苯硼酸功能化葡聚糖纳米胶束用于肿瘤靶向治疗的研究
一、研究背景（文献综述）：
一直以来，恶性肿瘤都是威胁人类生命健康的头号杀手，不仅给患者带来了极大痛苦，也对病患家庭造成了沉重负担，每年都有数百万的肿瘤疾病患者不幸离世。随着对肿瘤治疗研究的不断深入，靶向治疗愈发受到研究者们的关注。肿瘤靶向，是针对分子层面，明确细胞上的致癌点位，将抗肿瘤药物最大程度地输送并富集于肿瘤组织或细胞中，从而达到高效低毒的治疗目标。在实体瘤靶向给药系统（Targeting drug deliver system，TDDS）的设计中，除了需要增强通透性和保留 EPR 效应以实现被动靶向之外，更加强调如何高精准性地实现主动靶向。例如，药物作为配体能够与肿瘤细胞表面的受体特异性结合，产生 pH 响应，产生 ROS 响应，产生生物还原响应，对光、热、磁敏感，免疫靶向等等。因此，具备上述优势的复合分子制剂是当下肿瘤靶向药学研究的主流方向[1]。
基于目前抗癌药物的临床应用现状，我们选择姜黄素（Curcumin，CUR）作为本课题的化疗药物。CUR 是从姜科姜黄属植物姜黄、郁金或莪术等的根茎中提取出来的一种亲脂性酚类化合物[2]。姜黄作为一种膳食香料在厨房领域被广泛使用，CUR 也具有安全无毒经济等优良特性。同时，CUR 在抗肿瘤方面功能显著，通过下调多种细胞信号通路发挥作用，包括干扰多种细胞机制和抑制或诱导多种细胞因子、酶、生长因子的产生，从而停滞分裂，促进凋亡，减少肿瘤细胞的增殖和侵袭[3]。此外，CUR 还具有抗炎，抗菌，抗氧化，抗病毒，神经保护，降血糖等多种其他药理作用[4]。因而 CUR 作为抗癌药物有着巨大的发展潜力。但是，由于 CUR 在水中溶解度极低，仅仅为 11 ng/mL，且渗透性很差，归属于 BCS IV 类化合物，化学性质也很不稳定，在碱性环境中易被降解，在体内吸收不良且代谢消除过程发生迅速，导致其口服生物利用度很低，限制了相关药物的开发及利用[5]。在此，本课题所选择的纳米胶束系统将对 CUR 的药物代谢动力学和药物效应动力学进行大幅改善，提高药物递送率，增强肿瘤靶向治疗效果。
胶束是由具有两亲链段的化合物构成的，当在溶液中到达 CMC 浓度时，由于范德华力、分子间氢键或者发生疏水性自组装形成了具有内核和外壳结构的纳米共聚物[6]。胶束的疏水核心用来装运高效力、具有明显毒性且难溶于水的药物，而胶束的外壳则在体外和体内为其提供稳定性。共价交联的胶束不仅可以防止胶束自组装的解离，还可以用来调节药物的释放，或者为触发释放提供途径[7]。目前，纳米胶束已成为比较成熟的治疗药物递送手段。
本课题拟使用 PBA 化月桂酸（LA）作为 pH 敏感键修饰 Dex，包载化疗药物 CUR，制得在肿瘤处 pH 响应释放并促进细胞摄取的纳米胶束 CUR@Dex-PBA-LA（CUR@DPL）。Dex 及 LA 分别作为胶束的亲水端与疏水端以制备所需胶束载体 DPL。Dex 是一种来源广泛、生物安全性优良、表面呈电中性的天然多糖，其分子结构上带有大量游离羟基，容易进行化学修饰，常常充当胶束系统中亲水端的角色[8]。LA 是 12 个碳原子链的饱和脂肪酸，具有良好的生物相容性以及生物可降解性，具有结构柔性，使其更易在溶液中发生自组装，可作为胶束系统的疏水端。在水溶液中，复合分子的长链发生蜷缩，亲水基向外，疏水基向内，排列成束状，形成纳米胶束载体 DPL，进而实现体内长循环的设计目的。
PBA 在本课题纳米胶束系统中发挥了重要的作用，PBA 是一种具有良好生物相容性和 pH 响应性的小分子材料，并且 PBA 基团可以与肿瘤细胞表面的唾液酸（SA）基团发生特异性结合。在实体瘤的乏氧微环境中，唾液酸化抗原水平很高，唾液基化聚糖发生过度表达，这些都会促进肿瘤转移灶的形成[9]。已有实验证明，PBA 对 SA 具有高度稳定的亲和性和选择性，它们之间形成的复合物结构稳定，改变环境酸碱度也不会对其性能造成显著影响。因此，PBA 既能够在生理条件下与 SA 发生特异性识别，也能为后续纳米胶束制剂包载药物的定点释放提供坚实基础[10]。除此之外，PBA 还可以在生理条件下与多糖糖单元的顺式二醇结构形成硼酸酯键，而硼酸酯键的形成与断裂对环境 pH 有所依赖，呈现出弱酸敏感性。因而，本课题通过设计 PBA 与 Dex 的共价连接，实现纳米胶束制剂对肿瘤细胞的主动靶向，定点释药，促进摄取，降低毒副作用，提高药物活力[11]。
在纳米胶束 CUR@DPL 中，Dex 作为亲水大分子，LA 作为疏水基团，PBA 先通过酰化反应连接 LA，再与 Dex 的 1,2-羟基形成共价硼酸酯键[12]，合成的接枝共聚物在水溶液中与药物 CUR 自组装形成所需的纳米胶束制剂。该纳米胶束系统在肿瘤靶向治疗方面拥有显著优势：一是由于拥有纳米级尺寸阻止其被巨噬细胞网状内皮系统识别，从而在生理条件下实现血液长循环；二是 PBA 和 SA 的特异性结合赋予制剂 EPR 效应之外的高度靶向性渗透性；更重要的是，硼酸酯键的形成与断裂发生十分迅速，且在酸性条件下可逆，因此，在肿瘤酸性乏氧高还原的微环境中，制剂解体，PBA 促进细胞摄取，进而将疏水核心的活性成分 CUR 递送至胞内释放，发挥药效并杀灭肿瘤[13]。
二、拟研究或解决的问题：
