基于配位作用构建氨磷汀纳米粒及其用于放射性脑损伤防护研究

Radiation-induced brain injury (RBI) is the most serious complication of brain and neck malignant tumors following radiation therapy. Because it is difficult to have the intended effect only by symptomatic treatment, potential therapeutic strategies for RBI have focused on radiation protectant-based preventive therapies. Amifostine is the first drug approved to provide protection and diminish side effects in cancer patients undergoing chemotherapy or radiotherapy. As a scavenger of oxygen free radicals generated by ionizing radiation, amifostine exhibits considerable potential in RBI protection. However, because of its inability to cross the blood-brain barrier (BBB), the clinical application of amifostine on RBI is not available yet. Therefore, from the pharmaceutical point of view, we will attempt to develop a novel brain-targeting drug carrier based on the formation of an ion complex between amifostine, angiopep-2 modified hyaluronic acid and magnesium ion, which may enhance drug loading, prolong drug half-life within the body, facilitate BBB crossing, and ultimately improve the therapeutic index. Thus, our present work will not only highlight the combination of amifostine and magnesium ion as a promising preventive therapeutic strategy for RBI, but also provide a flexible platform for rational design of brain-targeting carriers for the codelivery of multiple water-soluble drugs, and facilitate the development of amifostine-incorporated nanoparticles.

放射性脑损伤（RBI）是由脑部放射治疗引起的一种常见并发症，临床上大多采用对症治疗，但“治标”疗效不尽满意，因此开发利用有效的辐射保护剂，加强对RBI的防护显得尤为重要而紧迫。氨磷汀是目前辐射防护效果最为明确的药物，临床上主要用于肿瘤放化疗的辅助治疗；但作为唯一的广谱细胞保护剂，氨磷汀不能透过血脑屏障进入大脑，因而极大限制了其在RBI防护中的应用。本课题拟从药剂学角度出发，首先合成出Angiopep-2多肽修饰的透明质酸衍生物作为载体，然后基于金属离子配位作用，以同样具有RBI保护作用的镁离子为配位中心，构建高效包载氨磷汀和镁离子的脑靶向纳米粒，以期延长氨磷汀的血浆半衰期，促进氨磷汀的脑内递送，实现氨磷汀联合镁离子协同防护RBI的目的，以此为RBI提供行之有效的药物防护策略，同时为水溶性药物脑靶向纳米共递释系统的合理设计提供新的思路，并为氨磷汀纳米制剂的开发提供前期研究基础。

放射性脑损伤（RBI）是由脑部放射治疗引起的一种常见并发症，开发利用有效的辐射保护剂，加强对RBI的防护显得尤为重要而紧迫。氨磷汀是目前辐射防护效果最为明确的药物，但作为唯一的广谱细胞保护剂，氨磷汀不能透过血脑屏障进入大脑，因而极大限制了其在RBI防护中的应用。为了解决这一问题，本项目开展了如下研究。采用聚乙二醇和angiopep-2多肽对透明质酸进行结构修饰，通过凝胶渗透色谱纯化得到高纯度angiopep-2-聚乙二醇-透明质酸作为药物载体，同时建立了高纯度、窄分布透明质酸的制备方法。基于透明质酸载体、氨磷汀和硫酸镁配比筛选等制备条件优化制得angiopep-2多肽修饰氨磷汀纳米粒（AMI-NP），粒径大小合适，分布窄，包封率和载药量高，能够显著提高氨磷汀的稳定性，延缓氨磷汀的体外释放。选用hCMEC/D3细胞进行细胞摄取、细胞毒性和入胞机制研究，结果显示AMI-NP可以促进细胞对氨磷汀的摄取，其主要经LRP受体介导，通过网格蛋白介导和细胞膜穴样内陷介导的两种途径内吞，对细胞基本无毒性作用，生物相容性良好。以hCMEC/D3细胞建立体外BBB模型，跨BBB转运结果显示AMI-NP可以在一定程度上促进氨磷汀的脑内转运。小鼠体内药动学、组织分布研究及脑靶向评价结果显示AMI-NP能够延长氨磷汀的血浆半衰期以及增加氨磷汀的脑内递送。此外，采用活体荧光成像技术同样验证了AMI-NP的脑靶向性能。在传统药动学研究的基础上，采用血和脑同步微透析技术测定血液和脑内游离型氨磷汀的浓度，进一步验证了AMI-NP对氨磷汀穿透BBB的促进作用。通过大鼠放射性脑损伤模型和药效评价指标的建立，验证了AMI-NP对放射性脑损伤的防护作用。本项目在高纯度透明质酸及其衍生物开发和氨磷汀纳米制剂开发方面取得良好进展，为水溶性药物脑靶向纳米共递释系统的合理设计提供新的思路，为RBI的药物防护作出了有益的探索。