纳米给药系统在靶细胞内的转运和动力学过程对药效的发挥至关重要,而目前对此过程研究较少,缺少细胞水平的药物动力学研究。本文主要从细胞摄取动力学、细胞摄取机制、纳米给药系统胞内转运过程、细胞消除动力学、体外抗肿瘤活性等几方面较为系统地研究了几种代表性的纳米给药系统携载疏水性或亲水性小分子药物进入肿瘤细胞及后续的胞内转运过程。比较了它们的细胞递药特点,并研究处方因素对亚微乳细胞转运的影响和脂质体表面修饰引起的细胞与体内过程的变化。本文首先选用荧光探针6-香豆素作为模型药物,研究了疏水性药物经纳米给药系统的传递在HeLa细胞中的转运过程。制备了粒径相似、电位相近、载药量相当的脂质体(大豆磷脂／胆固醇,SPC/CH)、纳米粒(聚乳酸羟基乙酸,PLGA)和亚微乳(脂肪乳)。激光共聚焦显微镜观察发现三种给药系统所递送的6-香豆素在胞内分布与溶液组无显著性差异,6-香豆素广泛分布在细胞核外的胞浆中,在核周有明显的荧光聚集。培养液中的血清成分会降低细胞摄取水平,溶液、脂质体和纳米粒组下降20～40%,乳剂组无显著性差异。细胞摄取动力学研究表明,溶液组细胞摄取最高,其胞内6-香豆素含量分别是脂质体、纳米粒和乳剂组的1.2、1.6和4倍。溶液组、脂质体和乳剂传递6-香豆素入胞速度快,1.5 h时胞内含量达到稳态。纳米粒组细胞摄取缓慢,4 h时胞内浓度仍在持续增长。撤除药液后进行细胞消除实验,荧光显微镜观察核周荧光消失,6-香豆素均匀分布在胞浆中。消除动力学曲线显示乳剂组消除行为和其它两种纳米给药系统及溶液组有显著区别。根据细胞消除前后6-香豆素的胞内分布差异,我们构建了描述细胞内药物消除过程的动力学模型,药物消除分为快速消除和慢速消除两相。经计算后得到的药动学参数显示,三种纳米给药系统和溶液剂的快速消除速率常数相近,脂质体和纳米粒组的慢消除速率常数和溶液剂相近。亚微乳组慢消除速率常数最小,MRT值最大,约为其它组别的2-4倍。消除动力学参数表明亚微乳有较强的胞内滞留能力。内吞抑制实验表明脂质体和纳米粒递送游离6-香豆素直接入胞。亚微乳可携载6-香豆素部分通过clathrin依赖的内吞途径入胞,引起6-香豆素的慢消除行为。本文考察了亚微乳处方因素：油相成分、表面活性剂种类、表面电荷对6-香豆素细胞摄取的影响。结果显示油相种类和Tween类表面活性剂对细胞摄取无显著影响；Span类表面活性剂可增加细胞摄取,其中以HLB值为8.6的Span 20效果最好；乳滴表面的阳离子修饰可显著增加细胞摄取,加快细胞消除,其摄取速率常数可达普通乳剂的4倍,消除速率常数是普通乳的1.5倍。内吞抑制实验说明,阳离子乳剂主要通过增加细胞膜接触提高细胞摄取。通过动物活体荧光成像系统观察,发现阳离子乳剂可加快6-香豆素在裸鼠体内的分布和消除过程。将钙黄绿素作为水溶性小分子药物模型,制备了钙黄绿素脂质体,考察了脂质体包裹对其细胞摄取及内化途径的影响。脂质体可大幅提高钙黄绿素的细胞摄取,大胞饮和clathrin介导的内吞是钙黄绿素脂质体入胞的主要途径,内化后主要聚集在溶酶体内。顺铂为常用水溶性抗癌药,在透膜过程中它具有一定的主动转运作用,研究它的纳米给药系统具有一定的意义。我们制备了粒径相近、载药量相当的顺铂中性脂质体(HSPC/CH)和顺铂-明胶纳米粒(GPs-Pt).