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去甲斑蝥素(NCTD)是目前临床上使用的一种具有升高白细胞作用的抗肿瘤药物,其对多种人类癌症如原发性肝癌、胃癌和食管癌等具有显著疗效,但是,NCTD临床应用剂量稍大时即出现不良反应,如泌尿系统的刺激性和胃肠道反应等,在给药剂量增大到一定程度时,肾脏和肝脏组织出现病理变化,而且其在体内滞留时间较短,半衰期只有2–4h,口服或静脉给药后在体内很快消除,这极大地限制了去甲斑蝥素在临床上的广泛使用。目前,对NCTD递送系统的研究大多是采用物理包载的方法制备的载NCTD的微球和纳米粒,存在载药量不高、药物释放快等问题。因此,本文提出通过化学键将NCTD轭合到天然无毒、无免疫原性和可生物降解的壳聚糖和壳聚糖羟丙基三甲基氯化铵(HACC)的分子链中,制备高载药量的去甲斑蝥素-壳聚糖轭合物(NCTD-CS)和去甲斑蝥素-壳聚糖季铵盐轭合物(NCTD-HACC)。这些轭合物药物具有在生理条件下缓慢释放药物和在EPR效应介导下可被动靶向到肿瘤部位的特性,既可以提高抗肿瘤效果,又可以降低小分子药物对机体的毒副作用。 首先,我们利用甲磺酸溶剂体系合成了三种不同取代度(DS)和分子量(Mw)的O-位取代的去甲斑蝥素-壳聚糖轭合物(O-NCTD-CS),分别是O-NCTD-CS1(Mw=50kDa,DS=62.2%)、O-NCTD-CS2(Mw=50kDa,DS=97.9%)和O-NCTD-CS3(Mw=200kDa,DS=63.7%);然后用1%HOAc/CH3OH(v/v=1:1)溶剂体系合成了N-位取代的去甲斑蝥素-壳聚糖轭合物(N-NCTD-CS),即N-NCTD-CS1(Mw=200kDa,DS=62.5%)。二者的1H NMR图谱和FT-IR图谱表明我们制备得到了预期结构的O-NCTD-CS和N-NCTD-CS;O-NCTD-CS和N-NCTD-CS中NCTD的质量百分含量分别可达48.4%和39.5%。此外,我们还合成了取代度为27.1%的 HACC,以此HACC为骨架材料,用甲磺酸作为反应溶剂,制备得到了两个不同取代度的O-位取代的去甲斑蝥素-壳聚糖季铵盐轭合物(NCTD-HACC),即NCTD-HACC1(Mw=50kDa,DS=12.2%)和NCTD-HACC2(Mw=50kDa,DS=24.8%),1H NMR图谱和FT-IR图谱证实了HACC和NCTD-HACC的化学结构。XRD结果表明O-NCTD-CS、N-NCTD-CS、HACC和NCTD-HACC均是无定形态的高聚物。 然后,本文对所合成的大分子药物的理化性质进行了研究。O-NCTD-CS和N-NCTD-CS在水中的溶解度都大于50mg/mL,HACC在水中的溶解度是34mg/mL,NCTD-HACC在水中的溶解度是20mg/mL左右。NCTD-CS和NCTD-HACC水溶液在pH2–12的范围内都很稳定。在PBS缓冲液中(pH7.4和pH5.0),NCTD从NCTD-CS和NCTD-HACC中的释放都呈现出先快速释放、随后持续缓慢释放的双相释放行为;释放介质的pH越低,NCTD释放的速率就越快且累积释放百分率越高;在16天的释放实验中,NCTD从NCTD-CS中的累积释放百分率为8%左右,而NCTD从NCTD-HACC中的累积释放百分率是35%左右。 然后,本文选用人胃腺癌细胞MGC80-3对所合成的轭合物药物进行了细胞水平的评价。MTT实验结果表明NCTD-CS和NCTD-HACC的体外抗肿瘤活性都低于小分子抗肿瘤药物NCTD,这可能与大分子药物被细胞摄取和进入细胞后释放小分子药物都需要时间有关。荧光显微镜和流式细胞仪的结果均表明MGC80-3细胞对NCTD-CS的摄取非常缓慢,而且随着NCTD取代度的提高,NCTD-CS被MGC80-3细胞的摄取越慢;MGC80-3细胞对NCTD-HACC的摄取非常快,孵育48h后,有的细胞中NCTD-HACC已经侵占了整个细胞。激光共聚焦显微镜的结果证实NCTD-CS和NCTD-HACC都是通过内吞途径进入细胞的。流式细胞仪结果表明NCTD和NCTD-CS将MGC80-3细胞阻滞在G2/M期,而HACC和NCTD-HACC则将MGC80-3细胞阻滞在S期。Hoechst33342染色法和Annexin V-FITC/PI双染法的实验结果表明NCTD、NCTD-CS、HACC和NCTD-HACC均能诱导人胃癌细胞MGC80-3发生凋亡。 最后,本文选用经典的小鼠S180移植瘤模型和小鼠EMT6移植瘤模型初步评价了所合成的大分子药物的体内抗肿瘤活性和体内安全性。以荷S180瘤小鼠为模型的初步药效学实验表明NCTD-CS尤其是N-NCTD-CS1(抑瘤率为55.49%)的体内抗肿瘤活性显著强于NCTD(抑瘤率为25.61%),NCTD-HACC和HACC的抑瘤率也明显高于NCTD,分别为42.70%和47.57%;保持NCTD给药总量不变的情况下,O-NCTD-CS1高剂量少次给药的抗肿瘤效果明显优于其低剂量多次给药的效果。H&E染色结果显示NCTD-CS和NCTD-HACC对小鼠肝肾的毒性均小于NCTD。以荷EMT6小鼠为模型的初步药效学实验结果与上述实验结果一致。以上实验结果表明本文所制备的轭合物药物可显著增强原小分子药物NCTD的抗肿瘤活性,同时降低其肝肾毒性。 综上,高载药量的NCTD-CS和NCTD-HACC轭合物是非常有效的NCTD输送系统,本文所研究的结果为进一步研究其药代动力学和安全性评价以及其它方面的应用奠定了坚实的基础。