（化学工程专业论文）5氟尿嘧啶接载新型pH敏感自组装纳米粒的制备及表征.pdf

摘要 癌症是人类致死的主要疾病之一，目前临床上以化学疗法( 化疗) 为主要治 疗手段。5 氟尿嘧啶( 5 - f l u o r o c r a i l ，5 f u ) 是目前临床上的一线抗肿瘤化疗药之 一，对于大部分恶性肿瘤都有较好的治疗效果，如结肠癌、肺癌、胃癌和胰腺癌 等。但由于其具有降解快( 在体内仅5 分钟) 、毒性大和目标细胞识别性差的缺 点，使5 - f u 存在很严重的毒副作用。因此，患者的生存质量不能得到很好的保 证，使其在临床上的应用受到了很大的限制。 为了增强5 ，f u 对癌细胞靶向性及目标细胞识别选择能力，本文利用天然多 聚糖普鲁兰( p u l l u l a n ) 制备了5 - f u 的新型自组装p h 敏感纳米粒载体，通过改 变5 f u 的制剂剂型以达到缓释、减少5 f u 的毒副作用并增强其癌细胞靶向性。 本文采用透析方法首先合成了乙酰化普鲁兰磺胺地托辛( p a s d m ) 化合物的自组 装纳米粒子，磺胺地托辛作为p h 敏感基团接枝于乙酰化的普鲁兰上，使其具备 p h 敏感性，进而增强其癌细胞的靶向性；同样使用透析的方法，将5 f u 物理包 封于自组装纳米粒中。所制备的载药自组装纳米粒通过傅立叶红外光谱仪、动态 光散射仪( d l s ) 、扫描电镜( s e m ) 等手段表征其乙酰化程度、粒径分布及外 观形态等。测量了5 f u 的载药量和包封率并绘制了不同p h 下5 - f u 的体外释放 曲线。结果表明，自组装纳米粒的平均粒径为l o o n m ，并有较均匀的粒径分布； 通过扫描电镜照片显示，制各的纳米粒具有良好的球形度。在模拟体内环境所进 行的稳定性实验表明，白组装纳米粒在p h = 7 4 的水溶液中具有非常良好的稳定 性。而当p h 降低到肿瘤细胞p h 值时，自组装纳米粒会迅速聚集。使用紫外分 光光度计检测5 f u 的载药量及释放浓度并绘制5 f u 的体外释放曲线。体外释 放实验表明，该载体具有极强的p h 敏感性，在p h 低于6 8 时，5 - f u 的释放速 率明显增强。 关键词：5 氟尿嘧啶自组装纳米粒p h 敏感 药物传递系统普鲁兰 a b s t r a c t c a n c e ri sal e a d i n gc a u s eo fh u m a nd e a t h s c h e m o t h e r a p yh a sb e e nam a j o r t r e a t m e n tm e t h o d o l o g yf o rm a l i g n a n tt u m o r s 5 一f u ，a so n eo ft h eo l d e s ta n db e s t a n t i n e o p l a s t i cc h e m o t h e r a p yd r u g s ，h a sb e e nu s e di nc l i n i c a lp r a c t i c e sf o r d e c a d e s 5 一f ui sa l la c t i v em e d i c i n ea g a i n s tm a n yc a n c e r ss u c ha sc o l o n ，b r e a s t ，s t o m a c ha n d p a n c r e a sc a n c e r s h o w e v e gc u r r e n tp r a c t i c eo ft h i sc h e m o t h e r a p yc o m e s 、i t l ls e v e r e s i d ee f f e c t si n c l u d i n gd i a r r h e a ，l o ww h i t eb l o o dc o u n t s ，l o wp l a t e l e tc o u n t sa n d a n e m i ae t c t h e r e f o r e t h el i f eq u a l i t yo ft h ep a t i e n t sb e i n gt r e a t e dw i t l lo f t e n d e t e r i o r a t e sw i t h i ni nar a t h e rs h o r tp e r i o d t h em a i nr e a s o ni st h a tb o t ht h et a r g e t c a n c e r o u sc e l l sa n dn o r m a lc e l l sa r es u b je c tt on o n e - s e l e c t i v ee x p o s et ot h ed r u g w h i c hl e a d st ou n w a n t e dt o x i cs i d ee r i e c t s i no r d e rt oi m p r o v et h ec a n c e r - t a r g