白蛋白纳米递药系统的细胞内生物药剂学与胞内药动-药效学研究

Drugs act in specific target sites in the cells. The biopharmacy behaviors of nano drug delivery systems (NDDS)include the endocytosis and disposition (including distribution and elimination) of NDDS in the cells, which determine the the drug content in the target sites of the cell and consequently determine the drug effect. A systamic and quantitative investigation of this process is needed, but the traditional signale fluorescent probe lable technology can not observe and study the elimination of NDDS in cells.The recently developed fluorescence resonance energy transfer (FRET) techenology provides a cure for this problem. When using a pair of fluorescent probes possessing FRET effect to lable nanoparticles, the elimination degree of carriers in the cell can be determined quantitatively according to the change of FRET effect. Albumin nanoparticles have gained a great deal of attention in recent years, but few biopharmacy properties were reported. In this project, the degradation-recognizable albumin nanopartilces will be prepared based on the FRET theory; the biopharmacy behaviors of NDDS including the endocytosis-disposition kinetic will be studied; the effects of material, physicochemical properties and chemical modification on the biopharmacy behabior will be determined; the impact of the biopharmacy behavior of drug loaded NDDS on the PK-PD of drug in certain cells will also be determined.It’s hoped that this work could provide valuable information for NDDS design and development.

药物在靶细胞中具有特定的作用部位（胞内靶部位）。纳米递药系统的细胞生物药剂学行为包括递药系统的细胞摄取和胞内配置（包含分布和消除），它在很大程度上决定了药物在胞内靶部位的分布和药物的作用效果。目前此过程缺乏定量的系统研究，而传统的单荧光标记无法考察纳米粒在胞内的消除。采用具有荧光共振能量转移（FRET）特性的荧光对同时标记递药系统，根据系统降解后FRET效应的变化，可实现对递药系统胞内消除的定量考察。白蛋白纳米粒受到广泛关注，但其细胞生物药剂学性质报道较少。本项目基于FRET原理制备双荧光标记的具有材料降解可识别特性的系列白蛋白纳米粒，对纳米粒的细胞生物药剂学性质即细胞摄取-配置进行动力学的研究，并对其影响因素（材料、理化性质和化学修饰）进行考察，探讨纳米粒的细胞生物药剂学性质对其所携药物胞内药动-药效学的影响，为今后纳米递药系统的设计提供参考。

纳米递药系统的细胞生物药剂学行为在很大程度上决定了药物在胞内靶部位的分布和药物的作用效果。本项目选取白蛋白纳米递药系统为模型，对其在MCF-7细胞的摄取入胞、胞内降解、胞内释药及药效学进行了详细考察。建立了一种新型的无毒二硫键还原法，以半胱氨酸为二硫键还原剂，制备得粒径在50-300nm的白蛋白纳米粒，同时发现纳米粒通过二硫键断裂而增加的疏水力形成纳米级结构。该纳米粒可通过白蛋白与紫杉醇形成的药物蛋白结合物而实现高效载药。建立了一种基于荧光共振能量转移效应（FRET）的纳米粒体外降解的荧光测定定量方法。当纳米粒完整时，荧光对间距小于10nm，纳米粒可产生FRET效应，当纳米粒降解后，荧光对间距增大，FRET现象消失。因此可利用FRET现象的变化对纳米粒的胞内降解行为进行监控。制备了具有系列粒径和系列交联度的白蛋白纳米粒，对其在MCF-7细胞中的摄取入胞和胞内降解进行了定量测定。结果表明在80-300nm范围内，随着白蛋白纳米粒粒径增加，纳米粒的细胞摄取速度也随之增加，而戊二醛交联度越大，纳米粒入胞速度越慢。采用FRET法对系列纳米粒在MCF-7细胞中的降解进行定量测定，结果表明纳米粒解体速度随交联度和粒径的增大而减小，由于交联度和粒径的差别，HSA纳米粒在MCF-7细胞中的解体半衰期约为30-80h，解体的蛋白在细胞内水解迅速，溶酶体是HSA纳米粒胞内降解的主要部位，降解产物可从溶酶体释放。分别制备了载培美曲塞和伊立替康的白蛋白纳米粒，并且结合纳米粒胞内降解和体外释药释药速度，建立了两种药物胞内释放的速度模型。对该两种纳米递药系统的细胞摄取-配置的细胞生物药剂过程和胞内的药动-药效学进行定量测定，并且以Hill方程为转换方程建立了两种药物白蛋白纳米递药系统的细胞药动-药效模型。本项目建立的二硫键还原法、FRET法及对白蛋白纳米递药系统的细胞动力学的研究，为该递药系统的设计、制备及体内外研究提供了新的方法和新思路。