近几十年来,纳米药物传递系统(Nano-drug delivery system,Nano-DDS)在癌症治疗中取得了重大的研究进展,部分纳米药物制剂已经上市或正在进行临床实验。然而,这些纳米药物传递系统仍存在诸如载体结构和成分复杂,载体及代谢产物可能产生毒副作用或免疫反应,载药量较低,药物提前释放以及药代动力学批次间差异等问题,严重限制了其应用。针对这些问题,基于前药的纳米药物输送体系得到了广泛的开发与应用。其中,化疗药物通过可断裂的连接键与聚合物连接的纳米前药体系,有望实现更高效的药物输送和更精确药物释放,已经在临床癌症治疗中显示出巨大的应用潜力。制备聚合物前药时常用的聚合物有两亲性嵌段共聚物、树枝状聚合物和梳状聚合物等,这些聚合物具有大量的活性官能团用于表面修饰和负载药物。然而,这些聚合物结构复杂、合成步骤繁琐、分离纯化困难、载体可能引起毒性等一系列问题限制了它们的广泛使用。此外,一个理想的纳米药物系统需要在聚集到肿瘤部位或者被肿瘤细胞内化后立即释放装载的药物。然而,大多数疏水性药物位于自组装纳米载体的内核,因此药物释放速率和释放量受到药物与聚合物主链之间可断裂键的限制。针对这种情况,主链型线性聚合物前药获得了广泛研究,药物及其衍生物作为聚合物主链结构而不是偶连在聚合物侧基上,实现了对纳米药物载体成分的精确控制,增加了载药量,避免了药物的爆释现象。本论文中,我们以小分子抗肿瘤药物顺铂(Cisplatin)和酸敏感的原酸酯单体制备了多功能四价顺铂聚合物前药,并和另一种抗肿瘤药物阿霉素(doxorubicin,DOX)自组装得到pH/还原双敏感的聚合物前药胶束纳米协同输送体系。首先将二价顺铂氧化并进一步修饰得到了两端带有羧基的四价铂配合物(DS-CP),将其与本课题组设计的两端带有氨基的原酸酯单体(OE monomer)进行了缩聚反应,成功制备了一种pH与还原双敏感的聚合物前药,命名为P(OE DS-CP)。通过核磁(nuclear magnetic resonance,NMR)以及凝胶色谱(gel permeation chromatography,GPC)检测此聚合物的结构及分子量,结果表明P(OE DS-CP)结构正确,数均分子量(number-average molecular weight,Mn)为1.04×104。此聚合物前药可以在水中自组装为聚合物前药胶束,命名为OCM。抗肿瘤药物阿霉素(DOX)可以通过插入双螺旋DNA抑制DNA的重构或者通过抑制拓扑异构酶Ⅱ(topoisomerase Ⅱ,TOP2)的活性,可以进一步抑制顺铂损伤后的DNA修复,将DOX和顺铂联用可以克服细胞的修复机制,并在一定程度上克服癌症多药耐药性(multidrug resistance,MDR)。因此,我们将DOX与聚合物前药自组装得到纳米前药协同输送体系,命名为OCM/D。透射电镜(transmission electron microscopy,TEM)与动态光衍射仪(dynamic light scattering,DLS)结果表明,两种胶束粒子粒径分别在190 nm和210 nm左右且形貌规整,分布均一。聚合物前药胶束OCM的临界胶束浓度(critical micelle concentration,CMC)为1.02×105mg/mL,具有较长的血液循环时间。胶束稳定性实验结果表明,OCM在模拟生理条件下(生理盐水、胎牛血清、培养基、pH 7.4的磷酸缓冲盐溶液)具有很好的稳定性。通过用酶标仪检测OCM/D中阿霉素的含量,计算得出OCM/D的载药量和包封率分别在10%和70%左右。为了验证该聚合物胶束的pH和还原敏感性,分别在不同的pH值以及还原条件下检测了聚合物的体外药物释放行为,实验结果表明,OCM与OCM/D均有很好的酸敏感与还原敏感性,在微酸环境与还原条件下药物释放效率更高。通过MTT法检测了OCM与OCM/D与癌细胞共培养24 h和48 h后细胞的存活率,结果显示,两种胶束粒子均可以有效地杀死癌细胞,并呈现剂量与时间依赖的毒性,即随着对应的药物浓度的升高,细胞存活率降低,并且相同浓度下,共培养48 h后的细胞毒性大于共培养24 h的细胞毒性。通过激光共聚焦显微镜(confocal laser scanningmicroscope,CLSM)以及流式细胞仪分别定性和定量地检测癌细胞对OCM/D的摄取情况,结果表明OCM/D可以被癌细胞有效的摄取并释放阿霉素进入细胞核。体外三维培养的肿瘤多细胞球(multicellular spheroids,MCs)与两种聚合物前药胶束共培养,研究其在肿瘤细胞球中的渗透和生长抑制作用。实验结果表明,随着胶束粒子与MCs共培养时间的延长,OCM/D相比于裸药具有更好的富集和渗透能力。在3D细胞球生长抑制实验中,OCM与OCM/D相比于裸药均具有更强的生长抑制作用,且OCM/D的抑制效果最佳,进一步证明了协同给药系统的优势。建立了小鼠肝癌细胞(Hepatoma 22,H22)荷瘤小鼠模型,用于研究两种聚合物前药胶束OCM与OCM/D在小鼠体内重要器官和肿瘤内的药物分布和抗肿瘤疗效。药物分布的实验结果显示,OCM与OCM/D与裸药组相比能有效提高药物的血液循环时间和肿瘤富集。抗肿瘤结果表明,生理盐水组的小鼠肿瘤体积在实验进行9天后增长迅速,而裸药组与两种胶束粒子给药组均有不同程度的抑制作用,OCM与OCM/D的抑制率(62.82%和85.90%)高于裸药顺铂CP与CP+DOX组(28.36%和55.48%)。最后,组织病理学切片进一步评估了两种胶束粒子的毒副作用与抗肿瘤效果,结果表明,相比于生理盐水组,各给药组的肿瘤组织切片均显示了不同程度的损伤情况,并且OCM/D组的效果最明显。而裸药组对小鼠心脏以及肾脏的损伤情况明显,载药胶束粒子组的小鼠各器官组织基本正常,无损伤现象。综上所述,这种具有pH与还原双敏感响应性的四价铂聚合物前药纳米协同输送体系在癌症治疗领域有广阔的应用前景。