载CI-921的酶敏感复合载体的制备,肿瘤球穿透和细胞药效学研究文献综述

 2023-01-04 21:31:16

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

CI-921( 9-[(2-甲氧基-4-甲基磺酰胺基苯氨基-N,5-二甲基-4-吖啶甲酰胺)])是由新西兰肿瘤研究中心开发的拓扑异构酶Ⅱ抑制剂,是抗肿瘤药物安吖啶的一种双取代类似物,具有比安吖啶更广泛的抗肿瘤作用,经过临床Ⅰ期和Ⅱ期试验证明对肺癌、结肠癌和乳腺癌均具有很好的疗效[1]。同时,Cl-921还包含广泛的生物学特性和化学敏感性[2]。临床前药代动力学研究显示该药物在血浆中有很高的蛋白结合力,在家兔模型中只有0.330.04%的游离药物存在,除此以外,Cl-921还具有更长的肿瘤半衰期和更高的肿瘤AUC[3]。临床研究确定CI-921的毒副作用主要是骨髓抑制,静脉炎,以及轻度恶心、贫血、肾功能不全和肝酶异常[4]。其中,静脉炎的发病率高达53%,这主要是因为CI-921是一种弱碱性药物,其在酸性溶液中溶解度较高,在pH7.4时溶解度仅为0.8mu;g/mL。当CI-921溶液静脉滴注到血液时,会导致药物瞬间沉淀,药物沉淀随血流进入血管周围的正常组织,对正常组织产生很强的刺激性和毒性,引起静脉红热肿痛、溃疡坏死,导致静脉炎。因此需要开发出一种新型载药系统使药物既能够靶向递送到肿瘤部位,又能够不在血液中产生沉积。

和正常组织相比,实体肿瘤组织中血管更丰富,但管壁间隙较宽、结构完整性差、淋巴回流缺失,使得尺寸为10~200nm纳米的纳米粒具有选择性高通透性和高滞留性(EPR效应),ERP效应促进了纳米药物在肿瘤组织的选择性分布,增加了药效,减少了对机体毒副作用[5]。然而,肿瘤独特的生理病理学特点又导致载体在肿瘤中无法深入渗透,阻碍其均匀分布。第一,肿瘤组织中血管和淋巴管的结构、功能发育不完全,血管管壁存在孔洞,可以增加纳米药物载体在肿瘤中的聚集,但是肿瘤中血液流动异常,存在回流、间断性断流现象,影响了纳米载体经由血液在肿瘤组织中的有效运输;第二,血管附近紧密聚集大量具有增殖能力的肿瘤细胞,甚至会挤压血管,抑制了纳米药物载体在血管周围组织中的扩散和渗透;第三,肿瘤组织间隙液压力较高,限制纳米药物载体向内部的渗透;第四,肿瘤细胞外基质富含胶原、黏多糖和蛋白聚糖等成分,其彼此交联,形成十分紧密、坚硬的网格构架,形成较小的网格孔洞,阻碍纳米药物载体在细胞外基质中的扩散,将其限制在靠近血管的位置[6]。这些因素导致纳米载体无法有效穿透到肿瘤深部,仅杀死血管附近癌细胞,这不但不能彻底治疗癌症,反而会诱生癌细胞的耐药性。

Andrew等在Nature Reviews Cancer上发表文章强调肿瘤药物药效的发挥依赖于负载药物的纳米药物载体在肿瘤部位的深入扩散与均匀分布[7]。通过调控载体的理化性质,例如粒径,表面电性,表面组成以及形状等,可以控制纳米药物载体在肿瘤部位的行为,实现其在肿瘤中的深入渗透。其中,有研究证明纳米系统的粒径对实体瘤的穿透能力和滞留能力存在显著影响。在一定范围内,纳米系统的粒径越小,实体瘤的穿透(渗透)能力越强,如有研究比较12~125nm胶束或纳米粒对实体肿瘤的渗透性发现,小粒径纳米系统的渗透能力显著强于较大粒径的纳米系统。与此相反,纳米系统在肿瘤组织的滞留能力却与粒径成正相关,即小粒径纳米系统在肿瘤部位的滞留能力显著逊于大粒径纳米系统。鉴于穿透能力和滞留能力对粒径的需求正好相反,研究者设计了一种粒径可智能化调节的纳米系统,以期同时具有良好的肿瘤滞留性和渗透性。以大粒径纳米系统应用,利用 EPR 效应和纳米系统较大的粒径使其更易滞留于肿瘤部位,然后通过环境响应性使粒径降低,提高其在肿瘤内部的穿透性[8]