建立了制剂中顺铂含量测定的HPLC方法和细胞内Pt含量测定的ICP-MS方法。细胞动力学研究表明,脂质体和明胶纳米粒的A549细胞摄取均不及顺铂溶液,其中纳米粒组摄取稍大于脂质体。细胞膜对明胶纳米粒有最强的吸附能力。药物消除过程使用室模型进行动力学分析：脂质体消除速率常数和溶液相似,显著小于纳米粒,脂质体的胞内滞留能力远高于纳米粒,MRT约为纳米粒组的3倍。这可能和脂质体实现了胞内药物释放,而纳米粒难于释放、易于被外排有关。细胞内顺铂AUC顺序排列为：溶液>脂质体>纳米粒。随后的MTT实验结果与AUC一致,顺铂脂质体的抗肿瘤活性远高于顺铂明胶纳米粒,IC50稍高于药物溶液。内吞机制研究表明,顺铂脂质体通过clathrin介导的内吞途径和大胞饮进入A549细胞,二者内化量相当。顺铂明胶纳米粒主要通过clathrin介导的内吞入胞,少量被大胞饮。这些结果显示,纳米给药系统并不一定能有助于具有主动转运机制的水溶性药物的细胞转运。鉴于脂质体并不能促进顺铂被细胞摄取,我们研究了脂质体表面修饰对细胞摄取及细胞内行为的影响。我们尝试将基因转染试剂聚乙烯亚胺(PEI)引入抗肿瘤药物的脂质体给药系统中,用合成的两亲性阳离子聚合物(聚乙烯亚胺-胆固醇)修饰顺铂中性脂质体表面,制备了顺铂阳离子脂质体。比较了阳离子脂质体、中性脂质体和顺铂溶液在细胞水平和整体动物水平上药物转运和抗肿瘤效果的差异。细胞摄取结果显示,脂质体表面的阳离子修饰可显著提高A549细胞对普通脂质体的摄取和细胞膜吸附,细胞和细胞内的Pt含量分别是中性脂质体的9倍与6.5倍。与顺铂溶液组相比,阳离子组细胞与胞内Pt水平也有显著提高(p<0.01),分别提高了5倍与3倍。与此同时,PEI-Chol的阳离子修饰也改变了脂质体的入胞方式。中性脂质体内吞依赖clathrin介导的内吞和大胞饮,阳离子脂质体依赖clathrin介导的内吞、caveolae介导的内吞和大胞饮。激光共聚焦显微镜证实阳离子脂质体可递送药物到达溶酶体以外的细胞结构,从而避免内体／溶酶体系统对药物的降解和破坏。体外抗肿瘤(MTT)实验证明,顺铂阳离子脂质体不仅可显著提高中性脂质体的抗肿瘤活性,其IC50还小于药物溶液。荷瘤小鼠抑瘤实验与细胞实验结果显示了高度相关性。阳离子脂质体表现出比未修饰的中性脂质体更强的抗肿瘤活性,其活性与顺铂溶液相当,但是阳离子脂质体可有效降低顺铂溶液的毒性,提高用药安全性。脂质体用阳离子聚合物聚乙烯亚胺修饰后,可在细胞水平增加水溶性抗肿瘤药物的活性。该方法可以为抗肿瘤药物脂质体的设计提供新思路。综上所述,纳米给药系统对药物细胞内转运的影响与药物性质有关,对于象6-香豆素和顺铂一样的具备高跨膜能力的亲脂性药物和具备一定主动转运能力的水溶性药物而言,纳米给药系统不一定有利于药物的细胞内转运。不同给药系统传递的疏水性药物在胞内滞留能力不同,亚微乳有助于提高药物的胞内滞留时间。脂质体能促进水溶性药物被细胞摄取的速率,但能抑制具有主动转运机制药物的细胞摄取。纳米颗粒进入细胞后,药物的胞内释放对药效的发挥极为重要,高摄取的制剂并不意味高抗肿瘤活性。纳米给药系统的种类和构成可影响载体的内吞途径和胞内的转运过程,最终引起细胞动力学的改变。本文在细胞水平研究纳米给药系统转运的药物动力学,可为新型给药系统的合理选择和开发设计提供一定的理论基础。