多重环境响应性肽类树状大分子药物/SiRNA纳米自组装共载体的设计、制备及其抗MDR肿瘤效果研究

The design and preparation of expriment responsive nanosacle co-delivery system of anti-tumor drug and SiRNA have recently received tremendous attention in field of biomedicine. We plan to synthesis a variety of functional organic molucules and construct multiple environmental responsive co-delivery nanoscale system via dual electrostatic interactions based on our previous work. This brandnew sort of co-delivery system is hypothesized to be capable of twice disassembling under the stimuli of microenvironment of tumor, including the extrocellular pH and enzyme in lysosome. It has ability to resolve these two problems about the cellular uptake of PEGylated vehicle and the early release of SiRNA after the liberation of PEG moities in the same time. Due to the fantastic character, this particular kind of nanoscale carrier is capable of simultaneously releasing the anti-tumor drug and SiRNA within the tumor cell fast and efficiently. In this project, we plan to characteriz the size, behavior of assemble and disassamble, the release of drug and SiRNA of the co-delivery system. Moreover, the in vitro an in vivo anti-tumor efficacy and biosafety of this nanoscale delivery system will be extimated.

环境响应性纳米载体系统对产生多药耐药性的肿瘤进行药物与基因的同时递送治疗是生物医药领域的一大热点和难点，具有重大的研究意义，故创新性地设计、合成该类载体系统是一项十分必要且有意义的工作。本项目拟在课题申请人前期工作基础上，设计、合成多种有机分子，并利用双重静电相互作用构建多重环境响应性肽类树状大分子药物-SiRNA纳米共载系统。该载体系统有希望可在肿瘤细胞外pH值和溶酶体中酶的调控下发生两阶段解离，同时破解PEG较大体积阻碍细胞吞噬以及PEG胞外离去导致SiRNA提前释放的问题，快速有效地在胞内同时释放药物与SiRNA；通过适当的化学或生物学实验方法，对递送系统的表面形貌、聚集与解离行为、释放行为等进行研究，并进行体内外药效学及生物安全性评价，探究其在药物/SiRNA递送中的应用。

随着超分子化学与纳米技术的蓬勃发展，利用超分子作用力构建新型纳米载药递送系统用于以癌症为代表的重大疾病已成为多领域研究的热点。然而，化学结构构建过程的复杂以及非活性稳定材料所带来的副作用在很大程度上限制了该领域的发展。申请人拟利用正电性肽类树状大分子与SiRNA、负电性聚乙二醇通过静电相互作用进行基因递送，但因稳定性与基因负载效率的问题将课题改进为利用吉西他滨肽类树状大分子纳米前药与阿霉素通过多重超分子作用力构建具有多种环境响应功能的被动靶向纳米药物共载系统。通过计算机模拟以及透射电镜、激光粒度仪、红外光谱验证了该系统由以π-π堆叠为代表的多种超分子作用力共同推动构成，并同时具有组织蛋白酶B以及pH响应的环境响应功能。体内外治疗实验发现，该系统能够很好地抑制乳腺癌肿瘤的生长。基于这一发现，我们进一步利用超分子作用力，构建了无载体吲哚美辛/紫杉醇纳米药物共载系统。通过计算机模拟、透射电镜、小角度X-射线衍射、差热扫描仪以及光谱学相关仪器研究了该系统内在结构。我们发现这一系统具有独特的无定型-纳米晶相互稳定的结构，并能通过改变投料比例达到形态可调节的目的。该系统进入体内后能迅速形成尺寸较小且稳定的纳米颗粒，从而被动靶向到肿瘤部位。同时，无定型吲哚美辛能够有效调节巨噬细胞表型，使该系统能够有效整合免疫治疗与化疗，极好地抑制肿瘤的生长。本研究利用超分子作用力，通过简单的方法构建超分子纳米药物共载系统，在一定程度上降低了化学合成的难度以及非活性物质所带来的毒副作用，有着良好的临床应用与工业生产应用前景。