脂质体阿霉素(Doxilò)于1995年被美国食品与药物管理局(FDA)批准上市用于HIV相关的卡波济肉瘤、卵巢癌和多发性骨髓瘤的治疗,成为首个被FDA批准的纳米药物。自从第一个聚合物胶束纳米药物Genexol-PMò(载紫杉醇的聚乙二醇-聚丙交酯胶束)在韩国被批准用于乳腺癌、肺癌和卵巢癌的治疗以来,研究者们推动了越来越多的聚合物纳米药物如NC-6004、NK-911和BIND-014等进行临床试验,并取得了阶段性成果。临床试验结果表明,纳米载体不但可增溶抗癌药物、延长药物的血液循环半衰期,还可降低药物免疫原性、改善药物的体内分布、提高药物的治疗效果。然而,纳米药物还受到许多的挑战:(i)经静脉注射后,纳米药物因在血液中大量稀释及与血液中蛋白相互作用等发生解离或聚集,导致药物过早释放,造成肿瘤靶向性降低、疗效降低;(ii)纳米载体外层的PEG或葡聚糖等亲水壳的屏蔽作用使其在肿瘤细胞的内吞量减少;或(iii)进入肿瘤细胞后,纳米药物在细胞内的药物释放缓慢/不完全,导致药物浓度过低等。论文第一章对纳米药物肿瘤治疗的研究现状、挑战以及肿瘤治疗中理想纳米载体的设计原则和最新进展进行了综述。为了得到肿瘤治疗效果优异、无/小毒副作用的纳米药物,本文各个章节分别针对以上的一个或多个问题来设计解决方案。众所周知,细胞质和细胞核中谷胱甘肽的浓度为2-10 m M,远高于体液和正常细胞外基质的浓度(2-20mM),且其在肿瘤组织中的浓度比正常组织至少高4倍。因此,为了促进肿瘤细胞内吞和细胞内药物的快速释放,本论文第二章设计和制备了表面偶联半乳糖(Gal)、还原敏感壳可摒弃的聚乙二醇-SS-聚己内酯(Gal-PEG-SS-PCL)生物可降解聚合物胶束纳米药物,用于主动靶向肝癌细胞和癌细胞内阿霉素(DOX)的快速释放。聚合物自组装得到的胶束纳米药物粒径很小(约58纳米),且具有明显的还原敏感性,在脱唾液酸糖蛋白受体(ASGP-R)过表达的肝癌细胞Hep G2中体现了显著的靶向性和增强的抗肿瘤活性。据报道,约85%的癌症源于慢性炎症刺激,炎症细胞产生的多种细胞因子、活性氧等导致细胞反复坏死、再生、恶化而形成肿瘤并不断发展,故大部分肿瘤都伴随有炎症。为了拓展还原敏感、壳可摒弃的肿瘤靶向胶束纳米药物的应用,第三章设计合成了炎症靶向、还原敏感壳可摒弃的树枝状聚甘油硫酸盐-SS-PCL(d PGS-SS-PCL)的生物可降解胶束纳米药物用于炎症相关的肿瘤靶向药物运载、细胞内快速释放和高效治疗。其中,d PGS分子在体内外均无毒、含有许多阴离子,对L-选择素具有高结合能力,因而具有高抗炎症能力。d PGS-SS-PCL自组装得到的纳米药物粒径为65纳米,具有明显的还原敏感性,血液循环的消除相半衰期t1/2为2.83小时(自由DOX:0.19小时)。载近红外荧光分子DIR的该胶束经尾静脉注射到裸鼠体内后,在肿瘤部位的富集量比非还原敏感的d PGS-PCL胶束明显高得多。载DOX的d PGS-SS-PCL胶束基本能抑制荷乳腺癌MCF-7裸鼠的肿瘤的生长,而对裸鼠体重没有影响,对正常器官如心和肝损伤很小。裸鼠对该载药胶束的最大耐受剂量大于30 mg/kg。综上两例,肿瘤特异性靶向、还原敏感壳可摒弃胶束纳米药物在肿瘤靶向治疗中具有应用潜力。据文献报道,细胞的内涵体/溶酶体(p H 4.0-6.0)和肿瘤组织(p H 6.5-7.2)具有弱酸性,和体液及细胞外(p H 7.4)有明显差异。