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白血病是一种造血干细胞恶性增殖性疾病，我国白血病的发病率呈逐年上升趋势。阿糖胞苷（cytarabine，Ara-C）是一类抗代谢类抗肿瘤药物，是急性淋巴性白血病的首选治疗药物。但Ara-C由于分子极性很大，脂溶性低，膜透过性差，且口服后极易被胃肠道中的脱氨酶代谢失活成无活性的阿糖尿嘧啶（Ara-U），因此口服生物利用度低。静脉注射后体内血浆半衰期极短，临床上主要以持续静脉滴注方式来维持有效血药浓度，剂量大且毒副性强。以上缺点极大限制了Ara-C的临床应用，因此开发载药量高、安全有效的Ara-C药物递送系统具有重要的研究意义和应用价值。 两亲性小分子前药是一类药物与其极性不同的低分子量材料共价结合形成的前药分子，由于分子结构自身的两亲性，合成的前药分子可在水中自组装形成纳米聚集体，通过EPR效应被动靶向至肿瘤组织，实现药物自递送;同时药物本身参与载体形成，可极大提高载药量，减少惰性材料引起的毒副作用;药物与载体材料通过化学键结合，缓释效果更加明显。 根据Ara-C临床应用缺点，本文选择了两种疏水脂肪链-油酸(oleic acid，OA)和正己酸(hexanoic acid，HA)，共价结合到Ara-C的4位氨基上，设计并合成了两种阿糖胞苷两亲性小分子前药油酸-阿糖胞苷(OA-Ara)和正己酸-阿糖胞苷(HA-Ara)。前药分子的优势主要有以下几点:(1)由于脂肪链的引入，前药分子可提高Ara-C脂溶性和生物膜透过性;(2)保护原药4-NH2不被脱氨酶代谢失活，延长血浆半衰期;(3)两亲性前药分子可在水中自组装形成纳米聚集体，提高载药量，实现药物自递送。本文分别就两种前药分子自身特性将其开发为口服给药制剂和主动靶向药物递送系统，主要研究内容如下: 1.OA-Ara前药的合成及其口服制剂的制备与生物学评价 本课题将生物相容性的油酸与阿糖胞苷以酰胺键共价结合，合成两亲性小分子前药油酸-阿糖胞苷(OA-Ara)，核磁共振氢谱结果证实前药分子合成成功，产率较高(61.3％)。油水分配系数和平行人造膜通透性实验结果表明，与Ara-C相比，前药分子脂溶性和膜透过性显著增大，更易被胃肠道吸收。同时，稳定性实验结果表明，OA-Ara在不同pH条件及人工胃肠液中稳定性良好，适用于口服给药。在探头超声作用下，以牛血清白蛋白为稳定剂，OA-Ara可在水中通过“自顶向下”和“自底向上”两种方式形成纳米螺旋聚集体。通过透射电镜表征螺旋结构形貌，圆二色谱和红外光谱推测螺旋结构形成机制。体外细胞毒性实验结果表明，OA-Ara由于脂溶性增大，入胞能力增强，对人白血病细胞K562和HL60的细胞毒性显著增强，表现出优异的抗肿瘤活性。OA-Ara口服制剂可提高阿糖胞苷白血病治疗效果，为其临床应用提供更为安全有效的治疗方案。 2.叶酸修饰的HA-Ara纳米药物递送系统研究 本课题将六个碳的正己酸共价结合到阿糖胞苷的4-NH2上，首次合成正己酸-阿糖胞苷前药分子(HA-Ara)，利用核磁共振氢谱和质谱技术证实前药分子合成成功。由于前药分子适宜的两亲性结构，HA-Ara可通过纳米沉淀法在水中形成粒径在90 nm左右的纳米聚集体(HA-Ara NAs)，载药量高达71％。分别表征HA-Ara NAs形貌，粒径，zeta电势，临界聚集浓度(CAC)等理化性质。为实现药物靶向递送，合成高接枝率的叶酸-牛血清白蛋白(FA-B SA)接枝物为主动靶向分子，吸附到前药纳米聚集体表面，制备叶酸受体(FR)靶向的纳米聚集体(NAs/FA-B SA)，同样制备BSA吸附的非靶向纳米聚集体(NA s/B SA)。采用溶血试验结果初步判断前药纳米聚集体溶血毒性，结果表明所制备纳米聚集体生物相容性良好，可用于静脉注射给药;体外释放实验结果表明，在中性介质中，前药纳米聚集体具有明显缓释效果。选用FR高表达的K562细胞和FR低表达的A549细胞进行体外细胞实验，细胞毒性实验结果表明，与Ara-C相比，前药纳米聚集体均能提高细胞杀伤能力，且对于K562细胞，NAs/FA-BSA的细胞生长抑制率最强;运用FITC标记纳米聚集体，并通过荧光显微镜和流式细胞仪分别定性和定量检测体外细胞摄取情况，实验结果表明，前药纳米聚集体可通过细胞内吞作用促进细胞的摄取，且K562细胞对叶酸修饰的靶向纳米聚集体的摄取明显强于普通纳米聚集体，体外细胞实验结果表明叶酸受体介导作用可增加NAs/FA-BSA在靶细胞中的细胞毒性和摄取率。以上结果说明，两亲性前药设计与靶向递送结合可进一步提高白血病治疗效果。 综上所述，本文设计并合成了两种新型两亲性小分子前药，用于阿糖胞苷的递送。结果表明，两亲性前药分子可改善原料药脂溶性和膜透过性，并在水中自组装成纳米聚集体，提高Ara-C载药量。前药分子均可有效增强原药抗肿瘤活性，其中OA-Ara纳米螺旋聚集体适于口服给药，而叶酸修饰HA-Ara纳米聚集体更能将Ara-C靶向递送至肿瘤细胞内，提高白血病治疗效果。因此，本文对两种前药进行的性质研究为两亲性小分子前药的构建奠定理论基础，具有重要的实践意义。