摘要
与传统的化疗药物相比，高分子纳米药物具有高效、靶向、副作用低等优点，但是当前该领域的研究仍面临着一些亟待解决的问题，包括:(1)在体内循环中高分子纳米药物存在药物早释及被组织细胞清除的风险;(2)单纯通过高渗透长滞留效应（EPR效应）难以实现纳米药物对肿瘤组织的高效累积及癌细胞对纳米药物的有效内吞;(3)高分子纳米药物的载药量仍有待提高等;(4)单一的化疗纳米药物可能无法满足临床的需求，如何实现多种药物或者多种方式对癌症联合治疗。本论文针对以上问题，设计合成了一系列刺激响应性高分子纳米药物，旨在通过引入星型多臂高分子拓扑结构、主动靶向功能、多重刺激响应功能以及多种药物的联合化疗等方式，改善其在体内循环稳定性，肿瘤组织累积，细胞内吞以及细胞内释药等方面的效率。主要研究内容如下: 通过原子转移自由基聚合(ATRP)方法，以四（4-(1-溴乙基)苯基）硅烷(BTES)为引发剂，先后分别与具有pH响应性的甲基丙烯酸二乙胺基乙酯(DEAEMA)和具有生物相容性的甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)聚合，合成了臂长可调具pH响应性的四臂星型两亲嵌段共聚物(S-PDEAEMA-b-PHEMA)。同时，为了进行对比还合成了分子量类似的线型嵌段共聚物(L-PDEAEMA-b-PHEMA)。嵌段共聚物的亲水段和疏水段分别为PHEMA和PDEAEMA，其在水中可以与抗癌药物阿霉素(DOX)自组装成为载药胶束。星型聚合物的载药量可以达到33.97％，远超过了线型聚合物(8.92％)和之前报道的以季戊四醇为核的星型聚合物。载药胶束的粒径为123nm-158nm，可以通过EPR效应实现累积。体外释放实验表明，在模拟肿瘤组织pH环境中载药胶束可快速释放药物。细胞毒性实验证实，聚合物空白胶束几乎不具有细胞毒性，而载药胶束则显示出与游离的DOX类似的抗肿瘤效果。 合成了一系列具有主动靶向功能的pH/还原双响应四臂星型两亲嵌段共聚物(BPSPF)。该聚合物以BTES为核，具有pH响应性的疏水PDEAEMA疏水段和聚乙二醇(PEG)亲水段通过二硫键连接，每个臂由具有主动靶向功能的叶酸(FA)进行封端。通过芘荧光探针测试其临界胶束浓度(CMC)仅为1.03-2.51mg/L，显示其良好的稳定性。BPSPF与DOX通过自组装制备了载药胶束DOX@BPSPF，其载药量可高达为32.3％。激光共聚焦显微镜证实，在聚合物末端修饰FA可有效增强其在人类宫颈癌细胞(HeLa)中的累积效率及内化能力。通过动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)证实BPSPF具有敏感的pH和氧化还原双响应性。在模拟肿瘤环境的体外药物释放实验中，24h后DOX@BPSPF的药物释放率可以达到68％。细胞毒性实验显示DOX@BPSPF对于Hela细胞的细胞毒性与游离的DOX几乎相同。 制备了以BTES为核的四臂星型结构具有多重响应性聚合物前药(BT(DOX)SPF)。DOX通过酸不稳定键亚胺键连接在聚合物的主链中构成疏水链段，PEG通过具有氧化还原响应的二硫键与疏水段相连接，而FA修饰到链段末端以增加胶束主动靶向能力。载药量可以通过DOX与聚合物的投料比进行调节，最大可达47.3％，包封率超过90％。Zeta电位测试BT(DOX)SPF在pH7.4呈负电性有利于在体内长效循环，而pH6.5时呈正电性提高了药物内吞效率。体外药物释放实验表明，在pH7.4环境中连续培养一周药物释放率依然小于10％，说明化学键合的载药方式可以有效避免药物早释的情况出现。DLS实验证明，双响应条件下BT(DOX)SPF的结构发生解体，DOX在前10h的释放速率超过70％。小鼠活体实验中，BT(DOX)SPF具有显著的抑瘤效果，同时对于体内的正常组织器官没有明显的毒副作用。 设计并合成了一种四臂星型结构的联合化疗纳米药物用于同时递送DOX和喜树碱(CPT)进行癌症的协同治疗。DOX和CPT分别通过亚胺键以及二硫键被连接到聚合物的主链中。以具有生物相容性的葡聚糖为亲水段，DOX和CPT做为疏水段在水中自组装为聚合物前药，粒径在100nm左右。通过DLS、TEM以及体外药物释放实验证实，前药Dex(CPT)-BT(DOX)具有良好的pH/还原双敏感性，可以在肿瘤环境中快速释放出DOX和CPT两种药物且没有药物早释现象发生。通过细胞毒性实验证明了材料本身具有良好的生物相容性，与负载单一药物的聚合物前药相比Dex(CPT)-BT(DOX)对于HeLa细胞表现出了更高的细胞抑制效率，具有明显的协同治疗效果。细胞耐药性实验也证实Dex(CPT)-BT(DOX)可以有效克服癌细胞对抗癌药物的多重耐药性。
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