基于透明质酸的药物（基因）载体的构筑及其生物活性研究

The construction of targeted and release controllable drug/gene delivery systems became research focus in anti-cancer studies in recent years, and it is still a difficult point to simplify the drug delivery systems without reduce their bioactivities. Therefore, in this project we are about to design and synthesize novel permethyl-β-cyclodextrin modified hyaluronic acid, and porphyrin modified paclitaxel or Fe3O4 nanoparticle, then construct targeted drug delivery system and magnetic/fluorescence imaging system in vitro and in vivo by ultrastrong interaction between permethyl-β-cyclodextrin and porphyrin, and intermolecular amphiphilic interactions. On the other hand, we are about to connect oligomeric polyamine with the backbone of hyaluronic acid, then investigate its binding abilities to siRNA after inclusion by different macrocyclic compounds, e. g. cucurbituril, calixarene, and pillararene, finally silence the special gene expression of cancer cells. We will take advantage of modern technology such as UV/vis titration, electron microscopes, and so on to characterize the structures and binding models of the assemblies we obtained. We will also perform biological experiments in vitro and in vivo to evaluate the anti-cancer activities of our assemblies. We believe that our project is of great scientific significance toward human efforts for　designing novel drug delivery systems.

具有靶向识别功能且能够可控释放的药物/基因传递体系的构筑近年来成为癌症研究领域的热点，而如何在保证高效传递活性前提下尽量简化体系依然是药物传递体系设计的难点。因此，本项目拟设计和合成新颖的全甲基化环糊精修饰的透明质酸，以及卟啉修饰的紫杉醇前药和四氧化三铁纳米粒子，利用甲基化环糊精与卟啉间超强的非共价相互作用以及分子间两亲作用，构筑靶向药物传递和体外体内磁/荧光成像体系。此外，拟将带有正电荷的胺类共价修饰到透明质酸骨架上，分别加入不同的大环主体例如葫芦脲，杯芳烃和柱芳烃等，比较其与siRNA的键合能力，实现对细胞特定基因表达的沉默。对上述三个体系将采用光谱滴定、电子显微镜等现代测试技术手段确定组装体的结构和键合模式，并通过细胞实验和活体动物实验评价所构筑体系在体外和体内的抗肿瘤活性。本研究对于新型药物传递体系的开发具有重要的科学意义。

制备具有靶向传递、可控释放能力的亲生物性超分子纳米粒子用于药物和基因的负载与转运成为了近几年来超分子化学以及生物化学的研究热点。本项目中，项目负责人及研究成员先后制备了一系列基于透明质酸的靶向药物/基因传递纳米粒子，实现了对癌细胞的靶向细胞成像、药物治疗以及基因的可控释放：.（1）合成了全甲基化β-环糊精修饰的透明质酸以及卟啉修饰的紫杉醇，利用全甲基化β-环糊精与卟啉间强的超分子相互作用和分子间两亲性作用构筑了以亲水性透明质酸为外壳，疏水性紫杉醇为内核的超分子纳米粒子，并对其靶向细胞成像和对癌细胞的抑制作用进行了评价；.（2）相似地，我们合成了金刚烷修饰的透明质酸以及β-环糊精修饰的喜树碱，利用β-环糊精与金刚烷间强的超分子相互作用以及分子间的两亲性作用制备了以亲水透明质酸为外壳，疏水喜树碱为内核的纳米粒子，解决了喜树碱水溶性差以及遇水易分解的难题，实现了对癌细胞的靶向喜树碱的传递和治疗；.（3）合成了双季胺链修饰的金刚烷化合物，将其与β-环糊精修饰的透明质酸混合，利用β-环糊精与金刚烷间的超分子相互作用构筑了以负电荷透明质酸为外壳，正电荷季铵盐为内核的纳米粒子。该纳米粒子能够有效键合质粒DNA，当季铵盐链上的酯基水解为羧酸负离子时，正电荷的季铵盐就变成了两性离子化合物，实现了键合质粒DNA的可控释放；.（4）合成了金刚烷修饰的四苯乙烯化合物，将其与β-环糊精修饰的透明质酸混合，利用β-环糊精与金刚烷间的超分子相互作用构筑了以亲水透明质酸为外壳，疏水四苯乙烯为内核的纳米粒子。四苯乙烯内核在疏水环境下产生聚集诱导荧光，实现了对癌细胞的靶向荧光成像。.基于以上四个工作，目前研究组已发表SCI二区论文2篇，授权专利一项，申请专利一项，在投论文一篇，还有一篇论文正在总结归纳中，预期的项目研究目标基本实现，基本上形成了以透明质酸和超分子相互作用为主要特色的靶向药物/基因传递体系平台，取得了不错的生物活性结果。