【摘要】：腫瘤微環(huán)境可降解和超高藥物含量的藥物遞送系統(tǒng)(Drug Delivery System,DDS)的設計與制備一直以來都是抗腫瘤藥物遞送系統(tǒng)研究領域的一個重要挑戰(zhàn)。低藥物滲漏率可以有助于減小藥物遞送系統(tǒng)的系統(tǒng)毒性,而高藥物含量可以減小藥物遞送系統(tǒng)在使用時的使用量。藥物自遞送系統(tǒng)(Drug Self-Delivery System,DSDS)的發(fā)展為實現(xiàn)更智能的給藥方式提供了新的可能性。本論文設計并合成了多種具有超高藥物含量和超低藥物滲漏率的新型聚阿霉素前藥藥物自遞送系統(tǒng)。論文從以下五個方面展開。1、利用不同的橋接片段,合成了一系列不同的阿霉素二聚體分子。以阿霉素的氨基為反應位點,可以合成得到氨基甲酸鍵連接的D-DOX_(car)和酰胺鍵連接的D-DOX_(MAH)。利用阿霉素的羰基可以制備由腙鍵連接的D-DOX_(ADH)。三種在阿霉素不同化學位點反應制備得到的前藥分子具有不同的理化性質。但均可以通過合理的良溶劑及不良溶劑的選擇并結合納米沉淀技術將阿霉素二聚體分子制備成其相應的前藥納米粒子�？刂萍{米沉淀過程中阿霉素二聚體分子在良溶劑中的濃度,可以控制前藥納米粒子的粒徑。阿霉素二聚體分子也可以被聚乙二醇修飾,并利用聚乙二醇修飾的前藥分子與阿霉素二聚體分子之間的共沉淀制備得到相應的表面聚乙二醇修飾的前藥納米粒子。通過調控納米沉淀過程中聚乙二醇修飾前藥分子與阿霉素二聚體分子的質量比,可以制備得到不同粒徑的前藥納米粒子,并實現(xiàn)對藥物含量的精確控制。該系列不同的前藥納米粒子體現(xiàn)出不同的化學反應性能和不同的分解釋放行為:D-DOX_(ADH)系列前藥納米粒子具有最高的水溶解性及分解速率;而D-DOX_(car)系列前藥納米粒子具有最慢的分解速率。該系列阿霉素二聚體藥物自遞送系統(tǒng)的制備及研究為后續(xù)聚阿霉素前藥分子的合成打下了堅實的化學合成及理論基礎。2、利用阿霉素二聚體分子D-DOX_(ADH)和D-DOX_(car)的復合,可以制備藥物釋放速率可控的阿霉素二聚體前藥藥物自遞送系統(tǒng)。對比不同D-DOX_(ADH)和D-DOX_(car)比例的前藥納米粒子(D-DOX_(mix)-1、D-DOX_(mix)-3和D-DOX_(mix)-5,D-DOX_(mix)-3a和D-DOX_(mix)-3b)的體外模擬藥物釋放實驗結果,可以發(fā)現(xiàn),慢藥物釋放速率D-DOX_(car)分子的存在影響著D-DOX_(ADH)分子的藥物釋放行為。同時,體外細胞試驗也表明,在與相同質量濃度的D-DOX_(mix)-1、D-DOX_(mix)-3和D-DOX_(mix)-5培養(yǎng)相同時間后,Hep G2細胞的存活率也隨著混合前藥納米粒子中D-DOX_(car)比例的增加而降低。該速率可控型藥物自遞送系統(tǒng)的研究為未來更精巧的藥物遞送系統(tǒng)的設計提供了新的思路。3、基于阿霉素二聚體分子的研究結果,制備了pH/GSH雙響應聚阿霉素前藥藥物自遞送系統(tǒng)PDOX_(SS)-NP。將阿霉素依次與3,3’-二硫二丙酸及己二酸二酰肼分子進行兩步縮合反應,可以高收率的制備得到聚阿霉素前藥分子PDOX_(SS)。該聚阿霉素前藥以阿霉素為聚合物主鏈結構單元,數(shù)均分子量為1.66×10~4 g/mol,藥物含量可達78%。該聚阿霉素在水中的溶解性明顯降低。PDOX_(SS)-NP在體外模擬藥物釋放實驗中60小時的藥物滲漏率僅為0.60%(pH 7.4),該特點可以有助于減小該藥物自遞送系統(tǒng)對正常生理細胞及組織的毒副作用。而在微酸環(huán)境和高GSH含量的觸發(fā)下,PDOX_(SS)-NP可以實現(xiàn)聚合物鏈的降解并釋放出阿霉素和小分子量阿霉素前藥從而體現(xiàn)抗腫瘤活性。在較低濃度的情況下,PDOX_(SS)-NP可以在36小時內完全降解。體外細胞試驗中,PDOX_(SS)-NP對腫瘤細胞Hep G2表現(xiàn)出了良好的抑制能力:與20μg/mL的PDOX_(SS)-NP共培養(yǎng)48小時后,Hep G2細胞的存活率為54.80%。4、利用馬來酸酐和己二酸二酰肼作為橋接片段,制備了得到另一種聚乙二醇修飾pH響應性聚阿霉素前藥藥物自遞送系統(tǒng)(PDOX_(MAH)-PEG-NP)。通過對PDOX_(MAH)合成方法的優(yōu)化,得到了具有較高分子量和較優(yōu)藥物釋放性能的PDOX_(MAH)-1前藥分子。依據(jù)PDOX_(MAH)-1的合成,選用D-DOX_(ADH)和DOX-ADH-DOX-PEG與MAH縮聚,一步實現(xiàn)了聚乙二醇修飾聚阿霉素前藥分子PDOX_(MAH)-PEG的合成。通過改變D-DOX_(ADH)和DOX-ADH-DOX-PEG的投料比,得到了分子量更高(3.1×10~4 g/mol)和藥物含量更高(75.42%)的聚乙二醇修飾聚阿霉素前藥分子PDOX_(MAH)-PEG_(9:1)。隨后的體外藥物釋放實驗中,PDOX_(MAH)-PEG_(9:1)-NP在pH 7.4下60小時藥物釋放率僅為4.39%,而其在模擬的腫瘤微環(huán)境中(pH5.0)60小時藥物釋放率可達39.83%,表現(xiàn)出良好的pH響應藥物釋放性能。該PDOX_(MAH)-PEG_(9:1)-NP前藥納米粒子的藥物釋放行為受到其濃度控制:當采用更低的濃度進行體外模擬藥物釋放實驗時,PDOX_(MAH)-PEG_(9:1)-NP可以在60小時內完全降解。PDOX_(MAH)-PEG_(9:1)-NP在體外細胞試驗中表現(xiàn)出良好的濃度相關腫瘤細胞抑制能力,Hep G2細胞與濃度為20μg/mL的PDOX_(MAH)-PEG_(9:1)-NP共培養(yǎng)48小時后細胞存活率減少至55.23%。5、通過改變聚阿霉素前藥分子的化學組成,成功制備了具有增強抗腫瘤能力的聚阿霉素前藥藥物自遞送系統(tǒng)P(Doxaz)-NP。通過阿霉素與水合肼及甲醛的兩步反應,簡單且高收率的制備得到數(shù)均分子量為2.1×10~4g/mol的酸敏感聚阿霉素前藥分子P(Doxaz)。P(Doxaz)-NP的藥物含量比PDOX_(SS)-NP和PDOX_(MAH)-PEG_(9:1)-NP更高,可達87.92%。該更高的藥物含量主要來源于對聚阿霉素分子結構的進一步優(yōu)化,即采用了更短的阿霉素分子間橋接片段。體外模擬藥物釋放實驗表明,在pH 5.0下,P(Doxaz)-NP可以在9.5小時內完全降解而在pH 7.4中12小時藥物滲漏率為12.90%。體外細胞試驗中,P(Doxaz)前藥藥物自遞送系統(tǒng)展現(xiàn)出增強抗腫瘤效應。當與20μg/mL P(Doxaz)共培養(yǎng)12小時后,Hep G2的細胞存活率為54.83%;而與同濃度下純阿霉素共培養(yǎng)的Hep G2細胞的存活率為60.31%。該增強的抗腫瘤能力應該源自于P(Doxaz)的高藥物含量、快速分解能力和降解過程中產(chǎn)生的Doxaz所具有的更高的DNA結合能力。這一系列聚阿霉素前藥分子均具有較高的藥物含量,并通過對化學結構的優(yōu)化賦予了這一系列阿霉素前藥分子良好的藥物滲漏率控制能力或增強抗腫瘤能力。這一系列聚阿霉素前藥藥物自遞送系統(tǒng)在未來的抗腫瘤治療中具有非常高的潛在應用前景。
【圖文】：

