基于丝裂霉素C-磷脂复合物的新型纳米靶向载药系统的构建及性能评价

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丝裂霉素C是一种临床常用的广谱抗生素类抗癌药物。然而丝裂霉素C在静脉注射给药中受到诸多限制,如生物利用度极低、体内半衰期极短、非特异性全身分布、严重毒副作用等,使其最终到达肿瘤部位的血药浓度仅为静脉给药浓度的1/20左右。因此,如何最大限度地提高药物疗效以杀伤肿瘤细胞同时把药物毒副作用降低到最低程度无疑是丝裂霉素C在癌症化学治疗中的重要问题。本研究立足于自组装技术,我们设计并开发了基于丝裂霉素C-磷脂复合物的单药纳米传递系统以及基于丝裂霉素C(主药)-磷脂复合物和甲氨蝶呤前药(副药)的双药纳米传递系统,并对这些体系的自组装构筑行为、药物稳定性能、药物负载能力、药物释放和药代动力学行为、体内外药效学进行了系统的研究。本文主要探讨了以下几方面的内容:  制备了丝裂霉素C-磷脂复合物,由此丝裂霉素C-磷脂复合物自组装形成纳米粒可以作为丝裂霉素C的纳米药物载体。我们使用核磁共振氢谱(1H NMR)、差式扫描量热分析(DSC)、X-射线衍射分析(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、高效液相色谱分析(HPLC)等分析手段证明了丝裂霉素C与磷脂之间的有效复合,研究发现两者之间相互作用以静电作用和氢键等为主。通过单因素考察和正交实验优化设计研究,丝裂霉素C-磷脂复合物的复合率高达95.6%。另外,使用动态光散射(DLS)、电泳光散射(SLS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)等考察负载丝裂霉素C-磷脂复合物的自组装纳米粒的理化性质。丝裂霉素C-磷脂复合物自组装纳米粒表现为类似脂质体的囊泡结构,该结构完整、近似球形、水化动力学直径大小为210nm、表面电势为-33mV、药物包封率为92%、载药量为24%,其体外药物释放分为突释和缓释两阶段。丝裂霉素C-磷脂复合物自组装纳米粒相比于负载丝裂霉素C的脂质体传统剂型(载药量7%)而言,药物负载能力显著提高。  为进一步智能型控制药物释放、降低药物突释以及改善药物靶向性,我们以丝裂霉素C-磷脂复合物为基础,使用反胶束-乳化-溶剂挥发法,利用亲疏水作用力驱动自组装可控构筑了基于丝裂霉素C-磷脂复合物、叶酸功能化、双重控制药物释放的聚合物-磷脂杂化纳米粒,这种药物传递系统的优势是可以降低血液循环中过早药物泄漏和突释(降低药物非特异性释放)和增加肿瘤细胞内的缓/控释(增加药物特异性释放)。基于丝裂霉素C-磷脂复合物的叶酸功能化聚合物-磷脂杂化纳米粒相比于丝裂霉素C以及基于丝裂霉素C-磷脂复合物的聚合物-磷脂杂化纳米粒而言,宫颈癌细胞中的细胞摄取和细胞毒性均显著增强,大鼠中的血液清除速度显著降低、生物利用度显著增加,荷瘤小鼠中的肿瘤累积程度显著增加、抑瘤效果显著改善、同时减轻全身毒性。  以负载丝裂霉素C-磷脂复合物的聚合物-磷脂杂化纳米粒体系为基础,我们进一步合成了二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇-甲氨蝶呤(DSPE-PEG-甲氨蝶呤),并使用1HNMR、紫外-可见光吸收光谱(UV-vis)、FTIR、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)、HPLC证明了DSPE-PEG-甲氨蝶呤的成功共轭,再以DSPE-PEG-甲氨蝶呤和丝裂霉素C-磷脂复合物为自组装基元构筑了新型自我靶向、负载丝裂霉素C(主药,以丝裂霉素C-磷脂复合物剂型参与)和甲氨蝶呤(副药,DSPE-PEG-甲氨蝶呤剂型参与)双重药物、多药协同治疗的聚合物-磷脂杂化纳米药物传递系统。DSPE-PEG-甲氨蝶呤的靶向和抗癌双重作用对纳米药物传递系统的多功能化协同高度简化起到关键作用。该系统的又一优势是丝裂霉素C和甲氨蝶呤可以协调充分发挥“早期”(血液循环、肿瘤微环境中)靶向作用和“晚期”(肿瘤细胞内)协同抗癌作用。基于丝裂霉素C-磷脂复合物的负载双重药物自我靶向聚合物-磷脂杂化纳米粒相比于丝裂霉素C单一药物、丝裂霉素C和甲氨蝶呤双重药物、基于丝裂霉素C-磷脂复合物的负载单一药物聚合物-磷脂杂化纳米粒而言,宫颈癌细胞中的细胞摄取和细胞毒性显著增大,实现细胞核和细胞质双重位点特异性运输以及协同毒性效应;大鼠中的血液清除速度显著降低、体内半衰期显著延长;荷瘤裸鼠中的肿瘤蓄积程度显著增加、抑瘤效果显著改善、同时减轻全身毒性。这些结果均表明该系统有效发挥协同抗癌效果。
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