化学化工学院 3CL:VwoW
博士研究生科学研究计划书 X,Q(W0-6$u
考生姓名: A[Xw |9
报考专业: (VRnv
报考导师: du TSU9
职 称: O3^@" IY
2012年11月20日 [)KfRk?};2
-1-一、选题背景及意义 t*$@QO
药物缓释指用药后能在较长时间内持续释放药物以达到药效;控释指药物能 '?[msX"aqa
在预定的时间内以预定速度释放,使血药浓度长时间维持在有效范围。药物的缓 SxyFFt
/控释有以下优点:(1)对半衰期短或需要频繁给药的药物,可减少服药次数,使 *V+fRN4 W
用方便。特别适用于需要长期服药的慢性疾病患者,如心血管疾病、心绞痛、高 <Z wEdq
血压、哮喘等;(2)使血药浓度平稳,减缓“峰谷”现象,降低药物不良反应发 #-8/|_*
生的频率和严重程度,提高临床用药的安全;(3)缓慢释放增强药物的有效性,
#wcoLCjs)
药物在口服或注射后释放出有效成分的速度缓慢,吸收速度也较恒定,药物作用 Oms`i&}"}
维持的时间较长;(4)增强药物的化学稳定性,某些药物口服后易被体内环境所 *9 xD]ZZF
破坏,制成缓控释制剂后可按要求定时、定位释放,提高稳定性。 D=+s
D"<|
脂肪族聚碳酸酯是一类重要的可降解生物医用材料,具有优异的生物相容性 Z!6G(zz:>
和生物可降解性 B.b)YE '
[1] dv:&N
,目前已经广泛应用于载药体系、组织工程和特殊医用器材领 P#]jPW
域。传统脂肪族聚碳酸酯通常存在亲水性差、缺少进一步化学反应所需官能团、 \>Q,AyL
与生物体细胞和器官相容性较差等缺点。解决这些问题的一个主要途径是在聚碳 r>OE[C69
酸酯中引入官能团或者活性生物分子,来调节聚合物的理化和生理性质,包括亲 P^r8JhDJ
水/疏水性、细胞膜渗透率、生物粘附能力、生物相容性和降解性等。功能环状 a$-ax[:\sm
碳酸酯单体的合成简便易行,通过二羟基/多羟基化合物和三光气或者氯甲酸乙 /vU31_eZ
t
酯反应即可实现,产物多为六元环和七元环 -8:@xG2
[2-4] 1F-L(\oKm
。根据二羟基/多羟基化合物的不 qxNV~aK
同来源,主要将功能聚碳酸酯分为三大类:(1) 基于丙三醇的环状碳酸酯和共聚 Xb {y*',
物;(2) 基于二羟甲基丙酸的环状碳酸酯和共聚物;(3) 基于季戊四醇的环状碳 T/nRc_I+^B
酸酯和共聚物。除此之外,还有基于L-酒石酸、多糖、1,3-二羟基丙酮和氨基酸 yCVBG
等合成的功能聚碳酸酯 Uk#1PcPd
[5] q^)(p'
X
。 K, Vl.-4?
