神经胶质瘤简称为胶质瘤,是发生于神经外胚层最常见的神经系统肿瘤。根据胶质瘤的组织病理学特征世界卫生组织(WHO)将其分成四级,其中Ⅰ级和Ⅱ级胶质瘤为低级脑胶质瘤；Ⅲ级和Ⅳ级为高级脑胶质瘤。低级脑胶质瘤血脑屏障(BBB)相对保持完整。由于BBB的存在,使得低级脑胶质瘤尤其是Ⅱ级胶质瘤的临床化疗效果不理想。当胶质瘤由低级发展到高级,在瘤体内会有渗漏性的新生血管生成；同时由于肿瘤的生长破坏了原有的脉管系统,被胶质瘤浸润的瘤周边脑组织也表现出BBB不同程度的缺陷,从而使得将化疗药物在全身给药后在一定程度上能够到达恶性脑肿瘤组织；然而恶性脑胶质瘤的肿瘤细胞排列致密,组织间隙压力大,缺氧,酸性pH,在脑胶质瘤细胞与新生脉管之间存在着100μm以上的物理距离,有些区域甚至缺乏新生血管,在渗漏性的BBB和新生血管与恶性脑肿瘤组织之间形成了胶质瘤化疗的另一屏障,即血-脑胶质瘤屏障(BBTB),BBTB的存在极大地限制了药物向恶性胶质瘤内部的渗透和累积。就脑胶质瘤的靶向治疗而言,应综合以上高级和低级脑胶质瘤的不同生理和病理学特征,采用不同的靶向策略以期增加化疗药物对脑胶质瘤的治疗效果。本课题以紫杉醇(PTX)为模型药物,选择生物可降解且生物相容性好的新型两亲性嵌段共聚物(PEG-PTMC)为载体材料构建纳米递药系统。该纳米递药系统可以延长PTX在体内的循环时间,可通过恶性胶质瘤的EPR效应被动靶向到肿瘤组织。同时,针对高级和低级脑胶质瘤的不同细胞生物学和分子生物学特征,本课题采用不同的靶向功能小分子对纳米递药系统进行修饰构建了两种靶向递药系统：对于高级脑胶质瘤,本研究中将高靶向性的c(RGDyK)肽修饰在纳米粒的PEG外壳上,通过恶性胶质瘤细胞和肿瘤新生血管内皮细胞胞外基质中高表达的整合素αvβ3受体介导增加药物向脑胶质瘤内部的渗透和累积能力,在一定程度上克服BBTB对恶性脑胶质瘤化疗的阻碍；对于低级脑胶质瘤尤其是Ⅱ级脑胶质瘤,本研究中将氨基己糖链接到纳米粒表面,借助BBB上高表达的己糖转运体亚型Ⅰ (GLUT Ⅰ)和恶性胶质瘤细胞表面高表达的己糖转运体亚型Ⅲ(GLUT Ⅲ)的主动转运实现低级胶质瘤的双级靶向递药,以期增加PTX抗低级别脑胶质瘤的药效。通过本研究可为脑胶质瘤的分级靶向治疗提供一定的参考和实验依据。本文第一部分中,通过开环共聚法合成了系列不同分子量的MPEG-PTMC嵌段共聚物,采用乳化溶剂蒸发法制备PEG-PTMC共聚物纳米粒。并以纳米粒粒径为考察指标,对聚合物的分子量进行了初步筛选；以包封率和载药量为考察指标,筛选了载药纳米粒的较优处方。结果显示以MPEG3k-PTMC6k共聚物制得的纳米粒粒径在67nm左右,对脑胶质瘤的被动靶向性具有一定的优势；载药共聚物纳米粒的较优处方为载体材料和PTX的比例为40mg:2.8mg,此时DLC%为6.17%,EE%为94.3%；载PTX纳米粒的平均粒径约为70.2nm,形态呈圆球状,大小较均一,纳米粒载药前后的表面电荷没有显著变化；DSC分析表明PTX以无定形分子或固态溶液形式分散在共聚物骨架中；载PTX共聚物纳米粒具有一定的缓释效应；载药纳米粒对恶性胶质瘤细胞U87MG的细胞毒性优于或相当于Taxol注射液；另外,该共聚物纳米粒具有一定的长循环作用,并且能够通过EPR效应被动靶向到恶性脑胶质瘤组织,微透析实验显示PTX共聚物纳米粒组胶质瘤组织细胞间液中游离PTX的AUC是Taxol溶液剂的2.17倍,存在显著性差异。本文第二部分中,采用开环聚合法合成了羧基单端封端的两亲性嵌段共聚物(HOOC-PEG-PTMC),通过采用DCC和NHS活化羧基生成NHS-PEG-PTMC,并进一步将c(RGDyK)小分子肽通过酰胺键接枝到两嵌段共聚物的PEG端形成功能化的c(RGDyK)-PEG-PTMC。