基于二硫键共价载药的介孔二氧化硅微球用于药物控释系统的研究

介孔二氧化硅微球具有较高的比表面积和无生理毒性等特点，是优良的药物载体。目前，介孔二氧化硅微球主要是通过物理吸附作用、电荷相互作用或氢键相互作用等非共价键相互作用实现药物负载，难以确保药物在到达病灶部位之前不释放，在杀死癌细胞的同时也会严重损伤人体正常组织细胞。二硫键具有在血液循环过程中稳定存在，进入肿瘤细胞后才发生断键反应的突出优点。本项目拟建立制备介孔二氧化硅微球通过二硫键共价负载抗肿瘤药物的系统方法，即先制备表面带有活性基团（氨基）的功能化介孔二氧化硅微球，再通过二硫键linker与药物共价相联，得到通过二硫键共价载药的介孔二氧化硅微球。该系统可以实现在体内循环过程和正常组织细胞中不释放药物，进入肿瘤细胞后才发生二硫键断键反应，释放出药物的特点。有利于提高化疗药物应用时的效率，降低药物的毒副作用，为治疗恶性肿瘤疾病提供新的途径和实验依据。

目前大部分的药物控释系统都是通过非共价键载药，易发生药物突释，引起毒副作用。尽管共价键载药能够避免药物突释现象，但是难以控制药物的释放行为一直是其难以克服的缺点。本项目中，我们利用二硫键在谷胱甘肽作用下会发生断键反应，而谷胱甘肽在肿瘤细胞内的浓度要比其在血浆中的浓度高1000倍以上的特点，制备了通过二硫键共价负载紫杉醇的介孔二氧化硅纳米微球。首先，以三甲苯作为扩孔剂，以CTAB作为模板剂，TEOS为硅源，FITC作为荧光剂，成功制备了尺寸均匀、粒径在110 nm左右的荧光介孔二氧化硅微球，然后与3-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂（APS）反应，在介孔二氧化硅微球的表面修饰了氨基；然后，根据文献中的方法，合成了释放药物时不改变药物结构的二硫键linker，linker的一端通过共价键连接紫杉醇，另外一端含有活泼的羧基；通过HPLC测试结果证明了该二硫键linker在生理环境中可以稳定存在，不释放药物，在还原剂二硫苏糖醇（DTT）的作用下才发生断键反应，释放出紫杉醇；将上述制备的表面氨基修饰的介孔二氧化硅微球和二硫键linker利用酰胺化反应共价链接起来，制备了通过二硫键共价负载紫杉醇的介孔二氧化硅微球载药系统，载药率可达13%；细胞实验结果发现，上述载药系统对HeLa细胞的细胞毒性具有GSH依赖性，细胞毒性随着GSH浓度的升高而上升。此外，随着培养时间的增加，载药系统显示出更强的细胞毒性，IC50值也大大降低。荧光共聚焦显微镜研究发现上述载药系统可以通过细胞内吞作用快速进入细胞。.通过该项目的研究，我们已在Langmuir、J. Phys. Chem. B、RSC Adv.等杂志上发表标注本项目资助的相关SCI论文11篇。在二硫键载药药物控释系统方面的工作引起了广泛的关注，被J. Phys. Chem. B邀请撰写相关Feature Article一篇，已于2014年发表。同时，通过本项目的研究，我们已培养博士生2名，其中1名已毕业，硕士生4名，其中2名已毕业。