双功能自组装纳米反应器介导蛋白质结晶的可控生长及跨膜转运的研究

如何实现蛋白质大分子经生物粘膜的高效、稳定化传递是一项具有挑战性和重要性的前沿课题。本项目拟设计合成具有双尾疏水碳链的两亲性壳聚糖仿生材料，其自组装形成的闭合双分子层结构可作为模板调控蛋白质在纳米受限环境下的结晶生长，并进一步介导纳米结晶化蛋白经生物粘膜的转运吸收。该系统的构筑模式及相关研究国内外未见报道，蛋白质晶体在纳米反应器模板内粒度、形貌可控；结晶过程温和、工艺简单，药物晶体化后具有良好的理化稳定性。探讨其在聚合物纳米反应器介导下的吸收转运机制将为纳米结晶化生物大分子的粘膜传递提供必要的实验依据和理论参考。

研制高效、稳定的蛋白质生物大分子非侵入性粘膜递药系统是一项具有挑战性和重要性的前沿课题。本项目在已取得良好工作的基础上，对基于两亲聚合物的纳米反应器介导蛋白质纳米结晶的可控生长以及粘膜转运性能进行深入系统的探索研究。本项研究取得一批有特色、有影响的成果：完成了基于PLL-维生素接枝聚合物的部分合成和表征工作，进一步考察了其分子量、接枝率以及自组装方法对纳米反应器的载药的影响。胰岛素结晶收率>85%，粒径小于250nm，粒度分布均匀且分散性良好。载入纳米反应器后zeta电势升高为+20-30mV。结晶化蛋白很好的保持了原有生物活性(>90%)，可体外持续释放12h。CaCO-2单层细胞摄取和转运实验结果表明：聚合物纳米反应器可打开细胞之间的紧密连接，促进纳米结晶经细胞旁通路。体内药效和药代动力学结果表明：胰岛素裸晶降血糖作用不明显，和阴性对照组相比没有显著性差异；载入纳米反应器后在糖尿病模型大鼠体内具有明显的降血糖作用，降血糖效应可维持24小时，相对生物利用度为5.2-14.3%，达到了本课题的预期研究目的。本课题研究成果对提高蛋白多肽类药物的临床治疗效果及促进生物大分子传递系统的发展, 将有着重要的学术价值和广阔的应用前景。