發(fā)布時(shí)間：2020-05-18 14:43

【摘要】：癌癥嚴(yán)重威脅著全人類(lèi)的健康�；熓前┌Y治療中最常用和最有效的策略之一。但是目前臨床上應(yīng)用的大部分化療藥都是細(xì)胞毒性藥物,存在溶解度低、穩(wěn)定性差、治療窗窄和藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)不佳等缺點(diǎn)。近年來(lái),前體藥物和納米技術(shù)在藥物遞送領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用極大地豐富了抗腫瘤藥物的遞送策略。而基于小分子前體藥物的自組裝納米遞送系統(tǒng)將前藥策略和納米技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合到一起,以其載藥量高、穩(wěn)定性好、毒副作用低等優(yōu)勢(shì),已成為近幾年化療藥物遞送研究的熱點(diǎn)。不論是前藥還是納米遞藥系統(tǒng),智能觸發(fā)藥物在靶部位的選擇性釋放對(duì)于制劑的有效性和安全性都非常重要。與正常細(xì)胞相比,腫瘤細(xì)胞內(nèi)存在更高濃度的活性氧(ROS)和谷胱甘肽(GSH),這種特殊的腫瘤細(xì)胞氧化還原微環(huán)境已被廣泛用于設(shè)計(jì)刺激-響應(yīng)型藥物遞送系統(tǒng)。我們?cè)谇捌诠ぷ髦性O(shè)計(jì)了一系列含有單硫鍵或二硫鍵的紫杉烷類(lèi)小分子前藥。我們發(fā)現(xiàn)這些前藥都具有自組裝能力,能夠在水中自發(fā)形成穩(wěn)定均一的納米粒。單硫鍵具有氧化還原雙重響應(yīng)性,其中氧化敏感性非常強(qiáng)。而二硫鍵具有很強(qiáng)的還原敏感性。我們通過(guò)對(duì)二硫鍵的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析,推測(cè)二硫鍵可能也具有類(lèi)似于單硫鍵的氧化敏感性,能夠同時(shí)對(duì)腫瘤細(xì)胞高表達(dá)的ROS和GSH進(jìn)行響應(yīng)。同時(shí),二硫鍵在前藥中的位置可能會(huì)對(duì)自組裝納米粒的體內(nèi)命運(yùn)和藥效產(chǎn)生影響。為了驗(yàn)證我們的猜想,我們選擇紫杉醇(PTX)為模型藥物,以香茅醇(CIT)為側(cè)鏈,設(shè)計(jì)合成了不同位置二硫鍵橋連的紫杉醇-香茅醇前藥,二硫鍵分別位于相鄰酯鍵的α位(α-PTX-SS-CIT)、β位(β-PTX-SS-CIT)和γ位(γ-PTX-SS-CIT)。所設(shè)計(jì)的三種前藥均能在水中自發(fā)形成均勻穩(wěn)定的納米粒。我們發(fā)現(xiàn)二硫鍵橋連前藥具有氧化還原雙重響應(yīng)性,并解析了其氧化響應(yīng)機(jī)制,即通過(guò)形成親水性的亞砜或砜進(jìn)而促進(jìn)紫杉醇的釋放。同時(shí),我們還發(fā)現(xiàn)二硫鍵在前藥中的位置會(huì)影響前藥納米粒的氧化還原響應(yīng)釋藥能力。各組納米粒氧化響應(yīng)釋藥速率大小順序?yàn)?α-PTX-SS-CIT NPsβ-PTX-SS-CIT NPsγ-PTX-SS-CIT NPs,還原響應(yīng)釋藥速率大小順序?yàn)?α-PTX-SS-CIT NPsγ-PTX-SS-CIT NPsβ-PTX-SS-CIT NPs。其中,α-PTX-SS-CIT前藥具有顯著的氧化還原雙重超敏性。