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10-羟基喜树碱(10-hydroxycamptothecin,简称HCPT)是一种非离子型疏水性抗肿瘤药物,具良好的抗癌活性,但因水溶性差、分子结构不稳定(活性内酯环结构在碱性介质中水解形成非活性羧酸盐型结构)和毒副作用大等问题而影响其临床应用效果。研制HCPT控释体系如“无机纳米杂化物”和“水溶性聚合物偶联物前体药”等是提高其疗效的有效途径。层状金属氢氧化物(Layered metal hydroxides,LMHs),包括层状双氢氧化物(Layered double hydroxides,LDHs)和层状氢氧化物盐(Layered hydroxide salts,LHSs),是近期备受关注的新型药物载体。药物分子可插入其层间形成药物-LMH纳米杂化物,达成对药物的有效控释,被认为是一类极具应用潜能的药物输送-控释体系。但存在两个亟待解决的问题:其一,非离子型疏水性药物插层(负载)困难,而绝大多数抗癌药物是非离子型疏水性的;其二,药物-LMH纳米杂化物在水介质中分散性极差,聚集很严重,限制其临床应用。探索研究提高非离子型疏水性药物负载量以及改善药物-LMH纳米杂化物水分散稳定性的方法和技术,对LMH基药物输送-控释体系的研发具有重要意义。水溶性聚合物偶联疏水性药物构建双亲性前体药(Amphiphilicprodrugs)是近期研究热点之一,已发现其在水介质中的自组装体结构与其药效密切相关。但目前对其自组装行为认识还很肤浅,特别是报道的自组装体多为纳米粒(或胶束),只有一篇报道涉及囊泡结构(实际上所报道的很多纳米粒可能具有囊泡结构,只是未深入探究其结构而简单归为纳米粒),而囊泡膜结构因与细胞膜结构相似,故作为药物输送体系具独特优势。合成新的双亲性前体药物分子,系统考察其自组装行为,探究其自组装体结构特别是囊泡结构形成的可能性,阐释其构效关系等,是一个具重要意义的研究课题。本文以HCPT为非离子疏水性药物模型,以Mg-AlLDHs和氢氧化锌硝酸盐LHSs为LMHs载体,采用“阴离子胶束增溶药物”(可称“药物修饰”)结合“共组装”或“共沉淀”法,制备了 HCPT插层LMHs(HCPT-LMH)纳米杂化物,考察了其载药量,以探索实现HCPT有效负载的方法和技术;采用脂质体(Liposomes,LSs)包覆修饰HCPT-LMH纳米杂化物制备了纳米复合物,记为(HCPT-LMH)@LS,考察了其水分散稳定性,以探索改善纳米杂化物水分散稳定性的有效路线。以聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)为亲水性聚合物模型,通过酯化反应合成了 PEG偶联HCPT前体药物(PEG-bi(COO-HCPT)),系统考察了其表面活性、聚集行为和药物释放行为等,特别是探究了其自组装体结构,以期加深对双亲性前体药物聚集行为的认识,为高效前体药物的研制提供依据。采用细胞试验对所制备的载药体系细胞毒性进行了初步评价,以探讨其构效关系,考察其临床应用前景。本文主要研究内容和结论:(1)HCPT插层LDHs纳米杂化物的制备、修饰、表征及性能采用“药物修饰”结合“共组装”法制备了 HCPT插层Mg3Al-N03LDHs纳米杂化物。先把HCPT增溶到阴离子活性物胆酸钠(Sodium cholate,Ch)胶束中,再与预先剥离的Mg3Al-NO3LDH单层纳米片(Single-layernanosheets)共组装,制备了 HCPT插层LDHs纳米杂化物,记为HCPT-Ch-LDH。对其化学组成、晶体结构及形貌等进行表征。以大豆卵磷脂及胆固醇为膜材料,用逆向蒸发法对所得纳米杂化物进行脂质体包覆修饰,制备纳米复合体,记为(HCPT-Ch-LDH)@LS,考察其水分散稳定性和药物缓释行为。结果表明,HCPT-Ch-LDH纳米杂化物的载药量高达～15.8 wt%,实现了 HCPT的有效负载;(HCPT-Ch-LDH)@LS纳米复合体在水介质中具有良好的水分散稳定性,特别是冻干复合体样品在水中再分散后,其平均粒径可小于200 nm,满足注射制剂的要求;脂质体包覆修饰还可改善纳米杂化物的药物缓释性能;(HCPT-Ch-LDH)@LS纳米复合体的药物释放过程符合准二级动力学模型,颗粒内部扩散为限速步骤。