一、课题背景
癌症仍然是一种致命的人类疾病，因为目前主流的治疗方法如化疗、放疗和外科手术的疗效并不理想。在过去的十年中，许多研究人员设计了靶向药物释放系统（DDSs），能够在疾病部位特异性地释放治疗性分子，从而解决了与循环中药物过早释放和非选择性累积引起的全身毒性相关的根本问题。最近，刺激反应性DDSs的出现利用了肿瘤微环境的独特特征，如低pH值和氧化还原物种，允许肿瘤特异性药物释放。此外，外界刺激如光、温度和超声波已被用于制备具有高度可控局部药物释放特性的刺激响应性DDSs。生物可降解聚合物纳米粒（NPs）作为一种有前景的肿瘤治疗方法，引起了人们的广泛关注。[1]
纳米药物输送系统指将药物输送到癌症部位，以改善分布特异性，增加内化和细胞内药物递送，同时最大限度地减少不良副作用，提高药物疗效。[2，3]此外，纳米载体可以保护药物免受降解，降低肾脏清除率并延长其在血液运行的半衰期，增加细胞药物的有效浓度，控制抗癌药物的释放动力学，并提高药物的溶解度。[4]药物控制释放即按照一定的比例将药物等活性物质与载体混合，制备得到适合人体的剂型，通过周围环境的改变来控制药物释放于特定器官或肿瘤组织。它能够使药物在长时间内维持较高浓度来持续给药，从而杀死肿瘤细胞。用聚合物作为载体与药物连接或包载抗癌药物制成药物释放系统，由于这些聚合物一般具有响应性，所以可以控制药物释放，从而治疗疾病。
纳米药物载体的发展中有许多因素对其特异性功能有着重要的影响。在设计纳米载体用于抗癌药物运输时，要充分考虑载体的结构、尺寸、表面电荷等因素对其应用的影响。在靶向运输方面，纳米载体尺寸一般不超过400nm,并通过EPR效应实现药物的被动靶向，尤其是其直径小于200nm时更有效。此外，抗癌药物可以被纳米载体主动靶向运输到肿瘤部位，这些载体表面通常连接着具有靶向性的特异性分子。聚合物通常连接响应性基团，药物可以通过刺激响应性的方式被释放出来。[5]
环糊精( cyclodextrin,CD) 是由D-吡喃葡萄糖单元通过alpha;-1,4-糖苷键首尾相连形成的具有截锥状结构的大环化合物,锥体外壁具有亲水性,锥体内壁具有疏水性。常见的环糊精由6、7和8个葡萄糖单体构成,分别称为alpha;-、beta;-和gamma;-CD。环糊精自组装主要是通过主-客体的相互作用，驱动力包括范德华力、氢键及疏水相互作用等。主客体分子能自组装的前提是立体空间适配性，同时,客体分子极性、溶解度和电荷等因素也会影响自组装的过程。环糊精自组装是形成超分子体系的重要方法。这些超分子体系特别是具有多种刺激响应性能的超分子体系在智能药物载体方面具有很大的潜在应用价值。刺激信号触发环糊精智能载体释放药物的原因主要有两方面:一方面是客体分子进出环糊精的空腔或与环糊精相连的官能团离去后改变了药物载体的空间结构或理化性质;另一方面是环糊精智能载体中的其他材料理化性质发生了改变。[6]
- 要解决的问题
首先要合成DOX连接腙键的环糊精，并且构建高载药量的纳米药物，然后对该合成条件进行优化以提高递药效率。最后，构建的纳米药物要能够成功响应肿瘤微环境，释放出药物。
- 可行性分析
环糊精具有良好的生物相容性，在制药行业中已大量作为药物辅料用于包裹疏水性药物提高其在水中的溶解性。因此，将环糊精与生物相容性高分子通过主客体作用自组装形成的纳米粒子应用于药物控释系统将具有生物相容性好、无细胞毒性等多种优势。将环糊精/生物相容性高分子自组装纳米粒子用作药物载体已有文献报道。武汉大学的张先正等制备了由a-环糊精及其经马来酸酐改性的衍生物与聚(ε-己内酯)(PCL)通过主客体包合作用形成的超分子纳米胶束，并研究了这种胶束的药物释放性能,发现其具有良好的药物缓释效果[7]。新加坡国立大学的李俊等人通过聚阳离子改性beta;-环糊精，并与聚乙二醇聚丙二醇-聚乙二醇(PEG-PPG-PEG)三嵌段形成包含复合物,利用改性beta;-环糊精上的聚阳离子缩合DNA形成DNA/纳米粒子复合物,该纳米复合物具有很高的体外基因转染效率[8]。本实验中合成alpha;-CD-DOX，然后制备alpha;-DOX/cy7纳米粒，上述例子为实验的实施提供了可能性。
- 研究方法和内容
我们设计了一个可生物降解的反应系统，用于增强化疗。在这项研究中，癌症药物阿霉素（DOX）与alpha;-CD 化合物结合，产生了两亲性alpha;-CD-DOX结合物，用作前药型纳米载体，增加了DOX的有效载荷。在alpha;-DOX自组装过程中，由于DOX和cy7之间的pi;-pi;堆积作用，cy7被有效地负载，从而产生了负载alpha;-DOX/cy7-NPs的可生物降解的前药NPs。 随着增强的渗透和滞留（EPR）介导的被动累积在肿瘤中，NP系统预计会表现出DOX和cy7的靶向特异性释放，从而提高治疗效果。这种前药NP系统可能是一种有效的DDS，可增强化疗和PDT的有益协同效应，从而最大限度地减少循环中的药物渗漏和靶外毒性。
- alpha;-CD-DOX的合成
- alpha;-DOX/cy7纳米粒的制备
- DOX的体外释放
- 细胞摄取和细胞内释放
- 工作计划
2月28日—3月20日：完成文献查阅、开题报告等前期工作。
3月21日—5月10日：完成设计实验方案、开展实验等工作。
