维缠绕而引发血栓的风险。因此,针对传统苯丙氨酸二肽材料的不足,本课题将平面、刚性分子结构的大黄酸(Rhein)分子片段作为小肽的封端,设计大黄酸-苯丙氨酸二肽(Rhein-FF)衍生物。借助计算机模拟,筛选出与小肽衍生物亲和力最佳的小分子-喜树碱(Camptothecin,CPT)。以小肽衍生物为载体,构建喜树碱纳米递送系统,系统地考察喜树碱与小肽衍生物的分子间相互力、肿瘤细胞对纳米药物的摄取、体外细胞毒性以及体内抗肿瘤效果。此外,基于上述研究,本课题进一步拓展智能小肽的应用范围,将光敏剂(焦脱镁叶绿酸a)分子与苯丙氨酸二肽共价相连,制备成基于小肽的光敏衍生物(PPA-DA),并与所制备的高亲和性喜树碱低氧前药(4-硝基苯甲酸酯喜树碱,N-CPT),共同构建“空间匹配”型共组装纳米递送系统,并系统评价了共组装纳米粒的稳定性、组装机制、细胞毒性、体内分布、药动学和体内抗肿瘤效果。本课题首先通过酯化反应将大黄酸共价连接苯丙氨酸二肽,制备Rhein-FF,并采用1H-NMR确认终产物分子结构。采用耗散离子动力方法研究Rhein-FF在水溶液中的微观结构。利用分子对接技术,针对传统中医药库(Traditional Chinese Medicine,TCM)中的821个小分子化合物与小肽衍生物的亲和力强弱进行虚拟筛选。选取其中亲和力较强的CPT和亲和力较弱的去甲斑蝥素(Norcantharidin,NCTD)。通过分子动力学方法,初步探究CPT与Rhein-FF有多重相互作用力,在所形成粒子的微观结构中,CPT能够紧密结合在Rhein-FF粒子内部;反观,NCTD松散粘附在Rhein-FF粒子表面。同时,通过动态光散射仪和透射电子显微镜,显示出喜树碱纳米粒粒径在150 nm左右,且粒径均一、呈球形;而去甲斑蝥素与小肽衍生物只能形成大小不一的粒子。以香豆素6(C6)为荧光探针,考察Rhein-FF在鼠源乳腺癌(4T1)细胞中摄取情况。实验结果表明:在不同的时间点(0.5 h和1.5 h),C6与Rhein-FF形成纳米粒的摄取均高于C6溶液剂。以形态均一、稳定性强的CPT纳米粒为模型,采用MTT法比较CPT溶液剂和CPT纳米粒对4T1细胞的毒性。由于纳米粒存在高摄取行为,其细胞毒比CPT溶液剂要强。以4T1荷瘤balb/c小鼠为模型,考察CPT溶液剂和CPT纳米粒的体内抗肿瘤效果。PBS组荷瘤小鼠的肿瘤快速生长,CPT溶液剂展现出温和的肿瘤抑制效果,CPT纳米制剂具有最佳的抗肿瘤能力,并且在给药期间,小鼠体重没有明显变化。基于上述研究基础,将光敏剂焦脱镁叶绿酸a(pheophorbide a)与苯丙氨酸二肽共价相连,制备基于小肽的光敏衍生物(PPA-DA)。同时,设计合成与PPA-DA亲和力较高的喜树碱低氧激活前药(N-CPT)。二者能够在水溶液中自发地形成共组装纳米粒,粒径在60 nm左右。为提高制剂稳定性,延长体内循环时间,在共组装纳米粒的制备过程中加入15%的1,2-二硬酯酰-葡萄糖-3-磷乙醇胺-聚乙二醇2000(DSPE-PEG2000)。PEG化的共组装纳米粒呈球形、粒径均一(70 nm左右)、稳定性良好。采用分子对接考察了 PPA-DA分别与CPT、N-CPT的亲和力情况。所制备的N-CPT由于分子结构中苯环的加入,增强了与PPA-DA作用力。通过实验验证,PPA-DA可自发地形成纳米粒,由于光敏剂的聚集诱导淬灭效应,PPA-DA纳米粒的荧光自淬灭现象比较严重。当插入进CPT或N-CPT分子后,纳米粒的荧光淬灭现象有所缓解。体外荧光结果表明,包含N-CPT的共组装纳米粒荧光强度稍弱于含CPT的纳米粒。这一结果可能是相比较于CPT,N-CPT与PPA-DA在空间上匹配度更高所导致的。此外,我们还研究了 N-CPT分子键角在空间匹配上的影响。相对于平面、刚性结构的CPT分子,N-CPT存在一个110°-130°的柔性键角,更利于与PPA-DA进行空间匹配。采用耗散离子动力方法,描述共组装纳米粒的微观结构。结果表明不同于经典的“核-壳”结构纳米粒,我们所构建的共组装纳米粒当中形成了许多小的微晶相区域。以4T1细胞为模型,采用MTT法考察了 CPT、N-CPT对4T1细胞的毒性。在常氧情况下,N-CPT的体外细胞毒性比CPT弱。在化学低氧诱导剂(CoCl2)存在下,N-CPT的体外细胞毒性明显增强。并且发现在特定波长(λ=660 nm)的激光照射下,共组装纳米粒可以明显降低氧气含量,诱导低氧,促进CPT母药的释放,显著提高在光照下的细胞毒性。以4T1荷瘤balb/c小鼠为动物模型,考察了 DiR标记的共组装纳米粒和DiR溶液剂在体内分布情况。与DiR溶液剂相比,共组装纳米粒具有更高的肿瘤组织蓄积量。药动学结果也表明:相比于N-CPT溶液剂,共组装纳米粒具有较长的体内循环时间。而且从肿瘤内CPT释放结果表明,经过共组装纳米粒治疗后CPT在肿瘤内释放量高于经溶液剂组治疗后CPT释放量。这可能与共组装纳米制剂能够延长药物的体循环时间有关,且在光照下更易促进N-CPT向CPT转化。以4T1荷瘤balb/c小鼠为动物模型,考察了共组装纳米制剂体内的抗肿瘤效果。与PBS组相比,N-CPT、CPT溶液剂组均表现出温和的肿瘤抑制效果。在光照下,PPA-DA纳米粒和共组装纳米粒的抗肿瘤效果明显,尤其是光照下共组装纳米粒具有最佳的肿瘤抑制能力。此外,在给药期间,荷瘤小鼠的体重和生化指标没有明显地变化,各个脏器也没有发现明显的器官损伤。体内药效结果显示PEG化的共组装纳米粒是安全、有效的抗肿瘤药物递送系统,具有较好的临床应用潜力。