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《兰州大学》 2019年
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羽毛角蛋白基抗癌药物递送体系的设计及其体外评价

张慧芳  
【摘要】:近年来,利用癌细胞微环境与正常细胞微环境之间的差异设计抗癌药物递送系统(DDSs)在肿瘤化疗治疗中占据的地位越来越重要。纳米DDSs能够很好的改善目前所使用的化疗药物的安全性,同时提高化疗药物的治疗效果,因此纳米DDSs的制备与研究及其应用引起了广泛的关注。蛋白质拥有很好的生物相容性、生物可降解性、极低的细胞毒性等优点,是较具有前景和值得科研工作者关注的一类DDSs载药系统。本论文以巯基含量适中的羽毛作为角蛋白的来源,构建了具有不同结构的抗肿瘤DDSs,成功实现了肿瘤微环境下触发药物释放。首先,利用角蛋白为多功能交联剂制备了一系列DOX负载的角蛋白-透明质酸微凝胶(DOX@C-FK/HA):首先,角蛋白上的氨基可以通过静电相互作用与透明质酸上的羧基结合,实现离子型凝胶化。然后将角蛋白上的巯基氧化形成二硫键,从而对微凝胶进行共价交联,在提高微凝胶稳定性的同时赋予其还原刺激响应性。结果表明,通过载药后再进行氧化交联的微凝胶的粒径明显比先进行氧化交联后载药的粒径小。且随着透明质酸含量的增加,DOX@C-FK/HA的载药量(DLC)下降,流体动力学直径(D_h)减小。以优化的DOX@C-FK/HA_5-1为例,其在体外的模拟肿瘤介质微环境中,在pH 5.0+10 mM GSH的释放介质中60小时的释放时间内可释放约60%的DOX,在模拟人体正常体液的pH 7.4+10μM GSH的释放介质中的药物渗漏率为24%。鉴于角蛋白较低的等电点(pI)导致的高药物渗漏,通过角蛋白骨架上的羧基和mPEG-NH_2上的氨基之间的酰胺化反应消耗角蛋白上的羧基,在角蛋白上引入PEG,构筑PEG功能化的角蛋白接枝聚合物(Ker-PEG),在提高羽毛角蛋白的pI的同时改善其溶解性。通过阿霉素与角蛋白的氢键作用、静电相互作用以及疏水相互作用实现载药及自组装。再通过对角蛋白链上的巯基的氧化交联,成功合成了具有pH和还原双响应的核交联的角蛋白基DDSs(DOX/Ker-PEG CCMs)。其在体外的模拟肿瘤介质微环境中,在pH 5.0+10 mM GSH的释放介质中85小时的释放时间内可释放约60%的DOX,在模拟人体正常体液的pH 7.4+10μM GSH的释放介质中的药物渗漏率为14%。MTT实验揭示了DOX/Ker-PEG CCMs具有较好的细胞毒性,能够有效抑制肿瘤细胞HepG2的生长。再次,对抗癌药物DOX进行化学修饰,合成了同时含有腙键和巯基的DOX衍生物(M-Hy-D),在不同条件下制备了组成具有明显差异、基于PEG功能化角蛋白-药物偶合物的聚合物前药纳米粒子PK-SS-Hy-D NPs和C-PK/-SS-Hy-D NPs。体外模拟药物释放实验显示制备的两种纳米粒子具有pH和还原双刺激响应性。PK-SS-Hy-D NPs的药物含量为29.4%,在模拟肿瘤介质微环境的pH 5.0+10 mM GSH的释放介质中107小时的释放时间内可释放约42.8%的DOX,在模拟人体正常体液的pH 7.4+10μM GSH的释放介质中的药物渗漏率为5.5%。受溶解性影响,以pH为7.4的PBS为溶剂制备的C-PK/-SS-Hy-D NPs中包含更多的D-Hy-SS-Hy-D,与PK-SS-Hy-D NPs相比,C-PK/-SS-Hy-D NPs中的药物主要以物理包埋D-Hy-SS-Hy-D的方式负载,因而具有更高的药物含量45.8%和更快的药物释放。最后,利用二硫键在PEG功能化的角蛋白接枝聚合物上连接巯基丙酸,然后利用巯基丙酸的羧基和DOX的氨基之间的酰胺化反应将DOX接枝到PEG功能化的角蛋白骨架上,接枝了DOX的PEG功能化的角蛋白链可以通过药物偶合诱导自组装形成纳米胶束,利用该技术成功制备了具有还原敏感性的角蛋白基聚合物前药胶束。胶束的药物含量为20%,D_h为175 nm。PK-SS-D的体外模拟控制释放结果显示PK-SS-D胶束具有还原刺激响应性,在pH 5.0+10 mM GSH的释放介质中以持续释放模式10天内药物累计释放率为52%,在模拟正常体液中的药物渗漏率为17%。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:R943

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