内源性白蛋白结合型紫杉醇前药纳米粒的构建与评价

内源性白蛋白结合型紫杉醇前药纳米粒的构建与评价

近年来,小分子前药纳米粒作为新一代药物递送系统得到了越来越多的关注。该类纳米制剂最大的优势在于小分子前药本身既是载体材料又是被递送的药物,因而其载药量高达50%。

高载药量可以实现大量药物分子同时抵达肿瘤细胞,显著提高抗肿瘤效果。这种兼具“高效”与“低毒”的特性,使得前药纳米粒具有良好的开发前景。

纳米制剂因表面积大,进入血液循环后,会自发地吸附血浆蛋白以降低其表

面能,形成蛋白冕,这种蛋白结构将成为纳米制剂接触体内环境的真正界面,决定了纳米制剂的体内过程。但是,目前关于前药纳米粒蛋白冕的相关研究报道较少,因此,本课题尝试构建具有主动定制蛋白冕能力的前药纳米粒,并考察蛋白冕成

分的改变对纳米粒体内行为的影响。

本课题合成了三种不同连接键(酯键、单硫键和二硫键)的马来酰亚胺-紫杉醇前药。另外,合成了一种酯键相连的琥珀酰亚胺-紫杉醇前药作为阴性对照。

四种前药分子均可自组装形成纳米粒,加入DSPE-PEG2K后,进一步提高胶体稳定性,所得纳米粒分别称为PMAL(D)、PSMAL(D)、PSSMAL(D)和PSUC(D)。本课题将从白蛋白结合能力、体外释放行为、细胞毒性、细胞内释放、细胞摄取、药动学、体内分布、体内抗肿瘤活性以及系统毒性等几方面对前药纳米粒进行综合评价。

首先采用定量试剂盒对前药纳米粒表面马来酰亚胺基团的数量进行了测定,结果表明,PMAL(D)、PSMAL(D)和PSSMAL(D)的表面均分布有超过10%的马来酰亚胺基团;通过高效液相法(HPLC)考察了前药纳米粒结合牛血清白蛋白(BSA)的能力,结果表明,前药纳米粒与BSA可以迅速结合,并且结合BSA的比例同纳米粒表

面马来酰亚胺基团的分布相一致;前药纳米粒与大鼠血浆孵育后,采用蛋白质谱

分析法,对蛋白冕的成分进行了分析,结果表明,和PSUC(D)相比,其他三种纳米

粒蛋白冕中白蛋白的含量提高了约2倍,并且降低了补体蛋白的吸附量。采用含有H2O2或DTT的PBS-30%乙醇溶液作为释放介质,考察了前药纳米粒在氧化或还原条件下的体外释放行为。

结果表明,PSMAL(D)在H202存在的条件下可快速释药,具有良好的氧化敏感性;PSSMAL(D)除了具有还原敏感性,在H202存在的条件下也可快速释药,表现为氧化敏感,并对二硫键的氧化敏感释药机理进行了初步考察。采用MTT法考察了前药纳米粒和市售制剂Abraxane(?)在小鼠乳腺癌细胞(4T1)、口腔鳞状上皮癌

细胞(KB)和鼠胚胎成纤维细胞(NIH/3T3)中的细胞毒性。

结果表明,PSMAL(D)和PSSMAL(D)对4T1和KB细胞具有良好的抑制作

用,PMAL(D)较PSUC(D)表现出更明显的抗肿瘤活性;在NIH/3T3细胞

中,Abraxane(?)表现出细胞毒性,而前药纳米粒对细胞的生长无明显的抑制作用。采用超高效液相-质谱(UPLC-MS-MS)法,测定了前药纳米粒在4T1和NIH/3T3细胞中的释放情况,结果表明,前药纳米粒在细胞内的释放情况与体外同等氧化还原

强度下的释放结果相接近。

以4T1为细胞模型,考察了C6标记的前药纳米粒的细胞摄取并比较了不同BSA浓度对C6-PMAL(D)和C6-PSUC(D)细胞摄取效率的影响,结果表明,BSA可促进C6-PMAL(D)的细胞摄取。采用Sprague-Dawley大鼠为动物模型,比较了DiR溶液剂和DiR标记的前药纳米粒的体内药动学行为。

结果表明,前药纳米粒改变了DiR固有的体内代谢与清除行为,均具有长循

环的特征;采用4T1荷瘤小鼠为动物模型,评价了DiR标记的前药纳米粒的体内组

织分布情况。结果表明,前药纳米粒改变了DiR的体内分布情况,肺中分布的程度得以降低,同时显著增加了肿瘤处DiR的蓄积量。

采用4T1荷瘤小鼠为动物模型,考察了Abraxane(?)和前药纳米粒的体内抗肿瘤效果。结果表明,PSSMAL(D)展现出最佳的抗肿瘤作用,可以有效抑制肿瘤的快速生长,说明良好的白蛋白捕获能力和氧化还原敏感的快速释药特性相结合,有利于提高前药纳米粒的抗肿瘤活性;采用测定荷瘤小鼠的体重变化、分析H&E 染色组织切片和检测肝肾功能指标的方法,对前药纳米粒的安全性进行了初步评价,结果表明,前药纳米粒不存在明显的系统毒性,体现了“低毒”的属性。