触发式自释放喜树碱前药的合成与抗肿瘤研究

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喜树碱(camptothecin,CPT)是一种具有高效抗肿瘤活性的拓扑异构酶Ⅰ抑制剂,但其疏水性太强,无法直接成药,且在临床使用中常伴随严重的毒副作用。近年来,科学家们尝试了多种手段递送喜树碱类药物。理想的CPT递送方案,应该是可以在正常组织中不释放,在准确递送到肿瘤细胞核后超快速释放CPT,杀死细胞。但是已经上市或正在进行临床研究的喜树碱类递送体系,大多着眼于提升药物长循环时间和药代动力学特征。对非特异性全身释放,特异性弱或者刺激响应性释放慢的缺点改善甚微。因此,亟需开发一种高选择性、高特异性、高效的药物递送系统递送CPT,以提高CPT的药用价值、疗效和安全性。论文第二章,我们为验证特定的氨基修饰的CPT结构具有独特的自释放特性,合成了不同位置氨基裸露的CPT前药:CPT-Lys、CPT-Lys(Ac)-NH2、CPT-Lys(NH2)-Ac和CPT-Lys(Boc)-Boc。通过测定四种前药在水中的CPT释放速率,我们发现末端裸露氨基的存在的确会触发CPT-Lys的水解释放出CPT。这一释放过程有超快速的特性,在pH 7.4的环境下,1 h内就可以实现全部水解过程。我们考虑可以利用这一独特自释放特性,设计两类触发式自释放CPT递送系统,用于解决CPT在体内的选择性不佳和释放不可控的问题。论文第三章我们设计了一种兼具主动靶向和组蛋白去乙酰化酶(HDAC)刺激后超快速释放CPT的触发式自释放功能前药(CPT-Lys(Ac)-peptide)。CPT-Lys(Ac)-peptide触发式自释放前药以乙酰基为保护分子,Gly-Lys-peptide为中间连接体,CPT为药物分子。前药具有精准靶向、肿瘤细胞中特异性释放、以及刺激响应后超快速完成所载药物全部释放的多种优势。实验首先证实氨基被乙酰基保护后的CPT-Lys(Ac)-CREKA在体外HDAC刺激下也能在2 h内将CPT全部释放完毕。随后在CPT-Lys(Ac)-TAT和CPT-Lys(Ac)-CRGDK的实验结果也证明了此策略在多种多肽上的可行性。随后证明了 CPT-Lys(Ac)-peptide具有优良的体外毒性和快速入胞能力。将三种多肽小分子自组装或共组装,形成两种单靶向纳米颗粒(CPT-CREKA和CPT-CRGDK)和两种具有多重肿瘤靶向能力的纳米颗粒(CPT-RGD/EKA Combo 和 CPT-RGD/TAT Combo)。实验证明,四种纳米颗粒都有100-200 nm的稳定粒径。在两种乳腺癌原位模型证明单组分纳米前药CPT-CRGDK和CPT-CREKA具有优于伊立替康的抗肿瘤活性,双组分纳米前药CPT-RGD/EKACombo和CPT-RGD/TATCombo的抗肿瘤活性均优于对应的单组分纳米前药。我们在第四章构建了 一个酸触发式自释放CPT聚合物前药。通过开环易位聚合(ROMP),高效合成了一系列含有不同氨基链数量和结构的聚合物(PEGn-Em-CPT2、PEGn-Dm-CPT2和PEG20CPT2),发现裸露氨基同样能够引起聚合物上CPT的释放,且释放速率与氨基链的数量和长短相关。进一步地,在氨基链上分别修饰三种不同的pH响应基团,构建了 PEG-E/R-CPT(R=DM/DCA/SA),用于实现pH触发式自释放CPT。研究表明该触发式自释放聚合物前药具有良好的药物释放可控性,通过改变氨基链的数目或结构,以及保护基团的种类,可以调控聚合物前药在不同环境下的释放速率。
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