高载药量环境双重敏感大分子前药自组装囊泡的制备及抗耐药性能研究

To realize drug controlled release, enhance,retention of anticancer drugs and overcome multidrug resistance (MDR) in cancer cells, we provide a high Doxorubicin (DOX) loading "smart" nanovesicle based on prodrugs. In specific, taking advantage of the strong hydrophobicity of the anticancer drug DOX, two DOX molecules are conjugated to a hydrophilic poly (ethylene glycol) (PEG), forming amphiphilic prodrugs, which rapidly self-assemble into stable nanovesicles. The incorporated disufiled linker and hrydrazone bond between PEG and DOX is predicted to enable cleavage of native DOX at the desired target site under tumor-relevant reductive and low pH conditions. Meanwhile, the resulting nanovesicles can be loaded with a water-soluble Verapamil (VRP) with a high loading efficiency.It therefore enhanced the efficiency in overcoming MDR of cancer cells, which renders the stimulus-responsive nanoparticles promising in cancer therapy.

为实现药物载体在肿瘤细胞内可控地释放高浓度阿霉素及克服膀胱癌肿瘤细胞的多药耐药性问题。本项目拟制备基于大分子前药的高载药量pH/氧化还原双重敏感纳米载药囊泡。通过腙键和二硫键将两个小分子阿霉素键合到低分子量PEG两端制备得到两亲性药物-聚合物共聚物，该两亲性大分子前药所形成的纳米药物囊泡可以最大限度的降低惰性高分子材料的含量，大大提高抗癌药物的载药量，在肿瘤细胞内高GSH浓度、低pH环境下，该纳米囊泡因其共聚物链段迅速断裂而解体，实现高效释放活性药物的目的。将有效剂量的MDR逆转剂维拉帕米负载到纳米药物囊泡的亲水性内腔中，通过MDR逆转剂的作用，避免抗癌药物泵出细胞，克服肿瘤细胞的多药耐药性。该新型智能纳米药物囊泡既可以通过在病灶部位高效释放药物降低毒副作用，突破抗癌药物的剂量限制，又可以提高化疗药物的敏感性，从而有力提高化疗效果。

本项目围绕制备具有环境响应性的聚合物前药纳米粒子并将多药耐药性（MDR）逆转剂维拉帕米负载到纳米药物囊泡的亲水性内腔中，得到具有协同给药功能的纳米粒子载药系统，并对其逆转膀胱肿瘤细胞耐药性进行研究。具体如下：1）载VRP的PEG-hyd-DOX纳米粒子的制备及其逆转耐药性研究。将阿霉素与聚乙二醇通过苯亚胺键进行键合，设计合成了一种新型环境敏感型聚合物前药mPEG-b-DOX。聚合物前药形成的纳米囊泡可以同时包载7.71%的维拉帕米，实现协同给药的目的。对PEG-hyd-DOX及载VRP纳米粒子的T24/ADR细胞毒性进行了研究。给药48h后，载VRP纳米粒子的对T24/ADR细胞的细胞毒性较弱，需要在较高浓度下才具有一定的杀伤性。但该载维拉帕米的双载药纳米粒子组T24/ADR细胞对化疗药物的敏感性并无显著变化。利用流式细胞技术分别检测的P-gp表达率，耐药细胞的P-gp表达的荧光强度值分别为89.8±3.34%和91.3±4.02%，两者间差异无统计学意义（p>0.05），说明载维拉帕米的纳米粒子未能显著抑制T24/ADR细胞的P-gp表达率，从而印证了细胞毒性实验结果。2）疏水层可溶胀性的pH响应性阿霉素载药体系的制备及其逆转耐药性研究。将阿霉素通过腙键键合到含有咪唑基团的两亲性聚合物侧链上，制备了PEG/IM-g-(PAHy-DOX)两亲性聚合物前药，并负载了5.2%的盐酸维拉帕米。对VRP-loaded PEG/IM-g-(PAHy-DOX)纳米粒子的T24/ADR细胞毒性进行了研究。该载VRP纳米粒子的对T24/ADR细胞的细胞作用呈现浓度依赖性，且24h与48h作用效果差别不大。利用流式细胞技术检测VRP-loaded PEG/IM-g-(PAHy-DOX)的P-gp表达率为89.6±3.82%，说明载维拉帕米的纳米粒子未能显著抑制T24/ADR细胞的P-gp表达率。本研究发现维拉帕米可以同时负载于具有环境敏感性的纳米粒子中，降低了维拉帕米的毒性作用，且与自由阿霉素相比，能降低肿瘤细胞的存活率，说明纳米载药体系保留了阿霉素的生理活性，但是其逆转耐阿霉素膀胱癌细胞株的耐药性能并不显著。一方面可能是因为纳米粒子所负载的维拉帕米的量远低于其能产生逆转作用的计量，另一方面肿瘤耐药机制复杂，负载于纳米粒子内的维拉帕米的包埋、释放是否影响其性能仍需要更多的研究探讨。