具有肿瘤内环境敏感释放与P-gp抑制功能的脂质纳米给药系统的研究

Target and sensitive release of drug to the tumor site have always been the problems of cancer chemotherapy. In this study, we plan to design a new lipid material based on responsive to tumor internal environment, which is conjugated lipid molecular with Quercetin of P-gp inhibitory property by disulfide bond. And further prepare antitumor targeting lipid nanoparticle drug delivery system that responsive to high glutathione concentration in cancer cells with P-gp inhibition. The relationship between physicochemical properties, spatial structure, and cell uptake, release susceptibility in vitro and in vivo will be studied. Expounding the relationship between responsive release and therapeutic effect of the drug delivery system in the tumor cells with high concentration of reducing substances. Discuss the relationship of inhibition effect of the functional lipid nanoparticle on the P-gp overexpression in the drug-resistant tumor cells and the mechanism. Exploring the biological targeting, drug resistance, therapeutic efficacy and biosafety of functional lipid nanoparticle drug delivery system by studying the pharmacodynamics of tumor model animals, and to provide new ideas and strategy for the treatment of functional lipid nanoparticle drug delivery system, to enrich and develop the environmental-responsive nanoparticle drug delivery system for the treatment of theoretical systems.

肿瘤部位的靶向敏感释放一直是化疗药物靶向递送中存在的重要问题。本项目拟通过肿瘤内环境响应设计，将脂质材料进行合成改造，通过二硫键链接脂质分子和具有P-gp抑制作用的槲皮素，以此为基础制备肿瘤细胞内高谷胱甘肽浓度响应性与P-gp抑制作用的抗肿瘤靶向脂质纳米给药系统。阐明其理化性质、空间结构与细胞摄取及体内外还原敏感释药能力的相关关系。阐明给药系统在高还原物质浓度肿瘤细胞内的敏感释放与疗效的关系，以及功能性脂质纳米载体对耐药肿瘤细胞中P-gp过表达的抑制作用与相关机制。通过肿瘤模型动物的药效研究，考察功能性脂质纳米给药系统的生物靶向、耐药抑制、治疗疗效与生物安全性，为功能性脂质纳米给药系统的治疗研究提供新思路、新策略，丰富和发展环境响应性纳米给药系统治疗理论体系。

本项目通过二硫键链接脂质分子辛癸酸甘油酯和具有P-gp抑制作用的槲皮素，构建了具有肿瘤细胞内高谷胱甘肽浓度响应性与P-gp抑制作用的敏感性脂质材料（Qu-SS-Gcc），并用水性溶剂扩散法制备了载紫杉醇脂质纳米给药系统（PTX/Qu-SS-Gcc LNPs）。探究脂质纳米粒在不同还原条件下形态的变化、体外释药情况、在正常细胞和肿瘤细胞内的载体裂解、P-gp抑制、释药和毒性差异。结果显示，Qu-SS-Gcc LNPs仅在10 mM GSH条件下能够实现载体快速裂解，迅速完全释放包载药物。同时Qu-SS-Gcc LNPs和10 mM GSH共孵育后，透射电镜观察到了粒子的聚集，差示扫描量热分析也检测到了游离的槲皮素，说明Qu-SS-Gcc LNPs具有典型的还原响应性；与非还原敏感脂质纳米制剂相比，PTX/Qu-SS-Gcc LNPs在肿瘤细胞内产生了更多的游离PTX，具有更加优异的体外抑制肿瘤细胞生长作用。以荷4T1原位瘤小鼠为模型动物，活体成像技术表明Qu-SS-Gcc LNPs静脉注射后在体内主要分布于肿瘤、肝和脾部位。模型动物药效学结果显示，与Taxol®和PTX/MS SLNs相比，PTX/Qu-SS-Gcc LNPs具有良好的抗肿瘤效果，抑瘤率能达到73.1%。免疫组化结果显示PTX/Qu-SS-Gcc LNPs能够抑制P-gp，减少药物外排，进一步增强药效。本项目进一步利用Qu-SS-Gcc中DTPA与Qu和Gcc共价连接的酯键具有酯酶敏感的特点，设计了CSO修饰的载地塞米松槲皮素-辛癸酸甘油酯脂质纳米粒（CSO/Dex/LNPs）用于溃疡性结肠炎的治疗。结果显示给药系统具有酯酶敏感响应的特性，能够在含酯酶的人工肠液中快速释放药物；模型动物体内抗炎效果表明CSO/Dex/LNPs比游离Dex具有更好的抗炎作用，能减少结肠的萎缩和结肠屏障的破坏，增加结肠表面E-钙黏蛋白的表达。本项目研究成果为功能性脂质纳米给药系统的开发与治疗研究提供新思路、新策略，丰富和发展环境响应性纳米给药系统治疗理论体系。