考察了前藥納米粒對(duì)腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒性和在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的藥物釋放情況。α-PTX-SS-CIT前藥具有氧化還原雙重超敏性,在腫瘤細(xì)胞內(nèi)釋放紫杉醇的速度最快,因此具有比β-PTX-SS-CIT NPs和y-PTX-SS-CIT NPs更強(qiáng)的細(xì)胞毒性�？疾炝饲八幾越M裝納米粒的藥動(dòng)學(xué)行為。前藥納米粒顯著提高了紫杉醇的血藥濃度-時(shí)間曲線(xiàn)下面積(AUC)。二硫鍵的位置對(duì)藥動(dòng)學(xué)行為有顯著的影響,α-PTX-SS-CIT NPs,β-PTX-SS-CIT NPs和γ-PTX-SS-CIT NPs的AUC分別為泰素(Taxol)的8.4倍、11.9倍和16.6倍。而前藥納米粒釋放的紫杉醇的AUC值依次為α-PTX-SS-CIT NPsβ-PTX-SS-CIT NPsγ-PTX-SS-CIT NPs�？疾炝薉iR標(biāo)記的前藥自組裝納米粒的組織分布情況。與DiR溶液劑相比,前藥納米粒在腫瘤組織的熒光強(qiáng)度顯著增加。γ-PTX-SS-CIT NPs的體內(nèi)循環(huán)時(shí)間最長(zhǎng)長(zhǎng),表現(xiàn)出比α-PTX-SS-CITNPs和β-PTX-SS-CIT NPs更高的腫瘤蓄積�？疾炝饲八幾越M裝納米粒的體內(nèi)抗腫瘤效果。與Taxol相比,前藥納米�？鼓[瘤活性更強(qiáng),并具有良好的安全性。其中,α-PTX-SS-CIT NPs具有氧化還原雙重超敏性,能夠在腫瘤氧化還原微環(huán)境中更快的釋放出紫杉醇,因此抗腫瘤活性最強(qiáng)。以上實(shí)驗(yàn)表明,二硫鍵在前藥中的位置會(huì)顯著影響前藥納米粒的藥物釋放、細(xì)胞毒性、藥動(dòng)學(xué)行為、組織分布和藥效結(jié)果。目前針對(duì)腫瘤氧化還原微環(huán)境敏感的化學(xué)橋連以硫鍵為主,種類(lèi)較少。因此,開(kāi)發(fā)新型智能響應(yīng)型化學(xué)橋連具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。與硫同族的硒同樣具有一定的氧化還原敏感性。因此,我們?cè)O(shè)計(jì)合成了含有不同化學(xué)橋連的紫杉醇-香茅醇小分子前藥,分別是:單硫鍵(PTX-S-CIT)、二硫鍵(PTX-SS-CIT)、單硒鍵(PTX-Se-CIT)、二硒鍵(PTX-SeSe-CIT)、單碳鍵(PTX-C-CIT)和碳碳鍵(PTX-CC-CIT)。所設(shè)計(jì)的六種前藥均能在水中自發(fā)形成均一的納米粒。我們發(fā)現(xiàn)硫/硒/碳鍵具有不同的鍵角和二面角,并對(duì)前藥自組裝納米粒的穩(wěn)定性有顯著影響。其中,二硒鍵具有最接近90°的鍵角和二面角,在前藥的自組裝過(guò)程中,二硒鍵能夠增加空間靈活性,平衡分子間作用力,增強(qiáng)納米粒的穩(wěn)定性,因此PTX-SeSe-CIT NPs具有最好的膠體穩(wěn)定性。相比之下,單碳鍵和碳碳鍵的鍵角/二面角最大,不能提供良好的空間靈活性,因此PTX-C-CIT NPs和PTX-CC-CIT NPs的膠體穩(wěn)定性較差。我們發(fā)現(xiàn)硫/硒鍵均具有氧化還原雙重響應(yīng)性。其中,氧化敏感性大小順序?yàn)閱挝I單硫鍵二硒鍵二硫鍵。還原敏感性則相反,二硫鍵二硒鍵單硫鍵單硒鍵。與硫/硒鍵相比,碳鍵沒(méi)有氧化還原響應(yīng)性�？