两亲性高分子在水溶液中可通过自组装形成球状、圆柱状和囊泡三种形态, v,! u{QP
疏水部分可促进水溶性较差类药物的溶解,同时“核壳”结构在人体内能对负载 01b0;|
的药物起到一定的保护作用。通过设计高分子的结构还可以实现药物的平稳释 Ki2_Nh>tM
放、靶向释放、刺激响应释放等功能,因此开展药物的控/缓释载药体系研究具 .)Q'j94Q
有重要意义。 y[# U/2
-2-二、研究现状 i@6 kIC
多数抗癌药物水溶性差,目前普遍采用DMSO,CremophoreEL,Tween80 B
RT2 =}A
等表面活性剂来溶解药物,但是这些溶剂会损害人体的肝肾并可能引起严重过敏 (]L=$u4
反应 wS*UXF&f
[6] . Hw^Nx
。此外,依靠表面活性剂来溶解抗癌药物通常稳定性较差,全身给药后会 E;SFf
发生药物沉降而导致无法发挥药效,因此需要发展新型抗癌药物负载。 _~r>C
研究发现,在高分子“核壳”载药体系中引入与药物结构相似,具有相容性 *e=e7KC6kI
的“核”结构,会提高载药量并延长药物在载药体系中的保留时间 ;)*Drk*t,
[7-9] H~&'`h1
,葫芦素 y_w4ei
(Cucurbitacin)是一类高度氧化的四环三萜类化合物,具有抗肿瘤、抗化学致癌、 S;
>_9
消炎等多种生物活性,与胆甾醇化学结构类似。基于此,Mahmud X#fI$9a
[10] .Q7z<Q
等合成了含 3s+D
x$Ud
有胆甾醇侧基(位于PCL链段中)的共聚物MePEO-b-PChCL、含有苄氧羰基侧基 <D?`*#K
的共聚物MePEO-b-PBCL以及不含侧基的MePEO-b-PCL,对比研究了三种载药 &( Z8G~h4
体系的CuI载药量和控释行为,见图1.4。结果发现MePEO-b-PChCL对CuI的 @jfd.? RK!
溶解性最好并且载药量最多,但只能对药物初期释放进行控制(~1h),1h后药 /PO5z7n0J
物控释行为和MePEO-b-PCL几乎相同,没有呈现出预期最好的控释行为。相比 ^#Shs^#
之下MePEO-b-PBCL的药物控制效果最好,研究者认为是由于胆甾醇侧基体积 crUXpD
较大并且排列较密,使得空间位阻增大,限制了胶束“核”中胆甾醇侧基与药物 6D>o(b2
的相互作用,导致“核”粘度较低从而无法控制药物的释放行为。 -YYQnN
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图1.1两嵌段共聚物MePEO-b-PChCL的合成 3w6}%=)$8
Fig.1.1SchemeforthepreparationofMePEO-b-PChCLblockcopolymer. :+06M@
为提高在血液中两亲性聚合物载药胶束的稳定性和载药量,可将壳、核壳界 7M9Ey29f
面或者核进行化学交联 as6a)t.^
[11,12] ~qekM>z
。但由于交联过程复杂,以及对聚合物载体结构性能 R<}UT
-3-和后续药物控制释放的影响不确定性,此法的应用受到限制。Li &?59{B.mD
[13] SHWD@WLE4
等用含端羟基 xA/Ein0
的PEG为大分子引发剂,DBU为催化剂通过开环聚合制备了嵌段共聚物 EbXWCD
PEG-b-PBC;在室温下通过Pd/C催化将PBC中苄氧羰基还原为羧基,得到了侧 :%!`R72
链含有羧基活性官能团的聚合物PEG-b-PCC;再采用EDC/HOBT作为脱水剂和 ;&=c@>!xP#
催化剂将十二烷醇连接在PEG-b-PCC上,得到PEG-b-PCD(接枝效率高达95%), PaIE=Q4gJ
见图1.2。PEG-b-PCD结构中,十二烷醇连接到聚碳酸酯主链上,产生了类似核 cc37(=oKL
壳界面交联的结构,提高了疏水核的稳定性;此外药物恩贝宁具有和十二烷醇相 7
G37V"''
似的长链脂肪端基,从而可与PEG-b-PCD中的PCD末端基发生作用,提高相容 `,~8(rIM
性。这两因素协同作用大幅度提高了恩贝宁(Embelin)的载药量和载药效率。实验 Y~,ZBl,
结果显示,PEG-b-PCD对恩贝宁的体外释放有明显控制作用(PEG114-PCD29和 6)5Akyz4V
PEG114-PBC30 药物半衰期分别为12h,4h),对前列腺癌细胞的繁殖有明显的抑 nz+k ,
制。 O S?S$y
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Embelin: :JD*uu
图1.2聚碳酸酯骨架、PEG亲水壳和十二烷醇疏水核构成两亲性聚合物 -)E