e t i n ga n ds e l e c t i v ea c t i v i t yo fa n t i n e o p l a s t i c a g e n t ，5 - f l u o r o c r a c i l ( 5 - f u ) ，an o v e lp h - r e s p o n s i v ed r u gd e l i v e r ys y s t e m ( d d s ) ， p u l l u l a na c e t a t e s u l f o n a m i d e ( p a s d m ) c o n j u g a t e ，w a ss y n t h e s i z e db ya d i a f i l t r a t i o n m e t h o d s u l f o n a m i d ew a sg r a f t e dt ot h eh y d r o p h o b i c a l l ym o d i f i e dp u l l u l a na c e t a t e ( p a ) t oe n h a n c et h ep hs e n s i t i v i t yf o rb e t t e rc a n c e r - t a r g e t i n gd e l i v e r y 5 _ f uw a s l o a d e di n t ot h es e l f - a s s e m b l e dn a n o p a r t i c l e sb yt h es a m em e t h o d t h ed r u g - l o a d e d s e l f - a s s e m b l e dn a n o p a r t i c l e sw e r es u c c e s s f u l l yo b t a i n e da n dc h a r a c t e r i z e di nt e r m so f p a r t i c l es i z e ，m o r p h o l o g ya n dd r u gl o a d i n ga n dr e l e a s ep r o f i l ea tv a r i o u sp h s t h e r e s u l t ss h o w e dt h a tt h em e a nd i a m e t e r so ft h es e l f - a s s e m b l e dp a r t i c l e s w e r e a p p r o x i m a t e l y lo o n m ，w i t hu n i f o r ms i z ed i s t r i b u t i o na n dg o o ds p h e r em o r p h o l o g y t h en a n o p a r t i c l e ss h o w e dg o o ds t a b i l i t ya tp h7 4w h i c hi se q u a lt ot h en o r m a lb o d y f l u i dp h ，b u ts h r a n ka n da g g r e g a t e db e l o wp h6 8w h i c hi sc l o s et ot h ep ho ft h e t u m o r s t h el o a d i n ge f f i c i e n c ya n dc o n c e n t r a t i o no fr e l e a s e d5 一f uw a sm o n i t o r e da t 2 6 9n mo nt h eu v v i ss p e c t r o p h o t o m e t e r t h e r e l e a s e p r o f i l e w a s h e a v i l y p h d e p e n d e n ta r o u n dp h y s i o l o g i c a lp h ，a n dt h e r e l e a s er a t ew a ss i g n i f i c a n t l y e n h a n c e du n d e rp ho f6 8 k e yw o r d s ：5 - f l u o r o c r a i l ，s e l f - a s s e m b l e dn a n o p a r t i c l e s ，p hs e n s i t i v i t y , d r u g d e l i v e r y , p u l l u l a n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得鑫注盘鲎或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 糊一鹤：吲彰撕期：州年。