疾炝饲八幾越M裝納米粒對(duì)不同腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒性和細(xì)胞內(nèi)的藥物釋放情況。各組納米粒細(xì)胞毒性大小順序?yàn)镻TX-SeSe-CIT NPsPTX-Se-CIT NPsPTX-SS-CIT NPsPTX-S-CIT NPsPTX-C-CIT NPs/PTX-CC-CIT NPs。PTX-SeSe-CIT NPs和PTX-Se-CIT NPs在腫瘤細(xì)胞內(nèi)釋藥速度最快,因此細(xì)胞毒性最強(qiáng)。而PTX-C-CIT NPs和PTX-CC-CIT NPs在腫瘤細(xì)胞內(nèi)幾乎不釋放紫杉醇,細(xì)胞毒性非常低。同時(shí),考察了前藥納米粒對(duì)腫瘤細(xì)胞內(nèi)ROS和GSH水平的影響。與硫鍵和碳鍵相比,單硒鍵和二硒鍵能夠顯著提高腫瘤細(xì)胞內(nèi)ROS的含量并降低細(xì)胞內(nèi)GSH的含量,通過(guò)改變細(xì)胞內(nèi)氧化還原平衡態(tài)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。考察了前藥自組裝納米粒的體內(nèi)藥動(dòng)學(xué)行為。前藥自組裝納米粒顯著提高了紫杉醇的AUC。同時(shí),硫/硒/碳鍵對(duì)前藥納米粒的藥動(dòng)學(xué)行為有顯著影響。PTX-SeSe-CIT NPs 和PTX-SS-CIT NPs具有比PTX-Se-CIT NPs 和PTX-S-CIT NPs更高的AUC。這是因?yàn)槎I和二硫鍵的鍵角/二面角增強(qiáng)了自組裝納米粒的膠體穩(wěn)定性。同時(shí),單硒鍵和單硫鍵具有極強(qiáng)的氧化敏感性,在血液循環(huán)中會(huì)更快地釋放出母藥,因此PTX-Se-CIT NPs和PTX-S-CIT NPs所釋放出的紫杉醇的AUC更高。相比之下,PTX-C-CIT NPs和PTX-CC-CIT NPs由于膠體穩(wěn)定性較差,在血液循環(huán)中納米結(jié)構(gòu)解體,因此AUC低于PTX-SeSe-CIT NPs。考察了DiR標(biāo)記的前藥自組裝納米粒的組織分布情況。與DiR溶液劑相比,前藥納米粒在腫瘤組織的熒光強(qiáng)度顯著增加。PTX-SeSe-CIT NPs穩(wěn)定性最好,AUC最高,因此具有最高的腫瘤蓄積。考察了前藥自組裝納米粒的體內(nèi)抗腫瘤效果。硫/硒鍵橋連的前藥自組裝納米粒顯示出比Taxol更強(qiáng)的抗腫瘤活性。其中,PTX-SeSe-CIT NPs的抗腫瘤效果最好,其次為PTX-SS-CIT NPs。相比之下,PTX-Se-CIT NPs和PTX-S-CIT NPs由于膠體穩(wěn)定性稍差,在體循環(huán)中過(guò)早的釋放出母藥,因此抗腫瘤效果不如PTX-SeSe-CIT NPs和PTX-SS-CIT NPs。而PTX-C-CIT NPs和PTX-CC-CIT NPs膠體穩(wěn)定性最差,且在腫瘤部位不能及時(shí)釋放出紫杉醇,因此抗腫瘤效果最弱。以上結(jié)果表明硫/硒/碳鍵會(huì)顯著影響自組裝納米粒的穩(wěn)定性、藥物釋放、細(xì)胞毒性、藥動(dòng)學(xué)行為、組織分布和抗腫瘤效果。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)藥科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：R943

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