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恶性肿瘤已然成为严重威胁人类生命和健康的一大杀手,化学药物治疗是目前临床上癌症综合治疗中的主要手段。然而传统化疗药物存在水溶性差、缺乏选择性、半衰期短等问题,从而引起严重的毒副作用;且化疗药物的长期使用还会诱发肿瘤细胞对化疗药物产生耐药性,从而导致化疗效果大打折扣。针对这些弊端,基于高分子聚合物纳米载体的药物递送系统受到越来越多研究者的关注。其中,超支化聚缩水甘油醚(HPG)及其衍生物因具有易被修饰改性、水溶性好、稳定性高以及优于聚乙二醇的生物相容性等优势,在药物递送方面具有广阔的前景和良好的应用价值。在本论文中,我们基于HPG衍生物构建药物和基因共递送载体及逆转肿瘤多药耐药药物载体用于肿瘤的治疗。分为以下三部分:(1)化疗药物和基因的联用应用于癌症治疗不仅能够大大减少化疗药物的使用量从而降低毒副作用以及避免肿瘤细胞产生多药耐药性,而且可以弥补单独使用基因治疗因转染效率低引起的治疗效果差。然而如何设计构建具有高基因转染效率和低细胞毒性的合适载体仍是药物和基因共递送策略中的关键问题。本研究中,为实现多烯紫杉醇(DOC)和MMP-9 shRNA质粒(pMMP-9)有效进入肿瘤细胞,通过点击化学方法将叠氮化两亲性超支化聚合物(HPG-C18)与含端炔基的树枝状聚赖氨酸(PLLD)偶联,得到一类以HPG-C18为核、以PLLD为臂的星型阳离子共聚物(HPG-C18-PLLD)。该共聚物可与DOC和pMMP-9形成纳米复合物。采用琼脂糖凝胶电泳技术、激光纳米粒度仪和透射电镜(TEM)对HPG-C18-PLLD结合DNA的能力以及复合物的粒径和电位进行表征;通过体外转染实验和western blot实验对HPG-C18-PLLD/pMMP-9体外转染效率进行考察,结果表明HPG-C18-PLLD/pMMP-9显著减少MMP-9蛋白在MCF-7细胞中的表达,表现出了良好的体外基因传递效果。凋亡实验结果显示,较单独负载DOC或pMMP-9,HPG-C18-PLLD/DOC/pMMP-9复合物有更显著促进MCF-7细胞凋亡的效果;而体内实验也表明,HPG-C18-PLLD/DOC/pMMP-9复合物对肿瘤的抑制效果更佳。(2)基于上一章的研究,为进一步实现高分子量阳离子的高效基因转染特性和低分子量阳离子的低毒特性,并根据肿瘤微环境的特点,我们首先以四臂聚己内酯(4-arms-PCL)为引发剂,引发环氧丙醇开环聚合得到两亲性的HPG衍生物(PCL-HPG),进而利用苯并咪唑(BM)对其进行修饰得到客体分子PCL-HPG-BM;并利用对甲苯磺酰氯活化β-环糊精(β-CD),然后与低分子量聚乙烯亚胺(PEI600)反应得到主体分子β-CD-PEI600;然后通过β-CD与BM的主客体组装作用得到组装体聚合物PCL-HPG-PEI600。并采用核磁共振氢谱(~1H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、荧光光谱、动态光散射(DLS)、等温滴定量热法(ITC)等手段对其物理化学性质进行表征。作为药物载体,选取阿霉素(DOX)作为模型药物,体外释药实验和体外细胞毒性实验结果表明PCL-HPG-PEI600/DOX具有pH响应性的药物释放性能以及对MCF-7细胞具有浓度依赖性的抑制作用。作为基因载体,选取pMMP-9作为模型质粒,采用琼脂糖凝胶电泳技术、激光纳米粒度仪和TEM对PCL-HPG-PEI600结合DNA的能力以及复合物的粒径和电位进行表征;体外基因转染分别考察PCL-HPG-PEI600/pMMP-9在有无血清条件下的转染效率,结果表明PCL-HPG-PEI600具有优于PEI25k的转染效率,尤其是在有血清条件下;同时PCL-HPG-PEI600/DNA复合物还具有良好的溶酶体逃逸能力。作为共递送载体,通过体外细胞毒性、划痕、transwell等实验证实,PCL-HPG-PEI600/DOX/pMMP-9共递送体系能有效抑制MCF-7细胞的增殖和迁移,治疗效果明显高于单独给药或单独给基因体系。此外,细胞内吞途径的研究发现PCL-HPG-PEI600/DOX/pMMP-9复合物以网格蛋白介导细胞内吞途径占主导地位。最后,进一步构建了小鼠荷瘤模型,研究了PCL-HPG-PEI600/DOX/pMMP-9共递送体系对肿瘤的治疗效果,结果同样表明PCL-HPG-PEI600/DOX/pMMP-9具有最佳的抗肿瘤效果。随后还通过细胞毒性、血液相容性及体内毒性实验证实PCL-HPG-PEI600具有良好的生物相容性。(3)肿瘤多药耐药的产生极大地限制了化疗药物在肿瘤治疗中的应用,也是当前亟待解决的医学难题。为克服肿瘤多药耐药,提高化疗效果,本研究基于上一章合成的两亲性超支化聚合物PCL-HPG,通过引入聚乙二醇维生素E琥珀酸酯(TPGS)和叶酸(FA)分子,得到同时具有肿瘤靶向性及逆转肿瘤耐药性的聚合物PCL-HPG-TPGS-FA,并通过~1H NMR、DLS、TEM等手段对其物理化学性质进行表征。选取DOX作为模型药物,考察了PCL-HPG-TPGS-FA/DOX在磷酸盐缓冲液(PBS)和含有10%血清(FBS)的PBS中7天内的稳定性,结果显示PCL-HPG-TPGS-FA/DOX的平均粒径和粒径分布没有发生明显变化,说明PCL-HPG-TPGS-FA/DOX能够在长时间内保持良好的稳定性。以耐药肿瘤细胞MCF-7/ADR为细胞模型,考察了PCL-HPG-TPGS-FA/DOX逆转肿瘤多药耐药的能力,结果表明PCL-HPG-TPGS-FA/DOX可显著增强对MCF-7/ADR细胞的毒性作用。采用流式细胞仪(FCM)和激光共聚焦显微镜(CLSM)证实了PCL-HPG-TPGS-FA具有肿瘤靶向性且可有效增加DOX在MCF-7/ADR细胞中的蓄积。并通过线粒体膜电位和ATP含量的检测对耐药机制进行初步探究,结果提示PCL-HPG-TPGS-FA之所以具备逆转耐药性可归因于TPGS通过下调线粒体膜电位,影响ATP酶的构象和活性,从而抑制P-gp对药物的外排作用。最后,通过小鼠荷瘤模型对PCL-HPG-TPGS-FA/DOX的体内抗耐药肿瘤疗效进行研究,结果表明PCL-HPG-TPGS-FA/DOX具有较好的逆转肿瘤耐药能力,能有效抑制肿瘤生长。此外,还通过细胞毒性、血液相容性及体内毒性实验证实PCL-HPG-TPGS-FA具有良好的生物相容性。