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Fig.1.2Schematicillustrationoflipopolymerwithpolycarbonatebackbone,hydrophilicPEG t;/s^-}
coronaandhydrophobiclipidcore. mnm
7{?#[
目前为止,绝大部分两亲性聚合物形成的载药胶束体系都是采用PEG为亲 ,C;%AS/
水性外壳,研究人员通常是改变疏水内核来进行相关研究。PEG作为载药体系 8kYI ~
与人体内部生理环境直接接触部分,能够防止载药体系被人体内部细胞吞噬和摄 2|}`?bY]i`
取 zbgH}6b
[14,15] oUNuM%g9Dy
,这对于药物输送具有重要意义。但是当药物释放后,残留的PEG在人 Wz&[cj
-4-体内不能通过水解作用降解为小分子,只能通过排泄系统排出。考虑到PEG存 /^rJ`M[;
在的这一问题,有必要发展代替PEG的新型可降解亲水性胶束外壳。武汉大学 O]VHX![Y$
钟振林课题组 k\<8h%
[16] ]@wKm1%v
以DTC和BTMC为单体,设计合成了含有亲水性链段的三嵌 7N4)T'B
段共聚物(PHTMC-b-PDTC-b-PHTMC),嵌段组成均为可降解的聚碳酸酯;并且 U-:"Wx%G
PHTMC嵌段上含有大量羟基官能团,为后续连接各种功能化的生物活性分子提 ?)V|L~/
供了反应位点,见图1.3。 z{wZLqG
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PHTMC-b-PDTC-b-PHTMC &u0on)E
Self-assemble Mf`@X[-;
图1.3以PHTMC为亲水外壳的两亲性聚合物载药体系示意图 ;\gHFG}
Fig.1.3SchematicillustrationofamphiphiliccopolymerwithPHTMChydrophiliccorona. nj7\vIR7
阿霉素(Doxorubicin,DOX)是目前临床上广泛使用的非特异性抗肿瘤药物, -](3iPy}
通过抑制RNA、DNA和大分子的生物合成杀灭癌细胞,因此将抗肿瘤药物直 Kr74|W=
接输送到癌细胞的细胞质和细胞核中是提高药效的关键。谷胱甘肽是一种广泛存 D]hwG0Chd
在于动物细胞中的三肽(Glu-Cys-Cly),在生物体内的氧化还原反应中起着重要的 +tp@Tb
作用,但在细胞质内含量(2~10mM) hlBqcOpkKg
[17,18] @H|3e@5([
远高于在细胞外含量(50~1000倍) *!L
it:H
[19] 7=pJ)4;ZA
, -+&sPrQ
基于此可设计出含二硫键(-S-S-)的生物还原型载体作为药物的输送工具。苏州大 !KmSLr7xU
学钟志远 kUQdi%3yY;
[20] ;09U*S$eK
课题组合成了以二硫键(-S-S-)相连接的葡萄聚糖(Mn=6000)亲水壳 #B8V2_M
-5-与PCL疏水核的两亲性聚合物Dex-SS-PCL,研究了细胞对药物的摄取和在细胞 5hE mXZ%
内药物的释放行为。结果表明,Dex-SS-PCL在细胞外非还原性环境中能保持较 @M8vPH
好稳定性,进入细胞内还原性环境后能快速释放药物至细胞质及细胞核中,起到 "yc@_+"\+
消灭癌细胞的作用,见图1.4。 {%XDr,myd
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glutathione 5$.e5y<&(
图1.4亲水葡萄聚糖外壳在细胞内谷胱甘肽还原下脱落示意图 ,z+7rl
Fig.1.4Illustrationofdextranshellsareshedoffbyintracellularglutathione. 7lYiu fg
为了进一步提高载药量和控制药物释放,董常明 \>@QJ
[19] 9et%Hn.K'
等将溶胶凝胶技术和含有 z c7P 2@
二硫键的生物还原型载体相结合,制备了一种新型的核中心交联两亲性载药体系 pwG" _|h
TMS-PCL-SS-PEO,见图1.5。结果表明,相比于核中心未交联的胶束,交联胶 ^B`*4
束的载药量和载药效率提高了一倍左右;体外释药实验采用10mMDTT模拟细 <W<>=vDzyE
胞膜内还原环境,交联和未交联的载药胶束均表现出更快的释药行为,并且交联 ! >l)*jN8
胶束能更好地控制初期药物突释。 ir/-zp_
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