]。而不同胞內細胞器的 pH 值又會 4.5-6.5（早期核內體約為 6.0-6.5，e）約為 4.0-5.0[55-56]。[58]、原酯酸[59-60]、酰胺[61]等具有 p有不少報導（表 1-1）。Etrych 等[62])）制備了一系列具有不同穩(wěn)定性的兩過聚合物側鏈中酰肼基與阿霉素分及 pH 響應性的藥物釋放。以 P1- 24 小時累計藥物釋放率為 10%，而放率明顯增加，至約 55%和 75%。H7.4 下的穩(wěn)定性越差，相應膠束越這些實驗結論說明，對于膠束型聚定性不但影響著因藥物提前釋放引著其在腫瘤部位的有效聚集進而影

蘭州大學博士研究生學位論文 腫瘤微環(huán)境可降解聚阿霉素前藥的合成及其體外評價聚糖與透明質酸在溫和的條件下共沉淀制備了具有 pH 響應性電荷翻轉能力和肝靶向的聚電解質復合納米粒子（GC/HA NP）（圖 1-2）。該 GC/HA NP 納米粒子具有約 120 nm 的平均流體動力學粒徑且可以在溶液 pH 值從 4.0 逐漸增加至 9.0時實現(xiàn)表面 zeta 電勢從 19.70±0.50mV 至-40.47±1.96mV 的變化，體現(xiàn)出良好的pH 響應性納米粒子表面電荷翻轉能力。隨后該課題組使用 GC/HA NP 進行了阿霉素負載，負載了阿霉素的納米粒子具有約 200 nm 的粒徑及 235.55±4.51 mg/g的高藥物負載量。體外細胞試驗證實該設計中的空白載體具有優(yōu)異的生物相容性，同時，負載了阿霉素的 GC/HANP 納米粒子對 Hep G2 肝癌細胞的顯著毒性及受半乳糖介導的肝靶向功能（圖 1-2）。該負載了阿霉素的 GC/HA NP 體現(xiàn)出的良好的 pH 響應性表面電荷翻轉能力和肝靶向能力使其具有非常高的臨床實用性前景。
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ460.1

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本文編號：2611972