日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨洼盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权苤鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：厕勿 签字日期一f 年月j 日 导师签名：磊刃翥 签字日期：之删年，月厂矿日 第一章文献综述 1 1 癌症 第一章文献综述 癌症，又称恶性肿瘤，是由潜伏于某些病毒蛋白质衣壳内的类病毒【l 】( 只是 一个r n a 片断) 或缺陷性病毒( 只是一个d n a 片断) 的携带下，打破动物肌 体的免疫屏障，侵入动物细胞，并在条件具备的情况下与细胞染色体实现整合或 独立存在破坏或屏蔽调控基因，从而激活宿主胚胎时期活跃而分化后处于休眠状 态的基因，产生促进细胞分裂和生长的因子，改变细胞的代谢方式，使细胞无限 繁殖、生长，并进行类病毒或缺陷性病毒的复制和产生，打破周围细胞免疫保护 屏障的物质，对周围细胞进行转染，实现“癌化”。 世界卫生组织( w h o ) 的统计资料表明，目前全世界癌症患者约有1 4 0 0 多万， 1 9 7 6 年，全世界4 0 多亿人口中每年因癌症死亡的超过5 0 0 万，到2 0 0 0 年估计 癌症致死人数将上升5 0 。在我国，癌症是继心血管病和呼吸系统病之后，居 我国人口死亡原因的第三位的疾病。癌症的预防和治疗也成为中外医学界的重点 攻关课题。现在较常见的癌症有：食道癌、肺癌、胃癌、乳腺癌、肝癌、肠癌等。 1 2 癌症的治疗 治疗癌症的传统方法有三种：手术切除、化学药物治疗和放射疗法【2 】。这些 疗法各有其优缺点和局限性。 手术治疗恶性肿瘤是最古老的方法之一，手术治疗通常主要适用于年轻、身 体条件较好者的早期局部性肿瘤。目前手术治疗仍是大部分实体肿瘤的主要治疗 手段，约9 0 的肿瘤应用手术作为诊断和分析的工具。通常，早期肿瘤是最适合 手术治疗的，因为这个时期肿瘤基本没有扩散，手术效果好，病人生存期长。但 是手术切除肿瘤的同时常需切除一部分正常组织，造成术后一定的后遗症和功能 障碍。 化疗指的是运用化学药物治疗癌症的方法。手术和放疗杀伤特定部位的癌细 胞，而化疗则是对人体全身起作用。化疗可以消灭已扩散到全身各部分的癌细胞。 化疗药物的摄入有很多方式，有口服、外敷、静脉注射、肌肉注射、皮下注射、 动脉注射( 进入动脉) 、鞘内注射( 通过脑脊髓流动进入中枢神经系统) 、胸膜 注射( 进入胸腔) ，腹膜注射( 进入腹腔) 、膀胱注射( 进入膀胱) 、阻断注射 第一章文献综述 ( 进入肿瘤) 。化疗可以作为所有实体肿瘤和非实体肿瘤的治疗手段。化疗主要 用于病变广泛、对化疗敏感的肿瘤。对于早期癌症患者来说，化疗可以使肿瘤彻 底消失，病人可以痊愈；对于中期癌症患者来说，化疗可以抑制癌细胞的生长和 扩散，从而延长患者的生命；对于晚期癌症患者来说，化疗可以起到缓解病情的 作用，提高病人的生活质量。 放射疗法采用特殊设备产生的高剂量射线照射癌变的肿瘤，杀死或破坏癌细 胞，抑制它们的生长、繁殖和扩散。与化疗不同的是，放疗只会影响肿瘤及其周 围部位，不会影响全身。放疗在控制病情发展、缓解症状和根除肿瘤方面已占据 越来越重要的地位。放射治疗主要有两种形式：体外和体内。体外放射就是仪器 位于人体外，直接把高能量射线照射在肿瘤部位；体内放射是将放射源密封植入 肿瘤里或靠近肿瘤。有时当手术切除肿瘤后，把放射源放在切口处，用来杀死残 存的癌细胞。另外种体内放疗是将未密封的放射源通过口服或静脉注射入人体 内进行治疗。 目前治疗癌症主要还是依靠化学药物疗法治疗。化疗的优点是对全身进行彻 底的治疗，而且对癌细胞的杀伤力很强，不管对原发的、残留的、扩散的、活转 移的，均有治疗功能。但是化疗药物在消灭癌细胞的同时也不可避免地杀死正常 组织细胞，致使化疗方法治疗癌症时全身都遭受到不同程度的损害。毒副作用大， 病人在接受治疗的时期，生命质量下降。 1 3 化疗的副作用 化疗药物本是用于杀死生长很快的癌细胞，但由于药效遍及全身，缺乏对癌 细胞与正常细胞之间的识别，也会侵袭正常的、健康的细胞。损伤健康组织是引 起副作用的原因。最易受到侵袭的正常细胞是骨髓里的血细胞和口腔、消化道、 生殖系统及毛囊里的细胞。某些化疗药物会损害心脏、肾脏、膀胱、肺和神经系 统的细胞。 化疗常见的副作用如下： ( 1 ) 贫血，化疗降低机体制造红细胞的能力结果导致贫血。红细胞将氧气 运输到身体每个部位。如果红细胞过少，机体组织就会乏氧而停止工 作，这种情况则为贫血。贫血的症状有皮肤苍白、乏力、头痛、虚弱、 眩晕、晕厥、气短； ( 2 ) 便秘，癌症本身或治疗方法等许多相关因素均可导致便秘； ( 3 ) 腹泻，吞咽困难； ( 4 ) 乏力，是癌症患者最常有的症状； 第一章文献综述 ( 5 ) 脱发，是癌症化疗中常见的副作用，但并不是每个人都有。毛发脱落 不仅在头部发生，身体的其他部位也会有，毛发脱落多见于治疗几个 疗程后而不是化疗初期； ( 6 ) 感染，由于抗癌药物影响了机体产生抗炎的白细胞，导致感染的发生。 感染的症状有：发热、寒颤、多汗、尿痛，严重咳嗽或咽痛，阴道异 常改变或在伤口、溃疡、丘疹周围出现痒、充血、肿胀并有触痛； ( 7 ) 食欲不振，膳食平衡的人更易于对抗治疗的副作用和抗感染； ( 8 )口腔、牙龈和咽喉的问题，在癌症治疗过程中很常见。