基于主-客体相互作用的三重化学响应性聚合物组装体：设计、构建及其药物传输性能研究

智能响应性高分子材料在生物医药领域具有广泛应用前景，由其构建传输系统也是新一代药物制剂领域研究的热点和难点，目前有关智能响应性聚合物构建三重化学响应性微粒传输系统的报道鲜见，故设计、合成该类聚合物并制备相应的传输系统是一项十分必要且有意义的工作。课题申请人已有的工作表明疏水物质能介导侧链含有β-环糊精单元的亲水共聚物的自组装、形成具有一定化学响应性的纳米微粒；本项目拟在此基础上，设计、合成智能响应性聚合物，并以此来制备三重化学响应性微粒传输系统。所设计的高分子为二嵌段共聚物，其中一段为聚乙二醇，另一段侧链含有双硫键键合的β-环糊精单元；β-环糊精和双硫键共同赋予该聚合物三重化学响应性。利用此聚合物和疏水客体分子之间的主-客体作用来构建具有三重化学响应性的纳米传输系统；选择适当的化学或生物信号进行响应性研究，并进行体外药动学和药效学研究及细胞毒性评价，探讨其在药物传输中的应用。

本项目的目的是基于新设计的环糊精材料来构建响应性药物释放系统。为此，首先合成了一段键合有β-环糊精（β-CD）、一段为聚乙二醇（PEG）的共聚物PEG-b-PCD，详细表征了其结构，选择模型客体小分子和聚合物，考察了其PEG-b-PCD与不同客体分子形成核-壳组装体的性能，并选择地塞米松和吲哚美辛（IND）研究了该类组装体的释药特性与响应性。在此基础上，合成了基于聚乙烯亚胺和β-CD的共聚物PEI-CD，该聚合物可以和含羧基的药物通过多重非共价键作用（包括主-客体、静电、氢键和疏水作用）形成核-壳结构的纳米粒，其中药物负载量高达70%以上，从而大大提高了该类药物的水溶性。这种纳米组装体中药物的释放具有明显的pH响应特性，即在酸性介质中几乎不释放，而在中性介质中快速释放。体内药动学研究表明其中药物的口服生物利用度大大增加；体内药效学实验证明了该类组装体能够明显增强药物的疗效，并降低其毒副作用。通过缩醛化反应合成了pH响应性环糊精材料，对其结构进行了详细表征，通过乳液法和自组装法制备了不同的纳米微粒；体外水解和药物释放研究均表明以该类材料构建的纳米粒具有pH响应性释药特性。体外细胞毒性评价、溶血实验、静脉注射急性毒性评价、局部注射刺激性试验以及多次给药过敏性试验均表明基于α-CD和β-CD的缩醛化材料具有良好的体内相容性。缩醛化α-CD（Ac-aCD）制备的纳米粒可以有效负载紫杉醇（PTX），其在pH 5释放较快，而在pH 7.4释放缓慢。体外药效评价表明PTX/Ac-aCD纳米粒能有效抑制多种肿瘤细胞的增殖，其IC50值低于游离药物和PLGA纳米粒对照组，尤其对于多药耐药性癌细胞株；流式细胞技术研究表明PTX/Ac-aCD纳米药物具有显著增强的促凋亡作用。基于黑色素瘤B16F10的裸鼠异位肿瘤模型的体内研究表明，PTX/Ac-aCD纳米药物比PTX注射液具有更加优异的抗肿瘤活性，且副作用大大降低。此外，我们发现含有酰胺键的聚合物，比如聚（N-烷基取代丙烯酰胺）和均聚多肽，能够在水中组装得到结构可控、粒径不同的纳米到微米尺度的组装体。其中，均聚多肽聚（天冬氨酸-β-苄酯）（PBLA）组装体具有良好的细胞相容性；体内外药动学实验表明通过PBLA纳米组装体可以大大加快IND溶出、增加其口服生物利用度；体内药效学评价表明纳米组装体具有良好的治疗效果，减缓药物胃肠道刺激。