第四章就是利用这一特征来实现肿瘤细胞内抗癌药物的快速释放。我们设计和制备了p H敏感、肿瘤特异性的基于透明质酸-树枝状聚甘油-紫杉醇的前药胶束纳米药物(HA-d PG-PTX-M)用于CD44受体过表达的MCF-7细胞的主动靶向药物运载和治疗。其中,PTX通过p H敏感的乙缩醛键连接到d PG的末端。HA是水溶性优异的天然多糖,与多种肿瘤细胞和肿瘤干细胞表面过表达的CD44受体有高结合能力。制备的以HA为外壳的酸敏感紫杉醇前药胶束HA-d PG-PTX-M的载药量可达20.3 wt.%,粒径为155纳米,具有显著的内涵体p H激发的PTX释放的性质。活体研究表明,该纳米药物在裸鼠中血液循环消除相半衰期t1/2为4.32小时(Taxol为0.23小时),尾静脉注射12小时后PTX在肿瘤的富集量高达6.19%ID/g。尤其是,HA-d PG-PTX-M可完全抑制MCF-7肿瘤的生长而无毒副作用,在给药55天内裸鼠存活率为100%。裸鼠对其最大耐受剂量大于100 mg/kg(Taxol耐受剂量:20 mg/kg)。这些结果表明,以HA为亲水性外壳、内涵体酸敏感的该前药胶束对CD44受体过表达的肿瘤的高效靶向治疗极具应用潜力。为了进一步推进HA纳米药物在靶向治疗CD44受体过表达的肿瘤方面的应用,第五章设计制备了基于全天然成分的、还原敏感可逆交联的透明质酸-赖氨酸-硫辛酸(HA-Lys-LA)纳米药物用于耐药性MCF-7/ADR肿瘤的治疗。体内研究结果令人鼓舞:载DOX的HA-Lys-LA10交联纳米粒的血液循环消除相半衰期t1/2长达4.83小时,DOX在MCF-7/ADR肿瘤的富集量高达12.71%ID/g;其可抑制、甚至缩小MCF-7/ADR肿瘤,毒副作用小且在给药44天内裸鼠存活率为100%。更可贵的是,在CD44受体过表达的MCF-7肿瘤原位模型、人急性髓性骨髓瘤AML-2皮下模型和人多发性骨髓瘤LP1皮下模型中,该纳米药物均表现出极高的抗肿瘤活性、很小的毒副作用和更长的生存周期。该体系结合了透明质酸的高靶向性、硫辛酸提供的可逆交联所赋予的循环稳定性和细胞内快速释放,是最具应用前景的纳米药物之一。近红外光不仅可在时间和空间上精确控制药物的释放,而且对人体正常细胞伤害很小,组织穿透深度达10厘米。第六章探索了以有强近红外光诱导的光热效应的金棒(Au NRs)作为交联剂的生物可降解复合胶束纳米药物。PEG-PCL-LA接枝在金棒表面形成粒径均一且稳定的纳米粒,可装载DOX得到Au NR-M-DOX,后者具有明显的近红外光敏感药物释放能力。Au NR-M-DOX在近红外光照射下对MCF-7细胞的抗肿瘤活性大大增强(与自由DOX相近),对耐药MCF-7/ADR细胞也具有强杀伤能力,有力逆转了肿瘤细胞的耐药性。在此基础上,第七章进一步在该复合胶束表面偶联上靶向多肽c RGD(c RGD-HN-DOX),其可在血液中长循环(消除相半衰期t1/2为5.95小时)。在荷人脑胶质瘤U87MG的裸鼠体内研究表明,c RGD-HN-DOX结合近红外光可完全抑制肿瘤生长且毒副作用比自由DOX的低。因此,该脑癌主动靶向、金棒为交联剂的近红外光敏感的复合纳米药物为远程药物控释、肿瘤靶向治疗提供了重要平台。第八章对整个论文的工作进行了全面总结,并展望了今后可开展的工作。