抗癌药物和放 疗会引起刺激和干燥，且在口腔和咽部形成溃疡。口腔溃疡能导致癌 症治疗过程中难治愈的感染； ( 9 ) 恶心和呕吐，出现在某些癌症治疗中，并依个体及所用药物不同而各 不相同。 大多数副作用在化疗停止后也随之消失，因为健康细胞恢复得很快。许多副 作用消除得非常快，但是有些副作用会数月或数年后才会消失。甚至有时当化疗 对心脏，肺、肾脏或生殖器官造成永久性损害时，副作用就会持续一生。有时， 某些化疗会引起滞后的反应，如很多年后显出来的第二种癌症。虽然副作用令病 人感到痛苦，但这种治疗方法破坏癌细胞的能力使之仍有存在的必要。 1 4 抗肿瘤药的种类 化疗药物依据它们的作用机制分为几大类： 1 4 i 烷化剂 烷化剂直接作用于d n a 上，防止癌细胞再生。此类药物对慢性白血病、恶 性淋巴瘤、何杰金氏病、多发性骨髓瘤、肺癌、乳腺癌和卵巢癌具有疗效。烷化 剂主要有白消安、顺氯氨铂、环磷酰胺( 癌得星) 、氮烯咪胺、异环磷酰胺、二 氯甲二乙胺( 盐酸氮芥) 和苯丙氨酸氮芥。 1 4 2 抗代谢药 抗代谢药干扰d n a 和r n a 的合成，用于治疗慢性白血病、乳腺癌、卵巢 癌、胃癌和结直肠癌。抗代谢药主要有5 氟尿嘧啶、甲氨蝶呤、阿糖胞苷和环胞 苷。 1 4 3 抗肿瘤抗生素 抗肿瘤抗生素通过抑制酶的作用和有丝分裂或改变细胞膜来干扰d n a 抗 第一章文献综述 肿瘤抗生素为细胞周期非特异性药物，广泛用于对癌症的治疗。抗肿瘤抗生素主 要有博来霉素、更生霉素、红必霉素、阿霉素和黄胆素。 1 4 4 植物类抗癌药 植物类抗癌药都是植物碱和天然产品，它们可以抑制有丝分裂或酶的作用， 从而防止细胞再生所必需的蛋白质合成。植物类抗癌药常与其它抗癌药合用于多 种癌瘤的治疗。植物类抗癌药主要有长春碱、长春新碱、三尖杉酯碱、足叶乙甙 和威蒙。 1 4 5 免疫制剂 免疫制剂可以刺激癌症病人的免疫系统更有效地识别和攻击癌细胞。它们属 于特殊的化疗范畴。 1 4 6 激素 皮质类固醇激素用于治疗淋巴瘤、白血病和多发性骨髓瘤等癌症。当激素用 于杀死癌细胞或减缓癌细胞生长时，可以把它们看成化疗药物。皮质类固醇激素 有强的松和氟美松。性激素用于减缓乳腺癌、前列腺癌和子宫内膜癌的生长。它 包括雌激素、抗雌激素、黄体酮和男性激素。性激素的作用方式不同于细胞毒素 药物，属于特殊的化疗范畴。 1 4 7 杂类 另外一些化疗药物具有不同的作用机制，不属于上面几类。其中包括门冬酰 胺酶和维甲酸。 1 55 氟尿嘧啶 本课题拟使用5 氟尿嘧啶( 5 f l u o r o u r 扯i l ，5 - f u ) 作为模型药物，研究改变剂型对其基本药力学性质 的影响。5 - f u 化学名称为5 氟一2 ，4 ( 1 h ，a n ) 嘧啶 二酮，其分子结构如图1 1 所示，分子式为 c 4 h 3 f n 2 0 2 ，分子量为3 0 0 8 ，形态为自色或类自色 或结晶性粉末，略溶于水，微溶于乙醇，几乎不溶 于氯仿。5 - f u 是最早的化学治疗药物之一，1 9 5 7 年 f o 图1 - 15 氟尿嘧啶 f i g1 - 1 5 - f l u o r o u r a e i l 由h e i d e l b e r g e r 合成，为嘧啶类的氟化物，属于抗代谢抗肿瘤药，对增殖性细胞 各项均有杀伤性作用。 第一章文献综述 1 5 1 作用机理 5 一f u 在体内必须转化为相应的核苷酸才能发挥其抑制肿瘤的作用。本药在 体内先转变成5 氟2 脱氧尿嘧啶核苷酸，抑制胸腺嘧啶核苷酸合成酶，抑制d n a 的生物合成；此外，还能渗入r n a ，阻止尿嘧啶渗入r n a 而抑制r n a 的合成。 5 - f u 代谢后主要生成二种活性物：一个为尿氟三磷( f u t p ) ，结合到r n a 上， 干扰其功能；另一个是通过尿苷激酶的作用，生成氟去氧尿一磷( f d u m p ) ，它抑 制胸苷酸合成酶而阻止d n a 的合成，后者是其抗肿瘤的主要机理。 1 5 2 适用症状 5 - f u 适应症：乳腺癌，结肠癌，直肠癌，胃癌，肝癌，卵巢癌，宫颈癌， 膀胱癌，前列腺癌和头颈部肿瘤，也可作为放射治疗的增敏剂。局部应用还可以 治疗基底细胞癌，和某些恶性皮肤病。 1 5 3 药代动力学 5 - f u 主要经肝脏代谢，分解为二氧化碳经呼吸道排出体外，约1 5 的氟尿 嘧啶在给药1 小时内经肾以原型药排出体外。大剂量用药能透过血脑屏障，静脉 滴注半小时后到达脑脊液中，可维持3 小时。t 1 2 c t 为1 0 2 0 分钟，t 1 2 1 b 为2 0 小时。 1 5 4 副作用 由于5 - f u 在体内代谢快，半衰期短( 仅为5 1 0 m i n ) ，临床上为了维持长 时间的稳定性，达到有效的体内血药浓度，往往采用大剂量、持续给药或反复多 次给药等途径。持续给药虽然能够保持药物在病人的血液中保持较高的血药浓 度，但是由于剂量较大，5 氟尿嘧啶对正常细胞和病变细胞识别率差，毒副作用 较明显，致使病人产生食欲不振、恶心、呕吐、1 2 1 腔炎、胃炎、腹痛、腹泻，严 重者可以出现血便；骨髓抑制为主要毒性，表现为白细胞减少，血小板减少和贫 血；脱发，指甲改变，皮炎，皮肤色素增加。