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纳米给药系统由于其能增强药物的选择性、增加药物的生物利用度、减小不良反应和毒副作用，被广泛应用于抗癌药物的研究中。研究表明，细胞内液中含有较高浓度的谷胱甘肽(Glutathione，GSH)(大约2～10mM)，是细胞外液中浓度(大约2～20μM)的100～1000倍。而病变的癌细胞内GSH浓度是正常细胞的4倍。因此，谷胱甘肽作为一种理想的刺激信号应用于纳米给药系统的胞内释药。
本研究将6－巯基嘌呤(6-mercaptopurine，6-MP)的小分子前药顺－3－(9H－嘌呤－6－巯基)丙炔酸(PTA)接枝到羧甲基壳聚糖的C2－NH2上制备成PTA－g-CMCS高分子前药。该高分子前药能自组装成纳米粒，并能响应GSH的刺激而释药。它对癌细胞更为敏感，且其毒性是谷胱甘肽浓度依赖型的。本课题主要研究内容和结论如下：
(1)以两种不同分子量的壳聚糖为原料，制备了两种水溶性较好的O－羧甲基壳聚糖。同时以6－巯基嘌呤和丙炔酸为原料制备6－MP的前药PTA。以两种O－羧甲基壳聚糖为骨架材料，在EDC·HCl和NHS的催化作用下，将PTA接枝到O－羧甲基壳聚糖的C2－NH2上，合成PTA-g-CMCS两亲性高分子前药。中间产物和目标产物的结构通过红外光谱和核磁共振谱进行表征；采用核磁法和元素分析法测定目标产物中PTA的取代度。结果表明，目标产物产率为48～61％，能在pH5.0～8.0的水溶液中较好的溶解。经1H-NMR测定，PTA-g-CMCS1和PTA-g-CMCS2中PTA取代度分别为0.13和0.18，其分子结构中6-MP含量分别为8.4％和11.42％。经元素分析法测定PTA的取代度分别为0.097和0.163，6-MP的含量分别为6.73％和10.87％。
(2)研究了PTA-g-CMCS两亲性高分子前药的体外释药行为，并考察高分子前药对谷胱甘肽浓度响应释放机制。同时考察释放介质pH和高分子前药中6－巯基嘌呤含量对释药行为的影响。结果表明，在含有2μM和100μM GSH的醋酸盐缓冲溶液(pH5.6)中，分别释放了15％和23％的6－巯基嘌呤；而在含有1mM、2mM和10Mm GSH的醋酸盐缓冲溶液中，分别释放了37％、54％和75％的6－MP。微摩尔浓度和毫摩尔浓度的GSH缓冲液中，药物的释放量差别较大。PTA-g-CMCS高分子前药中6-MP的释放是GSH浓度依赖型的。同时，释放介质的pH和高分子前药中药物含量对释放行为影响不大。
(3)以PTA-g-CMCS高分子前药为基材，采用超声法构建PTA-g-CMCS纳米给药系统并对其制备条件进行优化。采用稳态荧光探针法测定两种不同药物含量的高分子前药临界胶束浓度；采用动态光散射法测定纳米粒的水力学半径及其粒度分布并测定纳米粒的zeta电势；采用透射电镜和扫描电镜观测纳米粒的形态和粒径。结果表明，超声法制备PTA-g-CMCS纳米给药系统，最佳制备条件为：介质pH5.6～7.4；PTA-g-CMCS浓度为1～4 mg/mL。超声波细胞破碎仪处理4min(输出功率100W，间歇脉冲方式：脉冲宽度2.0s，间歇时间2.0s)。PTA-g-CMCS1与PTA-g-CMCS2的临界胶束浓度分别为0.0079 mg/mL和0.02422 mg/mL。DLS测定纳米给药系统的水力学粒径介于104～285nm之间，在偏酸性缓冲溶液中粒径比偏碱性缓冲溶液中小。给药系统的聚合物分散系数较低。同时，其zeta电势介于-12.3～-20.1mV。经SEM和TEM观察，PTA-g-CMCS纳米粒呈完整的球形结构，且在偏酸性缓冲溶液中粒径比偏碱性缓冲溶液中小。
(4)对HL-60细胞和小鼠成纤维细胞L929细胞系进行了体外细胞培养，并采用MTT法研究了PTA-g-CMCS高分子前药对两种细胞的毒性。主要考察高分子前药浓度与其毒性关系，GSH作用对该高分子前药毒性的影响。结果表明，PTA-g-CMCS浓度越大，其毒性越大。对HL-60细胞的研究表明，在每个浓度梯度上，阳性对照组抑制率最大，而实验组中A组(不含额外GSH刺激)抑制率最小，B组(含额外添加GSH)抑制率介于两者之间。这说明PTA-g-CMCS高分子前药的毒性与其浓度有关，另外通过GSH刺激，发现PTA-g-CMCS对HL-60细胞的抑制作用与GSH浓度刺激有关。对小鼠成纤维细胞L929细胞系的体外毒性试验表明，PTA-g-CMCS这种高分子前药比游离的6-MP毒性更低。对比HL-60细胞和小鼠成纤维细胞L929数据可知，PTA-g-CMCS对HL-60细胞的抑制率更大。
因此，PTA-g-CMCS高分子前药能自组装成纳米粒，并能响应GSH的刺激而释药。与正常细胞相比，其对病变的癌细胞更为敏感，且其毒性是GSH浓度依赖型的。这种GSH浓度依赖型的纳米给药系统有望应用于6-巯基嘌呤的体内传递。