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喜树碱(Camptothecin,CPT)和阿霉素(Doxorubicin,DOX)分别是拓扑异构酶Ⅰ和拓扑异构酶Ⅱ的抑制剂,对肿瘤细胞的增殖起到良好的抑制作用。但是,CPT和DOX都是疏水性的小分子抗癌药物,在血液循环中不稳定,对人体的毒副作用比较大,使得它们在临床上的应用受到限制。将小分子药物键合到生物相容和生物可降解的高分子载体上,构成聚合物前药体系,对于生物医药领域的发展具有十分重要的意义。近年来,研究者将聚乙二醇[Poly(ethylene glycol),PEG]和聚磷酸酯(Polyphosphoesters,PPEs)用于药物传输体系,可有效改善小分子药物的水溶性,增加结构的稳定性,降低对人体的毒副作用,延长药物在血液中的循环时间。为了提高药物在肿瘤细胞内积累,有效控制药物的释放,利用肿瘤细胞与正常细胞特殊的微环境差异,在聚合物前药中引入酸敏感和/或还原响应的官能团,制备具有刺激响应性聚合物前药,是目前该研究领域的主导方向。这类具有刺激响应性聚合物前药纳米粒子,在人体正常的生理条件(pH～7.4,GSH～2.0至20 μM)下可稳定存在,而到达肿瘤细胞内,在特殊的微环境(pH～4.5至6.5,GSH～2至10 mM)下,聚合物前药纳米粒子的结构被破坏,从而释放出药物分子,起到控制释放的目的。对于聚合物前药而言,载体的结构设计与合成对药物的控制释放起关键作用。本文采用迈克尔加成聚合和Cu(Ⅰ)催化炔基与叠氮的环加成“点击”反应(CuAAC),设计合成了两种刺激响应性聚合物前药:基于聚磷酸酯的喜树碱前药和基于PEG的阿霉素前药,对其化学结构进行表征,并从生物应用方面进行研究。本文的研究内容主要分为两个部分:(1)基于聚磷酸酯的还原响应性喜树碱前药P(EAEP-PPA)-g-ss-CPT的制备、表征以及性能研究本文联合使用迈克尔加成聚合法和CuAAC“点击”化学反应法成功制备了还原响应性喜树碱前药P(EAEP-PPA)-g-ss-CPT。首先,将不饱和的磷酸酯单体(EAEP)与炔丙胺(PPA)进行迈克尔加成聚合,得到侧链含有炔基的聚磷酸酯P(EAEP-PPA);随后,通过“点击”反应将含有二硫键和叠氮基团的喜树碱衍生物CPT-ss-N3与聚磷酸酯P(EAEP-PPA)侧基的炔基键合,得到聚合物前药P(EAEP-PPA)-g-ss-CPT。利用核磁共振波谱(1HNMR、31PNMP、13CNMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外光谱(UV-Vis)和高效液相色谱(HPLC)对聚合物及前药进行分析,验证聚合物前药已经被成功制备。利用动态光散射(DLS)和透射电子显微镜(TEM)分别对前药纳米粒子的粒径大小以及组装形貌进行测试。同时,利用DLS测试了纳米粒子在不同环境下的稳定性以及从体外药物累计释放的研究验证胶束具有还原响应性特点。细胞毒性实验表明,聚磷酸酯具有良好的生物相容性,并且,键合上CPT的聚磷酸酯前药可以有效地抑制人的宫颈癌细胞(HepG2)的生长。体外细胞内吞实验也证明了纳米级的聚合物前药胶束可以有效地被HepG2细胞细胞摄入,释放出药物CPT。(2)基于聚乙二醇的还原/pH双重响应性阿霉素前药DOX-hyd-poly(SS-alt-A)-hyd-DOX的制备、表征以及性能研究采用高效的CuAAC“点击”化学方法,合成了具有还原和pH双重响应的阿霉素前药DOX-hyd-poly(SS-alt-A)-hyd-DOX。首先,分别对聚乙二醇(PEG)进行缩醛基(-a-)和叠氮基(N3-)封端的修饰,得到N3-a-PEG-a-N3。对二硫代二丙酸进行炔基(CH≡C-)封端的修饰,得到B-ss-B。将二者通过CuAAC“点击”聚合得到炔基封端的聚合物poly(SS-alt-A);其次,通过CuAAC“点击”化学反应将含腙键(-hyd-)的阿霉素衍生物(N3-hyd-DOX)连接在聚合物poly(SS-alt-A)的两端,得到阿霉素前药DOX-hyd-poly(SS-alt-A)-hyd-DOX。利用核磁共振波谱(NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外光谱(UV-Vis)对合成的产物进行结构表征。所制备的两亲性的聚合物前药在水溶液中可自组装形成胶束,并在高浓度下聚集成纳米粒子。用动态光散射(DLS)测试了纳米粒子的粒径大小和粒径分布,用透射电子显微镜(TEM)观察了冻干纳米粒子的形貌。DLS测试了在不同的酸环境和还原环境下,粒子的粒径随时间的变化趋势。体外药物释放实验的结果也进一步验证了聚合物前药纳米粒子具有药物控制释放特点。此外,通过细胞毒性实验(MTT)和细胞内吞实验,研究了DOX-hyd-poly(SS-alt-A)-hyd-DOX前药纳米粒子的抗肿瘤治疗效果。