也有极少见的急性小脑综合症和心 肌缺血( 后者为短时性) 等毒副作用。为了提高药效，减少临床使用剂量，延长 给药间隔时间，减少药物对人体的副作用，研制5 氟尿嘧啶可控释放纳米载体具 有较高的临床应用价值。 1 5 5 不适用人群 1 本品在动物实验中有致畸和致癌性，但在人类，其致突、致畸和致癌性 均明显低于氮芥类或其他细胞毒性药物，长期应用本品导致第二个原发恶性肿瘤 的危险性比氮芥等烷化剂为小。 第一章文献综述 2 除单用本品较小剂量作放射增敏剂外，一般不宜和放射治疗同用。 3 当伴发水痘或带状疱疹时禁用本品其它有下列情况者慎用本品； ( 1 ) 肝功能明显异常； ( 2 ) 周围血白细胞计数低于3 5 0 0 m m 3 、血小板低于5 万m m 3 者； ( 3 ) 感染、出血( 包括皮下和胃肠道) 或发热超过3 8 者； ( 4 ) 明显胃肠道梗阻； ( 5 ) 脱水或( 和) 酸碱、电解质平衡失调者。 4 开始治疗前及疗程中应定期检查周围血象。 5 老年患者慎用氟尿嘧啶，年龄在7 0 岁以上及女性患者，曾报告对氟尿嘧 啶为基础的化疗有个别的严重毒性危险因素。密切监测和保护脏器功能是必要 的。 6 用本品时不宜饮酒或用阿司匹林类药物，以减少消化道出血的可能【3 】。 1 6 药物载体 药物的控制释放系统( d r u gc o n t r o l l e dr e l e a s es y s t c m ) ( c r s ) 是药物释放系统 ( d r u gd e l i v e r ys y s o e m ) 中的一种，它可以使药物以一种预定的速率释放出来，从 而达到控制体内药物浓度的目的。相对于传统的给药方式，c r s 具有很多优点： 可以提高药物的疗效，降低药物的毒副作用，减轻病人服药的痛苦等。它已经成 为当今给药技术的熟点，引起了人们的极大兴趣，其理论和应用研究都取得了可 喜的进展 由于化疗药物存在着毒性大，缺乏药理活性专一性的缺点，对正常组织，特 别对生长旺盛的消化道粘膜上皮组织，骨髓造血细胞以及毛囊等，同样有损害和 抑制分裂作用。为了提高药物的疗效，降低毒副作用，近年来，科学家利用天然 或人工合成材料，制成不同类型的药物载体。其中纳米级载体由于自：身具有可生 物降解、生物互溶的特点，受到科学家的广泛关注。 1 7 纳米药物载体概述 纳米技术( n a n os c a l et e c h n o l o g y ) 是一门在o 1 1 0 0 0n m 空间尺度内操纵原 子和分子，对材料进行加工、制造具有特定功能的产品，或对物质进行研究，掌 握其原子和分子的规律和特征的高新技术学科。纳米技术的产生推动了信息技 术、医学、环境科学、自动化技术及能源科学的发展，是二十一世纪最具发展潜 力的高新技术之一。 第一章文献综述 对于材料科学而言，当首推纳米技术，纳米材料具有尺寸小、比表面积大、 表面能高、表面原子比例大等特点，纳米材料的特殊结构决定它具有小尺寸效应、 量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面效应等特殊效应，其中的量子尺寸效应 ( q 咖t 哪e f f e c t ) 成为不可忽视的因素，物质的表面积增大，其光学，磁性， 热传导、扩散以及机械等性质会呈现出不同于宏观尺度下的块材材料( b u l k m a t e r i a l ) 。例如当黄金被制成纳米粒子( n a n o p a r t i c l e ) 时，其颜色不再是金黄 的而呈现出红色，说明光学性质因尺度的不同而有所变化。 现代药物治疗学不但要求药物能够以一种预定的速率释放出来，而且要求药 物尽可能的浓集到靶向( 病灶) 部位，从而提高药物的生物利用度和疗效，减少药 物的毒副作用。而传统的药物及药物制剂( 包括缓释制剂) 在体内的分布是无差异 的，在对病灶部位起作用的同时，对人体的正常器官带来了一定的毒副作用。因 而如何使药物能够到达靶向( 病灶) 部位，并以预定的速率把药物释放释放出来， 成为当今药物学和药物制剂学的热点和难点。纳米药物载体正是为解决这两个问 题而发展起来的新型载药体系 近年来，越来越多的研究人员对于纳米粒子在用于药物载体所产生的良好效 果产生了浓厚的兴趣，并为此做出了大量的研究工作，取得了令人欣喜的成果。 纳米药物载体控释系统研究最多、最有价值的应用就是用于抗肿瘤药物的载体。 利用纳米药物载体可以使病人通过口服、经皮、皮下、肌肉注射、静脉注射、动 脉注射和体腔黏膜吸附等方式将药物送至病灶部位并释放药物，达到治疗的目 的，从而减少癌症肿瘤病人的化疗痛苦。用于药物输送的纳米粒子材料主要是聚 合物，其优点为： ( 1 ) 载药纳米粒作为异物而被巨噬细胞吞噬，到达网状内皮系统分布集中 的肝、脾、肺、骨髓、淋巴等靶部位，或连接有配基、抗体、酶底物所在的靶部 位。 ( 2 ) 纳米载体包裹的药物沿着静脉迅速聚集在肝和脾等网状内皮系统的主 要器官，降低了由于治疗药物的非特定聚集而引起的毒性。 ( 3 ) 当载药纳米粒到达靶部位，药物在聚合物纳米载体内能通过扩散或聚 合物自身的降解达到缓释，或者可由载体材料的种类或配比不同而具有不同的释 药速度。