多功能纳米粒递送体系的构建及其口服抗肿瘤活性评价

The clinical therapy of cancer via oral administration has been researched all along. However, the barriers of digestive tract and the low tumor-targeting make nano-medicines hard to exert therapeutic effects in cancer cells. In our previous studies showed that the enteric elecrospun fibers (e-fibers) could targeted deliver nanopaticles (NPs) into intestinal tracts. Therefore, in this project, we plan to build an oral anticarcinogen system by integration the multifunctional nanoparticles (multi-NPs) and enterosoluble electropsun nanofibers. The novel poly(mGEG-co-MAA) e-fibers are used to release multifunctional NPs and the intestinal permeation enhancers in intestinal tracts. The novel coolymer obtained (FA-DPLADB，δ+) via ring-opening and ATRP polimerization will promote the multi-NPs to be adsorbed via intestinal epithelial cell and M cells, which avoids the gastrointestinal disorders for nanomedicines. The crosslinking of “S-S” bands improve the biostability of the multi-NPs. Significantly, the immediate induction of folic acid increases the concentrations of multi-NPs in tumor tissues. In cance cells, the “S-S” bands will response to the intercellular environments and release antineoplastic agents, which enhance their treatment effects on tumors. This system combines the release advantages of electrospun fibers and multi-NPs, which “programmatically” release the antineoplastic agents according to the design intent. This project is a basic exploration of oral antineoplastic agent delivery before its clinical application.

实现口服给药对肿瘤的临床治疗一直是人们努力的方向。但胃肠道障碍及其低靶向性，使得抗肿瘤药难以经口服途径发挥疗效。前期的研究发现肠溶性电纺丝可在肠道高效靶向释放纳米粒，以解决纳米药物的胃肠道屏障。鉴于此本项目：利用全新的poly(mGEG-co-MAA)同轴静电纺丝，在肠道释放多功能载药纳米粒；通过ATRP和开环聚合制备的全新聚合物（FA-DPLADB，δ+），可促进纳米粒在肠道以整体结构形式吸收；“二硫键”的交联作用将提高纳米粒微循环中的稳定性；叶酸基团的引入将提高纳米粒对肿瘤细胞进行主动识别能力；经肿瘤细胞的特异性吸收后，纳米粒的“S-S”键结构可响应胞内及内涵体环境释放药物，实现对肿瘤细胞的高效杀灭，以解决纳米药物靶向性低的问题。本递送体系有机结合了静电纺丝与纳米粒的缓控释优势，有效规避药物口服递送中的诸多问题，实现抗肿瘤药物按组方意图“程序化”递送，为开发口服抗肿瘤制剂提供新途径。

据国家癌症中心发表的最新研究数据表明：2018年我国新发癌症病例数380.4万例，占全球癌症新发病人数的20%以上，死亡率为167.89/10万。化疗仍然是临床癌症治疗的主要方式之一。但目前临床化疗药物存在着病人用药顺应性差、多次给药、药物循环时间短、肿瘤组织靶向效率低、肿瘤细胞包吞量少、毒副作用大等缺陷，最终导致癌症化疗效果不理想。本项目首先根据病人用药顺应性差的缺点，开发出三种可供口服给药的多功能纳米粒递药体系，并根据不同疾病模型，对三种纳米粒口服吸收效果进行了研究。这三种纳米粒与壳聚糖（CS）分子通过静电复合形成具有“核-壳”结构的纳米粒。CS分子表面的正电荷增强了复合纳米粒与带负电荷的黏蛋白糖基间的静电作用，导致了强烈的黏膜黏附性，促使纳米粒接近上皮细胞，增加粒子经肠壁PP 结的摄取。以壳聚糖（CS）复合poly(mPEGMA-co-MAA)“核-壳”结构纳米粒为例。通过动物实验证明：通过口服给药，CS/poly(mPEGMA-co-MAA)纳米粒可有效地被小鼠胃肠道吸收，并有效地延长药物的作用时间。此外，针对抗肿瘤纳米药物的缺点开发了一种新型的抗肿瘤药物递送体系。以mPEG为引发剂，以5-乙二醇缩酮-ε-己内酯 (TOSUO)及己内酯为单体制备两亲性聚合物mPEG-b-PTOSUO-b-PCL（mPECT）。研究发现：mPECT纳米粒具有优良的生物相容性和低毒性，并表现出较高的细胞摄取率。此纳米粒对抗肿瘤药物姜黄素的负载量可达10 %。与游离姜黄素药物相比，该负载姜黄素的纳米粒表现出更好的体外抗肿瘤活性。同时，开发出负载姜黄素（CUR）的poloxamer188-b-PCL纳米粒，相较于游离的姜黄素具有更高更持久的抗氧化活性。因此，CUR-poloxamer188-b-PCL纳米粒可应用于肿瘤手术后放疗过程的辐射防护。这些研究为后续的口服纳米给药系统奠定了理论和研究基础。在后续的研究中，本项目在poloxamer188-b-PCL的基础上引入“二硫键”。并将抗肿瘤药阿霉素键合到纳米粒上，以提高纳米粒的ROS响应性，增加抗肿瘤药物在肿瘤组织的蓄积，提高药物抗肿瘤活性。这些相关的研究可以为开发抗肿瘤新制剂提供理论及技术基础。