将功能化的c(RGDyK)-PEG-PTMC与MPEG-PTMC按质量比1：7混合,采用乳化溶剂蒸发法制备靶向纳米粒(c(RGDyK)-NP);理化性质表征显示,该靶向纳米粒与普通纳米纳米粒相比,平均粒径、ζ电位、载药量和包封率以及体外的释放行为均没有发生显著变化；分别以Coumarin6和DiR为荧光探针标记纳米粒,考察了c(RGDyK)-NP的体外靶向性、3D肿瘤球的渗透性以及体内实体瘤的靶向性：c(RGDyK)修饰的靶向纳米显著增加了U87MG胶质瘤细胞的摄取,主要由网格蛋白介导的和陷穴小泡介导的两种内吞途径入胞,通过溶酶体转运,并且其内吞可以被游离RGD多肽抑制。通过U87MG细胞毒、细胞周期、细胞凋亡、微管蛋白的免疫荧光分析等实验表明c(RGDyK)修饰的纳米粒显著增大了PTX对恶性脑胶质瘤细胞的抑制作用。U87MG细胞3D肿瘤球实验结果表明c(RGDyK)-NP/PTX递药系统对恶性脑胶质瘤具有更好的主动靶向性,可显著增强了纳米粒对实体肿瘤的渗透能力和对肿瘤球生长的抑制能力。小动物活体成像和脑组织的冰冻切片实验均证明在纳米粒表面修饰c(RGDyK)可明显增加其在体内胶质瘤的蓄积。体内药效学研究表明c(RGDyK)-NP/PTX靶向递药系统对恶性脑胶质瘤具有更好的治疗效果。第三部分中,针对低级胶质瘤药物化疗中存在的药物“入血难入脑,入脑不入瘤”的窘境。本研究以己糖小分子修饰共聚物纳米粒构建了一种新型的双靶向递药系统,使其既可以透过BBB又可以靶向于胶质瘤。将Glu-PEG-PTMC和MPEG-PTMC按照比例1：9混合制备靶向纳米粒(Glu-NP),载PTX的Glu修饰的共聚物纳米粒(Glu-NP/PTX)的平均粒径为71.24±0.23nm、ζ电位为-8.12±2.75mV、DLC%和EE%分别为6.52%±0.25%和94.8%±2.3%,与普通纳米粒相比,均没有显著性差异；以RBITC标记共聚物材料制备荧光探针标记纳米粒,考察Glu-NP的对脑微血管内皮细胞和胶质瘤细胞的体外靶向性、3D肿瘤球的渗透性；以DiR为荧光探针标记纳米粒,考察纳米粒子的体内靶向性。通过bEnd.3细胞定性定量摄取考察和脑组织的冰冻切片研究发现Glu修饰的NP可借助己糖转运体的主动转运功能实现一定的脑靶向性；通过RG-2细胞对纳米粒子的定性定量摄取、细胞毒以及微管蛋白的免疫荧光分析等实验表明Glu的修饰显著增大了胶质瘤细胞对纳米粒的摄取。以上实验均说明Glu修饰的聚合物纳米粒对脑微血管内皮细胞和胶质瘤细胞均具有一定的靶向作用。为验证Glu-NP的体外双靶向作用,实验中成功构建了bEnd.3细胞单层与3D肿瘤球共培养模型,结果显示Glu-NP可跨bEnd.3单层细胞,并渗透转运进入肿瘤球的内部。为了进一步验证Glu-NP的体内双靶向作用,研究中成功构建了荷RG-2原位胶质瘤的裸鼠模型,活体成像实验结果表明普通纳米粒和游离的荧光探针DiR均未见在脑胶质瘤部位富集,说明普通纳米粒和游离的荧光探针DiR均不能透过BBB入脑,同时也说明该模型没有破坏BBB,适用于低级脑胶质瘤的靶向递药研究；而Glu-NP能够透过BBB并靶向到胶质瘤部位,说明其具有一定的体内双级靶向作用。体内药效学研究也表明Glu-NP/PTX靶向纳米递药系统可显著提高PTX对低级脑胶质瘤的治疗作用。第四部分中,对共聚物纳米粒的药动学特征和体内安全性进行了初步考察,结果显示,NP/PTX、Glu-NP/PTX和c(RGDyK)-NP/PTX的体内长循环效果均显著优于Taxol组。药动学参数分析显示,NP/PTX、Glu-NP/PTX和c(RGDyK)-NP/PTX组的AUCo-t分别是Taxol组的4.73倍、4.48倍和4.70倍(P<0.01)；体内平均滞留时间(MRT)分别是Taxol组的5.85倍、5.34倍和5.61倍(P<0.01)；清除率(CL)相对于Taxol组均显著降低t(P<0.05)。NP/PTX的体内长循环效果略优于Glu-NP/PTX和c(RGDyK)-NP/PTX,但各药动学参数均无显著性差别(P>0.05),说明在纳米粒表面适度修饰功能小分子(c(RGDyK)或Glu)后,没有改变纳米粒子的体内药动学行为,仍具有较好的长循环作用。病理学切片观察、血液学检查和肝肾功能检查结果表明靶向功能小分子修饰的纳米粒未显示体内毒副性,仍是安全的载体。