调整载体材料种类或配比，制备出具有缓释特性的载药纳米粒，从而达 到可控释放的目的。 ( 4 ) 将一些具有靶向作用或控制药物释放的功能性组分通过化学键合的方 式结合到聚合物离子表面，使纳米载体具有靶向性。药物即可以通过物理包埋或 化学键合的方式结合到纳米载体中。 ( 5 ) 由于载药纳米粒的粘附性及小的粒径，既有利于局部用药时的滞留性 第一章文献练述 增加，也有利于药物与肠壁的接触时间与接触丽积，提高药物口服吸收的生物利 薅魔。 ( 6 ) 可防止药物在胃酸性条件下水解，并能大大降低药物与胃蛋白酶等消 化酶接触的机会，从而提高药物在胃肠道中的稳定性。 ( 7 ) 载药缡米粒可以改变貘运转规利，爝翔药物对：数物貘豹透过瞧，骞裂 予药伤透皮暖浚与缀施内药效发挥。铹魏载有虢脾瘤药物阿霉素的缡米稳，可使 药效比阿霉素水针剂增加l o 倍；用氰基丙烯酸酯作载体，制铸长春花胺的纳米粒r 口服给药后比水溶性吸收更快、更安全；去炎双醋酸酯纳米粒的体内过穰显示了 缓释特性，蜀熬派疗关繁炎有长效箨焉。 瞳前，对纳米幸壶的研究重点穰如下几个方黼：纳米粒载体材料的筛选与组合， 以获得适宜的释药速度；采用袭丽化学方法对纳米粒表面进行修饰使篡阪性，以 提鬻懿淘能力与改变靶寇部经；剿警工艺垅纯，戳增掘药物载量、妪瘩逡雳牲秘 适藤予工业纯生产；体内工程静动力学规律探讨，以正确籀述血液与耗器官内药 物的变化规律。可以预期随着研究的不断深入，纳米医学领域必将产嫩“纳米药 学”的新分支，使纳米材料成为人类征服疾病嬲又一有力工具。 壤憨戆缡采药耪载薅鑫其餐璇下往震； ( 1 ) 具有较简的载药量，如 3 0 ； ( 2 ) 具有较粥的包封率，如 8 0 ； ( 2 ) 畜适宜豹铡各及提缝蠢法； ( 3 ) 载体树辩可生物降解，毒性较低或浚有毒性； ( 4 ) 具有适渴的粒径与粒形； ( 5 ) 具有较长的体内循环时闻。延长纳米粒在体内的循环时间具有重要意 义。茭一，筢壤绣载豹有效成分袭孛夹室熬浓凌增丈显疆环辩阕延长，这徉药镌 能更好地发挥全身治疗或诊断作用；其二是增强药物在瘸灶靶部位的疗效，如肿 瘤等瘸变部位的上皮细胞处于一种渗漏状态，由于纳米粒谯体内的长循环，其装 载熬药纺进入黪瘥等病交熬经戆辊会壤热。嚣此，长锺环纳米锻越 ( l o n g c i r c u l a t i n gn a n o p a r t i c l e s ) 的作用是降低了药物对掰状内皮系统( r e s ) 的靶向性，实际上增加了对病变部位的靶向性，宏观的效果是明显改变疗效。 谯设诗薪型药纺载体制剩盼应考虑以下簧求： 1 ) 其膏药瀵潘往靛专一彀，侵药麓逡撵毪遮杀臻熬缀魏鸯l 蘩麓绥戆懿繁 殖 ( 2 ) 对正常纲胞和组织无损害或抑制作用，能降低化疗药物毒副作用，如 减轻慰黉酝遂兹裁激襞、夤麓掺裁终翅及交态爱瘟等； ( 3 ) 增加药物的表面积和溶解度，加侠溶出速度，以敬善药物在体随的转 8 第一章文献综述 运过程( 吸收、分布、代谢及排泄过程) ： ( 4 ) 增加药物对淋巴系统定向性、靶组织的滞留性、对组织和细胞膜的渗 透性，维持药物在动物靶组织中有较高的浓度，以提高抗癌药疗效的作用； ( 5 ) 化疗药物被载体( 非活性部分) 代入靶组织释放完全，载体本身必须 以体内代谢成无毒物质，并排出体外； ( 6 ) 增加药物的理化稳定性； ( 7 ) 便于服用或制成易于储存、运输的注射或其它剂型。 1 8 纳米药物载体分类及制备 按纳米粒子的形态，通常可以把纳米药物载体分为以下几种类型： 1 8 1 纳米脂质体 脂质体是磷脂依靠疏水缔合作用在水中自发形成的一种分子有序组合体，为 多层囊泡结构，每层均为类脂双分子膜，层间和脂质体内核为水相，双分子膜间 为油相，膜厚度约为4 n m 。根据其结构所包含的双分子膜层数，可分为单室脂质 体和多室脂质体( m l v ，粒径1 5 z m ) 。粒径小于2 0 0 n m 的单室脂质体称为 小单室脂质体( s u v ) ，粒径在2 0 0 1 0 0 0n n l 的称为大单室脂质体( u ) 。 脂质体应用十分广泛，可用于模拟膜研究、在体内外将基因或其他物质向细胞内 传递，还可用于临床检验和诊断、纳米粒子的制备、催化反应的控制等【4 1 。 利用脂质体的独有特性，将毒副作用大、在血液中稳定性差、降解快的药物 包裹在脂质体内制成纳米脂质体载体药物。根据人体病灶部位血管内的皮细胞间 隙较大、脂质体药物可透过此间隙到达病灶部位的特点，使其在病灶堆积释放， 从而达到定向给药的目的【5 1 。脂质体主要辅料为磷脂，而磷脂在血液中消除极为 缓慢，因此脂质体药物在血循环系统保留时间长，从而使病灶部位得到充分治疗。 利用该技术，可将一大批高毒性活性药物安全有效地应用于临床治疗，其中有抗 癌药、抗生素类药、抗真菌类药、抗寄生虫类药、蛋白质或多肽类药物。同时可 将单克隆抗体连接到脂质体上，借助于抗原与抗体的特异反应，将载药脂质体定 向送入，也可以将基因载入脂质体中，利用脂质体特殊的运载功能实现基因修补。 纳米脂质体药物载体具有以下优点： 由磷脂双分子膜包覆水相囊泡构成，生物相容性好； 对所载药物有广泛的适应性，水溶性药物载入内水相，脂性药物溶于脂 膜内，两亲性药物可插于脂膜上，而且同一个脂质体中可以同时包载亲 水和疏水性药物 磷脂本身是细胞膜成分，无毒，生物利用度高，不引起免疫反应； 第一章文献综述 保护所载蓊物，防止体液对药物的稀释和被体内酶分解破坏。 