可准确调控抗癌药物分子数量的pH响应型富勒烯-药物纳米载体的设计与研究

Advocate a Green Life is one of the general community of current world life, so the on-demand use of drugs is the requirement of Green Life in cancer treatment. Aimed at the key problem of unpredictability of solubility for water-soluble fullerene derivatives and the uncontrollable content of cancer drugs in drug delivery system, this proposal is to design and synthesize a series of water-soluble fullerene derivatives with defined molecular structure formed by C60 and hexaethylene glycol. The relationship of water-soluble fullerene derivatives’ molecular structure and solubility and the self-assembly behaviour of fullerene derivatives in water are the main concern of this project. At the same time, cancer drugs can be connected on the designed well-defined fullerene derivatives via hydrazone which is pH responsive functional group to obtain a controlled and smart fullerene-drug delivery system, the fullerene-drug delivery system can achieve the targeting drug release and controlled delivery. Fullerene can promote the generation of ROS irradiated at 532 nm laser light which can be used as photosensitizer in photodynamic therapy, so the designed fullerene-drug delivery system of this project could combine photodynamic therapy and drug therapy, effectively improving the treatment efficiency of cancer. We hope the implementation of this project can promote the development of on-demand medicine in the field of cancer treatment, reduce the waste of medicine cost in actual life and reduce the economic burden of patients, and promote the development of advocating Green Live.

癌症治疗中，实行按需用药是实际生活的需求之一，也是对倡导的绿色生活方式的响应之一。然而，目前纳米药物载体的设计是尽量多的负载药物，而没有考虑实际生活中癌症病症程度不同、病人身体情况不同，则需要的药量不同的问题。同时，在生物医药领域具有很大应用价值的水溶性富勒烯衍生物还存在溶解度不可预测的问题。因此，本项目拟利用富勒烯以及生物相容性好的六甘醇制备结构明确且可控的一系列水溶性富勒烯分子，探索分子结构与溶解度之间的关系，探索制备的富勒烯分子的自组装行为。并利用具有pH响应性的腙键将抗癌药物分子连接到制备的结构明确且可控的富勒烯分子中，获得可控化、智能化的富勒烯-药物纳米输送体系，实现药物的靶向释放、可控输送等性能。富勒烯在532nm激光照射下，能够促进ROS的生成，有利于实施光动力治疗。因此，本项目设计的富勒烯-药物纳米输送体系可以有效结合光动力治疗和药物治疗，进而提高癌症的治疗效率。

对于癌症治疗，抗癌药物高效到达病灶部位，并进行有效的释放是治疗的关键。抗癌药物的用量过大会对人体带来一些有害的副作用，用量过小治疗效果缓慢且治疗时间延长，也会带来一定的经济负担。因此，抗癌药物量的控制和定量释放的研究具有很重要的科学意义。该项目设计了不同代数的水溶性富勒烯-DOX树状分子（支链为柔性的六甘醇链段），用于研究药物的控制与释放。至结题时，项目未能按研究计划实施出来。第一年合成项目中所设计的树状分子时，该类型分子合成难度较大，难以提纯得到高纯度的富勒烯树状分子，进而与药物反应的产物更复杂难以进行后续的反应与表征。为此，更改了水溶性树状分子的结构。然，第二年年初，遇上新冠疫情，上半年居家办公，无法开展实验。而参与项目的学生也陆续在第一年、第二年毕业。没有吸收到新的学生来开展该项目的进行，进而导致项目进展存在问题。此外，也恰逢项目负责人怀孕，不利于项目负责人本人进入实验室开展实验。第三年项目负责人为哺乳期，亦不利于进入实验室开展实验，但重新设计的树状分子结构已初步合成出来，后续将进行与药物的反应，开展表征工作和释药工作的研究。后续该项工作的完成仍对于药物用量的控制研究具有重要的意义。