细胞内脉冲释药系统的肿瘤治疗基础研究

Nano carrier based targeting drug delivery is an effective approach to realize safe and high performance tumor therapy. Due to the restrict of release rate of drug delivery systems in cells, the low free drug concentration in targeting site significantly reduced the curative effect. The pulsed release system in targeting cells is an important approach to realize the remarkable improvement in tumor therapy. For this purpose, we designed a novel copolymeric micelles drug delivery system which indicated solution property and fast drug release in high temperature. The micelles also presented lower cytotoxicity and stronger cellular uptake ability. The drug delivery system could fast release drug in targeting cells when the environment temperature reached up to the upper critical solution temperature (UCST) of carrier materials. Based above results, this project will done further A54 peptide modification which indicated special bonding and internalization ability against BEL7402 human hepatoma cell, and endow active identification ability to copolymeric micelles. After the copolymeric micelles drug delivery system enter tumor tissue and uptake by tumor cells, the temperature of tumor cells will heated up by microwave, and the drug will complete released instant. Through exploration of the dual tumor hyperthermia-chemotherapy to clarify the suppression action of the dual tumor hyperthermia-chemotherapy on apoptosis of tumor cell and tumor stem cells, realize remarkable improvement in tumor therapy.

基于纳米载体的靶向给药是实现肿瘤安全高效治疗的有效手段。受进入细胞内给药系统释药速率制约，在靶点区域游离药物浓度低，显著降低了药物疗效。靶细胞内脉冲释药系统是肿瘤治疗获得突破的重要方向。为此，我们设计了一类高温呈液态，药物快速释放的新型共聚物胶束给药系统。该胶束具有较低的细胞毒性和较强的细胞摄取功能。当环境温度达到载体材料的高临界溶液温度（UCST）时，可在细胞内快速释放药物。本项目拟在此基础上，进一步采用针对肝癌BEL7402细胞具有特异性结合和内在化功能的A54多肽修饰，赋予共聚物胶束主动识别BEL7402肝癌细胞和内在化的功能。在给药系统到达肿瘤组织并内吞进入肿瘤细胞后，采用微波治疗仪使肿瘤组织局部升温至UCST，实现药物的瞬间完全释放；通过温敏靶向化疗和微波热疗的双模式协同治疗的探索，阐明该细胞内脉冲释药系统结合微波热疗对肿瘤细胞凋亡、肿瘤干细胞等的抑制作用，实现肿瘤治疗的突破。

基于纳米载体的靶向给药是实现肿瘤安全高效治疗的有效手段。受进入细胞内给药系统释药速率制约，靶点区域的低游离药物浓度显著降低了药物疗效。靶细胞内脉冲释药系统是肿瘤治疗获得突破的重要方向。在刺激响应型聚合物纳米给药系统中，温度敏感型聚合物纳米给药系统得到了广泛的关注。.本研究首先利用自由基聚合合成了一种具有上临界溶解温度的聚合物聚(丙烯酰胺-丙烯腈)，进一步将聚乙二醇嫁接到聚(丙烯酰胺-丙烯腈)上，得到在聚合物上临界溶解温度以下具有两亲性的的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇。选用上临界转变温度在43 ºC，自聚集浓度在30.1 ug/mL的聚（丙烯酰胺-丙烯腈）-聚乙二醇嫁接物进行后续研究。采用水难溶性抗肿瘤药物碱基阿霉素为模型药物，聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇胶束可以有效包裹阿霉素，该嫁接物载药胶束表现出了温度敏感型药物释放行为，在43 ºC时，48 H内有80 %的药物被释放，而在37 ºC时，48 H内只有40 %的药物被释放。同时，该嫁接物载药胶束可以被肝癌BEL-7402细胞有效摄取，且经过43 ºC处理0.5 H后，抗肿瘤药效得到显著提高。另外，载药胶束在尾静脉给药24 H后，可以有效聚集到肿瘤部位。当辅以微波治疗，肿瘤部位温度在5 min之内升高6 ºC，肿瘤抑制率达到92.8 %，且50 %实验组动物的肿瘤消失，没有出现后期肿瘤复发现象。.在上述聚乙二醇-聚（丙烯酰胺-丙烯腈）嫁接物胶束的基础上，成功修饰BEL-7402肝癌靶向多肽A54，得到的A54-聚乙二醇-聚（丙烯酰胺-丙烯腈）嫁接物可以可以有效共同负载阿霉素及磁性纳米粒。该载药磁性胶束的微波产热效率相对于载药胶束组得到提高：微波处理30 min后，温度升高率分别为170 % 和120 %。同时，该载药磁性胶束表现出了温度敏感型药物释放行为。与未修饰载药胶束相比，A54修饰的载药胶束能更多地被BEL-7402细胞摄取。此外，该载药磁性胶束可以有效聚集到肿瘤部位，几近聚乙二醇-聚(丙烯酰胺-丙烯腈)磁性胶束的2倍，辅以微波热疗之后，肿瘤部位的温度在15 min之内提高了10 ºC，体内抗肿瘤疗效相比于聚乙二醇-聚(丙烯酰胺-丙烯腈)载药胶束组和A54-聚乙二醇-聚(丙烯酰胺-丙烯腈)载药胶束组，都得到了显著提高。从而发明了一种由微波触发的，化疗与热疗联合治疗的抗肿瘤疗法。