蕤矮傣胃戳遥避薄貘戆瘩念终耀、反耨蒸发法、冷冻予臻法、滨裁浚入法绞 及挤瓣等方法制番【毋。近年来，脂质体的应用被国内外广太研究人员所必注，各 种功能型脂质体棚继有所报道，如免疫脂质体、多糖被复脂质体、光敏感脂质体、 长缓繇黯矮体、热敏感l 鬟质体、磷篷敏感鼹矮体等辨n 。掰髓，纳来聪矮髂掰蟊 骧静象要闯题是稳定性较差、荔j ：集聚和融会。为茈，出现了精于稳定虢质体的 许多方法1 1 2 j 。近年来，聚合型脂质体因其具有较高的稳定蚀、释放速度可调以及 可选撵共聚单体的多样性等日益受到重视。b e r g s t r a n d ”1 等人合成的高分子表面 添缝裁聚嚣氧乙靛。浆强氧嚣烧，豢嚣氧乙烧( p e o - p p o - p e o ) 聚合瑟矮髂苓汉稳 定饿增强，而且典有对温度敏感的特性；s h n 6 e s i 4 】等人合成了既具育p h 值敏感 性又能在体内长循环以增加药物在体内驻留时问的二油酰磷脂酰乙醇胺。聚乙二 簿( d o p e - p e g ) 镣功憝型鼹瑗体；r o u x ! 蝤l 等人合成了接技聚乙二醇掺馋磷疆酰 乙醇胺p e g p e 的聚合型膳质体，其在血浆审静稳定性膏缀大提高，餐接棱后其 p h 德敏感性减弱。 髑履体制剂技术尚未完全成熟，但其稳定性已得到很大改善，储存期从数小 辩瑟长翻数年，棒蠹半衰麓获数分锋延长到数中夺薅。笔纛谈舞，今鑫载药l 誓霞 体的研究重点应放在靶向性问题上，还应加强研制具有非对称双层膜的热力学稳 定性脂质体及其制备技术( 如分层组装技术) ，加强非离予表面活性剂爨泡的稳 定性爱英载药研究，疑其拖是度磷制藜型可翅豹稳定i 舞痰搭，莠注意臻矮馋嚣蠹 稳定德与药物靶内、控释等之闷的关系。 1 8 2 阉体类脂纳米粒 瓣俸类嚣鬃米粒( s o l i d 嚣涨ln a n o p a r t i c l e s , s l n ) 是逡筝亲缳受耋援瓣一秘 纳米粒子类的给药篇统。它是以固态的天然斌台成类脂如卵磷脂、甘油三酯等为 载体，将药物包裹戚夹嵌于类脂核中，制成敉径约为5 0 m n 1 0 0 0 r i m 的固体胶粒 绘药系统。s l n 舆毒靶囱控释、增强药物稳定性、载药繁糍、毒性小、霹大批 量生产帮灭菌等优点，更其研究翻开发价值势肖望产业纯。 肆以磷脂为主黉成分的脂质体上分子层结构不同，固体脂质纳米粒照由多种 类腊材料如脂肪酸、脂肪醇及磷脂等形成的嗣体颗粒。固体脂质纳米粒稳定，制 备较蕊矮，其毒一定懿缓释终瘸，主要逶会予难溶缝药物熬毯裹，薅佟静歉注懿 或局部给药。它可以作为靶向定位和控制释放作用的载体。与脂质体比较，s l n 具有以下显著的特点： 生产王髦麓萃，应爝成熬熬裹压匀化法( h i g hp r e s s u r eh o m o g e n i z a t i o n , h p h ) 法，适合工蛾亿生产；， 毒性低，生物相容憔好，可避免使用有机溶媒。s l n 采用的类脂材 第一章文献综述 料如脂肪酸酯等均为内源性的、生物体可利用的无毒物质，来源广泛， 价格低廉。体外细胞毒性试验表明，在相同观察期内，含有0 5 p l a 或p l a p g a 的纳米粒可使1 0 0 正常细胞死亡，而在1 0 的s l n 在细胞培养液中仍有8 0 保持生存活力； 载药量高，稳定性好。药物溶解在可溶性材料中制成初乳，最后以固 体形式贮存，最适合化学稳定性差的药物； 既能用于装载亲水性药物，又能用于疏水性药物，并且适合于多途径 给药； 可以进行大规模的生产和消毒处理。 固体脂质纳米粒的制备主要有超声分散法，高压匀化法，溶剂乳化、挥发法 以及微乳法【1 6 - 2 0 1 等，在制备过程中有很多因素会影响固体脂质纳米粒的物理及 化学性质，如脂类及乳化剂等组分的不同会对s l n 的粒径及稳定性产生很大的 影响【2 1 - 2 4 1 ；灭菌和冷冻干燥也会对其稳定性和结构产生某些影响【2 5 1 。另外，在制 备和质量评价中，如高压导致的药物的降解，多种胶体粒共存，类脂结晶状态与 药物包封如过冷熔化物、类脂构型、粒子形状、凝胶化现象等等都是可能存在的 问题 2 6 - 3 2 1 ，这些都是在制备过程中需要注意和避免的。 s l n 并非是集其它胶体药物载体的优点而舍其缺点的药物载体，也不能简 单地认为是带固体核的纳米乳。s l n 突出的优点是材料安全，制备过程快速有 效，能大量生产，可避免使用有机溶剂制备高浓度脂类的分散体。缺点是载药量 低，多种胶体粒子( 微胶粒、脂质体、混合微胶粒、纳米药物结晶) 共存，类脂 物理状态复杂( 不同构型间的转变、过冷熔化物的出现) ，贮藏和给药过程的稳 定性差( 凝胶化、粒径增大、药物渗漏) 。s l n 可经多种途径给药，最大的挑 战为静脉注射，因为静脉注射s l n 对粒径大小有苛刻的要求。s l n 在经皮给药 方面的成就令人鼓舞，这将成为其主要应用领域。 总之，s l n 是一个既有优点也有缺点的胶体给药系统，有待于在其结构和 体内、外分子水平的动力学方面做进一步研究。 