药物修饰-共组装法可达成非离子型疏水性药物在LDHs上的有效负载(插层),脂质体包覆修饰是改善纳米杂化物分散稳定性的有效途径。(2)HCPT插层LHSs纳米杂化物的制备、修饰、表征及性能采用“药物修饰”结合“共沉淀”法制备HCPT插层氢氧化锌硝酸盐(Zn5(OH)8(NO3)2·2H20)LHSs 纳米杂化物。在 HCPT-Ch 胶束存在下,将 Zn(NO3)2溶液和NaOH溶液混合,通过共沉淀制备HCPT-Ch-LHS纳米杂化物,并对其化学组成、晶体结构和形貌等进行表征。采用脂质体包覆修饰纳米杂化物,制备(HCPT-Ch-LHS)@LS纳米复合物,考察其水分散稳定性和药物缓释行为。结果HCPT-Ch-LHS纳米杂化物载药量达～11.6wt%,表明药物修饰-共沉淀法也可实现非离子型疏水性药物在LDHs上的有效负载;脂质体包覆修饰可明显改善其水分散稳定性和药物缓释效果。(HCPT-Ch-LHS)@LS的药物释放明显变化部分的过程复合准一级动力学模型,颗粒内部扩散为其限速步骤。与LDHs基纳米复合体相比,所制备的LHSs基纳米复合体在载药量和水分散稳定性与之相近,但药物缓释效果更好。目前对LDHs研究很多,而对LHSs研究目前相对较少。本研究结果表明,与LDHs一样,LHSs也是有发展前景的药物载体。(3)PEG偶联HCPT前体药合成、表征及聚集行为通过聚乙二醇二羧基醚(PEG-biCOOH)的两个端羧基与HCPT的10位羟基(10-OH)间的酯化反应,将两个疏水HCPT分子通过酯键键合到亲水PEG链的两端,成功合成出双亲性PEG偶联HCPT前体药,记为PEG-bi(COO-HCPT),并对其进行了表征。系统研究了其表面活性和聚集行为,特别探究了其聚集体结构,考察了其药物释放行为。结果表明,该前体药物的载药量高达～52.7wt%,且可显著增强HCPT水溶性,在水中的溶解度从～1.41 μmol/L增大至～2.04 mmol/L。PEG-bi(COO-HCPT)具有良好的表面活性,临界胶束浓度(CMC)约为0.38 mmol/L。有趣的是,PEG-bi(COO-HCPT)在水介质中可自组装形成～130nm的囊泡结构,其临界囊泡浓度(CVC)约为23 μmol/L。PEG-bi(COO-HCPT)具较好的药物缓释性能,其药物释放变化过程符合准二级动力学模型。本研究加深了对双亲性前体药物聚集行为的认识,也证明了 PEG偶联是改善疏水性药物性能的有效途径之一。(4)细胞毒性评价采用MTT法,以人类非小细胞肺癌细胞(A549 NSCLC)、人类肝癌细胞(HepG2)和人脐静脉内皮细胞(HUVEC,正常细胞)为模型细胞,系统考察了所合成PEG-bi(COO-HCPT)及原料药HCPT的细胞毒性,亦考察了所合成三种载药体系 HCPT-Ch-LDH、(HCPT-Ch-LDH)@LS 和 PEG-bi(COO-HCPT)对 A549 NSCLC细胞的毒性评价,同时考察了所用载体LDHs、Ch和PEG-biCOOH的细胞毒性。结果表明,所用载体均具较好的细胞相容性,为理想药物载体。所合成的三个载药体系 HCPT-Ch-LDH、(HCPT-Ch-LDH)@LS 和 PEG-bi(COO-HCPT)均表现出明显的细胞毒性,孵育48 h对A549 NSCLC细胞系的IC50值分别约为1.48、1.32和0.324 μg/mL,明显低于原料药HCPT的值(～27.5 μg/mL)。三种载药体系的细胞毒性大小顺序为:PEG-bi(COO-HCPT)>>(HCPT-Ch-LDH)@LS>HCPT-Ch-LDH。双亲性PEG-bi(COO-HCPT)前体药自组装形成的囊泡结构,似乎对细胞毒性具重要作用。另外,PEG-bi(COO-HCPT)对正常细胞(HUVEC)的毒性明显低于对癌细胞(NSCLC和HepG2)的毒性,这对其实际应用具重要意义。总之,脂质体包覆修饰药物-LDHs纳米杂化物和聚合物偶联双亲性前体药,是增强疏水性药物抗癌活性的有效途径。