酶敏感型纳米给药系统是一类新型的智能药物载体材料,其原理是在具一定选择性催化酶存在的条件下,利用生物酶独特的水解蛋白质分子酰胺键的特性,从载体材料中释放出药物.通常情况下,没有蛋白酶的存在,蛋白质的水解速率是相当缓慢的。然而,肿瘤细胞与正常细胞相比,由于控制酶活性的机制出现问题,酶的表达无法被控制,这就导致肿瘤细胞和正常细胞在很多酶的表达上有显著差异。比如基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP),大量研究表明,MMP-9在多种恶性肿瘤中呈现过表达,并因此被认为在恶性肿瘤的浸润转移中扮演重要角色[9]。MMPs是一组大约由24种含锌肽链内切酶组成的蛋白酶家族,主要由肿瘤组织的间质性基质分泌.通常情况下,MMPs表达程度低,当组织再造时它们会过度表达,可降解细胞外基质和许多其他蛋白质,因此能改变肿瘤的微环境,与肿瘤的侵袭有关。这使得MMPs 成为抗肿瘤研究的一个热点。其中,MMP-2和MMP-9在肿瘤生长、血管生成中占有重要角色,它们在多种肿瘤细胞中过度表达(例如卵巢癌、子宫内膜癌、宫颈癌和乳腺癌)[10]。可采用酶敏感触发的方式达到粒径只能调节。

近年来,以各种形式的纳米粒为载体研制的抗肿瘤纳米药物,在肿瘤治疗上显示了高特异性及高效率而备受关注,其中,脂质体和胶束的应用比较广泛。脂质体(liposomes) 是一种类似于细胞膜磷脂双分子层结构的超微型球状药物载体制剂,大小为几纳米至几微米不等,可以携载亲水性、疏水性及两亲性药物。与其他纳米级递送载体相比,脂质体作为药物递送载体可以体现出良好的生物相容性和较高的药物包载量,表现在毒性更低、无免疫原性、无致热原性,能够通过正常代谢而被清除[11]。用于载药体系的聚合物胶束一般通过两亲嵌段聚合物自组装形成。两亲嵌段聚合物由亲水段和憎水链段构成,由其形成的胶束具有明显的核-壳结构,其中,亲脂性的核能够有效的溶解脂性药物,而亲水性的壳层可使胶束溶于水中,因此这种方法可有效增溶憎水性药物,增强这些药物分子在临床中的药效,减小副作用。除此以外,聚合物胶束载药体系还有众多优势,例如,聚合物较低的临界胶束浓度(CMC)可使胶束具有很强的抗稀释能力并在血液中稳定;胶束的纳米尺寸和亲水外壳可防止胶束被人体内网状内皮组织系统识别吸收,延长其在血液循环系统中的时间等[12]。利用两者的特点,采用脂质体的内水相包载胶束,利用脂质体的粒径(200nm左右)可以更好地滞留于肿瘤组织,并且能够提高胶束在体内循环的稳定性,而聚合物胶束因为其小粒径(小于40nm)有利于在肿瘤组织进行穿透。

因此,本课题拟构建一种以大粒径具有酶敏感性的脂质体为初级载体,其内部包裹小粒径载药胶束为二级载体,同时兼具长循环和在肿瘤部位切换为小粒径深入穿透肿瘤组织的复合载药系统。将MMP-9酶敏感聚合物材料掺入脂质体磷脂膜中,使脂质体(20nm左右)在到达肿瘤组织后,由酶触发瓦解瞬间释放大量胶束,形成的局部高浓度梯度,为进一步穿透肿瘤提供动力,并实现药物在肿瘤的均匀分布。

研究思路及方法:

研制包载CI-921的酶刺激响应型杂交脂质体-胶束复合载体,考察制剂的处方和工艺等,对处方加以优化。并对复合载体的理化性质进行表征,包括制剂的包封率、释药性能、微观形态等。采用薄膜分散法制备小粒径聚合物胶束,用空白胶束水合脂质膜,超高速离心除去未载入脂质体中的游离胶束,将离心得到的沉淀与CI-921药物溶液共孵育,超高速离心除去未载入复合载体的游离CI-921药物,最后将沉淀复溶即得制剂。用高效液相色谱法测定药物含量,得到包封率和载药量的测定值。考察复合载体的酶敏感粒径切换特性,以及抗肿瘤药物溶液、脂质体-胶束复合载药系统酶解前和酶解后的肿瘤球穿透能力,最终,考察了CI-921酶敏感复合载体的细胞药效学。

参考文献:

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