1 8 3 纳米胶束 纳米胶柬( n a n o m i c e l l c , n m ) 是近几年正在发展的一类新型纳米载体，是 由双亲聚合物在选择性溶剂中发生微相分离而形成的具有疏溶剂住核与溶剂化 壳的一种自组装结构，它们之间的推动力有疏水作用、静电相互作用、氢键作用 或金属络合作用等。因为其具有亲水性外壳及疏水性内核，所以同时具有亲水性 基因及疏水性基因，在水中溶解后自发形成高分子胶柬，并完成对药物的增溶和 包裂3 3 州，并且可使药物能逃避单核巨噬细胞的吞噬，即具有“隐形”性阱j 。按照 形态可以将其分为球状、棒状、囊泡状、管状、二维胶束和复合大胶柬等。 第一章文献综述 纳米胶束可分为无交联胶粜、核交联胶柬、可降解胶窳、核与壳阃以非共价 键连接豹狡束戮及爨交联获紊，箕孛壳交联蔽塞又有嚣亲热袁交袋壤米羧寒、霉 逆两祭徕水壳交联胶束以及疏水壳交联纳米腔束。 对于无交联胶柬，其分子同均以非共价镶缔合，因而容易受到外界条件的影 响，如溶荆、p h 德和温度等的潋变及稀释、浓缩和剪切力作用等，都w 能使其 缔会，函焉毒瑷了淤共影 键结禽鼢稳定狡隶。 可降解胶束悬指由开环聚合物一聚羟己酯( p g a ) 、聚乳酸( p l a ) 和聚 己内酝( p c l ) 等舆有良好生物相窖性和生物降解性的聚念物与亲水性聚合物形 成戆袋聚镌，在承溶滚孛荻素纯慝其获素爨爨骞霹陲瓣幢。p c l 、p l a 秘p g a 具有不同的降解速率，可通过改变相对分子质麓及其分布、组成比例及姆亲水聚 合物的比例达到控制降解速率的目的。其降解速率还与外界条件如酶浓度紧密相 关，嚣过核降瓣制餐戆中空胶柬载药量太大增搬，缀适会终为莼物载俸，妇i u f 硐 等入通过不同方法南褥了中奎羧策。 觉交联胶柬熙当前研究较多的一种胶束，它是由壳层带有双键的分予间进行 自由旗聚合反应或黉在带有反成性基团( 如羧基) 的分子中加入交联剂交联而成， 缓翅聚苯乙烯i b o 一己爝睦蓰在承孛形残馥苯乙烯为菝、聚霹乙烯蘧乏踺必舞兹菠 柬，其壳上的侧链笨乙烯基可谯光照和引发潮的引发下进行自由基共聚交联网。 通过糍交联，提高了胶束的稳定性，而核仍能保持一定的流动性，亲油憷核可以 担羧犬量纂拳溶馊药魏，瑟交联巍霹班保护药物不被鳋界磷壤所破琢，势能避免 高浓发药物对入体驰直接裁激，减轻不适感。通过在交联焘上弓l 入其有谈剃功能 的指豸鼍分子，就有诃能作为药物定向传送的溅体。 以上胶束的核与壳之间均以哭价键连接。嫩近又出现了一种制各胶泶的新方 法，这种荻束菝受穗瑷氢键等次徐键连菝，魏蒂有端羧骜熬浆苯乙矮( m c p s ) 与聚禾乙烯毗嚏( p 4 v p ) 在氯仿中混合，由乎羧基和吡噱基问的氢键相互作用 而形成的以p 4 p v 为主链、聚笨己烯( p s ) 为接枝链的“接枝共聚物”，向其中加 入溶裁攀苯，剐霹澎戏孩壳闯戳鬣键连接熬灏鍪驳索捧系。 一 通常合成纳米胶束的亲水镳段用聚乙二醇( p e g ) 、聚氧乙烯( p e o ) 、聚氧丙烯 等，耐疏永链段用耀乳酸，聚丙变酯乙交酯、壳聚糖等，目前研究较多的是p l a 与p e g 的嵌段共聚物( p l a - p e g ) 以及p e g 与其他聚合物的嵌段共聚物f 3 “”。 勇终s h i n 阁等久麓遴撰法带l 备? p c l - m p e g 缡米荻素亲矮载潺炎癃，稳取霉了 很好的效果。 1 8 4 缡米囊 纳米囊又称毫锾囊( n a n o e a p s u l e s ，n c ) ，是利用天然离分子街质，皴胡胶、 白蛋囱及纤维等制成的毫微分散体系，形似胶态离子的分予缔合物。纳米囊粒径 第一章文献综述 约为1 0 2 0 0n m ，常制成干燥粉末贮存，分散在水中为透明的胶体溶液；常静 脉给药，与脂质体有相似之处，主要靶向为网状内皮细胞丰盈的肝脾组织。因为 纳米囊也容易被癌细胞吞噬，所以可用作抗癌药的载体。纳米囊比脂质体包封量 高、稳定性好。 纳米囊的制备方法有：乳化法，其中包括薄膜超声乳化法、乳化溶剂蒸发法、 高压乳均法、微乳冷却法：自组装、自聚集法，以及喷雾干燥法1 4 3 】。 纳米囊兼有微囊和纳米粒子的优点，它可以保护物质免受外界环境的影响， 将不可混合的化合物隔离，使不同类的材料能良好地亲和；作为药物释放载体时， 可以控制内部包裹药物的释放。并且生物相容性好，在生物体内易吸收。纳米囊 可以分为基体式纳米囊和贮存式纳米囊，基体式纳米囊是待释放药物与其载体均 匀的混合在一起，构成整个纳米囊，其药物可以呈单分散，也可以以一定的聚集 态结构分散于高分子基体中，药物通过载体的降解及自身的扩散作用得以释放， 其材料多为水凝胶和疏水性可生物降解高分子。贮存式纳米囊是待释放药物集中 于囊的内层，其外层为高分子膜。 目前有半数以上的新药存在溶解和吸牧的问题，采用纳米囊技术，可以在很 大程度上增加药物与胃肠道液体的有效接触面积。药物的溶解速率也将随药物颗 粒尺度的缩小而显著提高，进而提高药物的吸收利用率。此外，纳米药囊还可以 使药物在病灶处合理的释放，提高药物利用率的同时，避免了药物对人体其它部 位的不良刺激。如今，纳米药囊已经成了注射药剂、口, q l l 药剂、眼部用药等药剂 a a 4 z 。作为基因药物的载体，可携带药物分子进入人体的血液循环，使药物在无 免疫排斥的条件下可以把新型基