由于谷胱甘肽与二硫键有一个相对较高的反应活性,它已经被广泛用作为一种触发剂来使含有二硫键的前药响应并释放出活性药物。迄今为止,也有一些报道使用谷胱甘肽来触发活性药物从刺激响应型前药中释放出来,然而大多数的这些谷胱甘肽激活的前药体系是基于荧光“turn-on”机理。因此,通过比率型荧光响应的策略来设计一个新型的药物释放体系(DDS)成为更可行的思路,这样的前药体系可以通过多种荧光信号来评估疾病的诊断情况和药物的释放情况。本研究中,我们设计了一种基于荧光共振能量转移(FRET)机制的前药策略。这种药物释放体系的结构由三部分构建而成,它包括了抗癌药物喜树碱分子(CPT)、基于二硫键的可断裂的连接基团(SS)以及荧光团萘酰亚胺衍生物(NAP)。该前药(NAP-SS-CPT)体系中,CPT(能量供体)和NAP(能量受体)之间可产生FRET效应。在被谷胱甘肽过度表达的癌细胞摄取以后,二硫键会在高浓度的谷胱甘肽下断裂,从而中断原有的FRET过程,最终实现双重荧光响应并特异性释放抗癌药物CPT。本文的主要研究内容和结论如下:(1)设计合成了小分子药物释放体系NAP-SS-CPT。首先将4-溴-1,8-萘二甲酸酐中的溴用二甲胺取代,另一端与β-丙氨酸作用引入羧基基团,再通过酯化反应接入双(2-羟乙基)二硫化物作为前药的连接部分,然后在三光气的作用下通过碳酸酯键接入喜树碱药物得到最终的产物NAP-SS-CPT。利用1H-NMR和ESI-MS对反应的中间产物和最终产物的结构分别进行了表征,结果表明我们成功得到了最终产物。(2)在光谱学性能研究中,荧光光谱测试发现NAP-SS-CPT的发射峰在544 nm,而CPT的荧光处于淬灭状态,而在加入谷胱甘肽后,体系在448 nm处的荧光显著增强,同时544 nm处的荧光明显减弱,表明前药在谷胱甘肽的存在下释放出药物CPT,同时伴随有比率型荧光的变化。上述结果也证明了体系中FRET过程的变化。此外,我们也探讨了前药在不同pH缓冲体系中的稳定性、pH对药物释放的影响以及前药对硫醇响应的专一性。研究表明我们设计的前药在生理环境下具有很好的稳定性并能够有效地释放药物,同时前药对生物硫醇具有高选择性。(3)细胞成像实验表明,我们合成的前药可以被HeLa细胞有效地摄取,同时我们也可以通过观察细胞内CPT和NAP的荧光来对药物释放进行实时监控。此外,MTT测试和流式细胞术分析进一步表明了NAP-SS-CPT对癌细胞具有高效的促凋亡作用。综上所述,我们设计的这种基于FRET效应的小分子药物释放体系能够同时实现治疗和药物释放监控的作用。这种策略可能为小分子的药物释放体系的发展提供一种新的思路。