负载抗肿瘤药物的聚合物载药系统研究

期刊: 养生科学 DOI: PDF下载

李惠

北京大学医学部药学院 北京 100191

摘要

目的:在现代化社会发展中, 越来越多的研究者开始采用纳米微粒技术来对抗肿瘤药物的靶向给药系统进行深入研究;了解抗肿瘤药物在靶向给药系统传递肿瘤组织部位的影响及药物对人体健康组织器官的影响。方法:在研究过程中, 研究者采用各种不同的纳米微粒材料来作为载体包裹抗肿瘤药物。结果:通过研究,我们不仅可以增加研制新的抗肿瘤药物,同时我们还可以将原来抗肿瘤药物的性质进行合理的安全的改变, 从而有效的提高化疗的疗效。结论:一方面能够提高药物的水溶性能, 增加肿瘤组织中的药物分布, 另一方面能够提高抗肿瘤药物的活性, 降低其对人体器官的非特异性毒性。本文就在抗肿瘤药物纳米靶向给药系统进行分析。


关键词

在抗肿瘤药物 纳米靶向 给药系统

正文


在医学界中所说的化疗也就是人们采用化学合成药物来对某种疾病进行治疗的方法。一般来说, 化疗方法在治疗肿瘤或其他某些自身免疫力疾病当中较为适用。在进行肿瘤化疗的过程 中, 如果我们采用普通的化疗形式 , 那么化学合成药物并不能够较快的进入到肿瘤内部 , 此时药物就会通过血液而遍布全身, 最终导致有毒性副作用。如果患者出现较为严重的不良反应, 那么患者就会因为无法吸收药物而终止化疗, 并且还会威胁到患者的生命。在实际工作中, 相关研究者正在不断实践 , 希望能够研制出一种安全可靠、疗效好的抗肿瘤药物。 [1]

1  资料与方法

1.1  一般资料

一、抗肿瘤药物的载药系统应当具有的特点

在研制过程中,我们要求抗肿瘤药物的载药系统因具有以下特点;

1)为了方便药物的传递, 我们要求药物具有较高的水溶性特点;

2)抗肿瘤药物在体内需要有较长的半衰期, 并不被生物体中网状内皮系统 或其他系统多破坏;

3) 当抗肿瘤药物进入生物体中能够在肿瘤组织中长期积累;

4)要求药物的释放行为具有稳定性特点等等。

1.2  研究方法

一、在研究过程中, 研究者采用各种不同的纳米微粒材料来作为载体包裹抗肿瘤药物

 

二、以纳米材料作为载体的给药系统:

随着社会的发展, 医学界中出现了纳米给药系统, 这一系统为上述提供了有力的条件, 促进了抗肿瘤药物的进一步研制。 纳米给药系统是社会发展中最新的一种控制系统, 它比微米颗粒载体更具有优越性, 因为纳米给药系统的体积具有超微笑特征, 并且能够对细胞以及肿瘤组织产生一定的作用, 此时我们也就可以采用药物对其进行合理控制, 同时, 这种药物还能够延长药物的作用时间, 保证药物的浓度, 从而有利于肿瘤患者的治疗。在对其研制过程 中, 我们不仅要保证药物的疗效, 还需要尽量减少药物的用量, 避免对人体造成副作用。

三、以靶向纳米微粒作为体的系统

1.靶向肿瘤细胞,将靶分子连接到纳米颗粒表面,并将其与肿瘤细胞表面特异表达或过度表达的抗体或受体结合,可以使纳米颗粒具有定位和传递效应。

2.靶向肿瘤微环境已被证明,由于EPR效应,可直接在肿瘤部位富集载药纳米颗粒随着肿瘤血管系统的发展,EPR效应可能在肿瘤组织中发挥重要作用。对于那些缺乏发达血管系统的小肿瘤,靶向并识别其肿瘤细胞和肿瘤微环境是非常重要的。[2]

 

四、以碳纳米管作为抗肿瘤药物载体的系统

以碳纳米管为载体负载抗肿瘤药物,可以构建基于碳纳米管的抗肿瘤药物载体系统。这种药物载体系统有助于克服游离药物在血液中分散性差、体内代谢清除快、穿透细胞屏障能力差的缺点,从而提高肿瘤患者的化疗效果,最大限度地减少化疗的副作用。

 

作为药物载体,碳纳米管具有以下优势

首先,碳纳米管具有“增强的渗透和固位”效 应,可以在肿瘤组织中保持较高浓度。

其次,碳纳米管独特的“纳米针”结构赋予其较高的穿膜能力, 并且这种穿膜能力不受石墨烯层数和碳纳米管功 能化的影响。

第三,极大的比表面积和极高的纵横比使得碳纳米管可以负载更多药物。

此外,碳纳米管可以通过功能改性而与药物产生共价或者非共价键结合;同时,高纯度的碳纳米管具有良好的生物安全性。

 

五、以铂类碳纳米管作为体的系统

铂类抗肿瘤药物也是恶性肿瘤化疗中的临 常用药。主要是通过其表面的氨基与碳纳米管表面的羧 基发生酰胺反应而结合的,而包括叶酸,表皮生长因子在内的靶向分子与碳管载体的结合也往往需 要与其表面的羧基反应,所以接枝靶向分子和铂类药物负载会发生一定程度的相互干扰。

通过对现有碳纳米管基载药系统的药物特点 及理化结构的分析可知,在选择碳纳米管负载的抗肿瘤药物时需考虑以下3个方面:

1)所选择的药物应属于广谱抗肿瘤药物或者该药物针对于某一类肿瘤具有确定的治疗效果。

2)所选择的药物必须有特殊结构能够与碳纳米管的官能团相结合,或者是药物的结构能够与相应的中间连接物反应,通过中间连接物的特殊官能团与碳纳米管结合。

3)所选择的药物应具备一定的特性以便于表征,即能够通过一定的手段检测药物是否负载到碳纳米管上,确定负载率并且对药物的释放模式进行检测。

 

六、以纳米立方液晶作为载体的系统

纳米立方液晶作为抗肿瘤药物载体的研究进展。纳米立方晶体具有提高药物溶解度和稳定性的优点,具有良好的生物相容性。

作为一种新型的纳米药物载体,它引起了人们的广泛关注。纳米立方液晶系统是纳米液晶给药系统的一个分类,也称为立方液晶;它是近年来被广泛研究的一种新型给药系统。它由双连续脂相和水相组成,“双连续”是指由两个连续但不连续的水通道分隔的脂质双层扭曲的空间结构。在表面活性剂的作用下,一些两亲性脂质材料可以在水中分散和自组装成纳米液晶。将表面活性剂插入脂质双层晶体细胞中,并在三维方向上以无限循环排列,以形成具有最小弧度的具有“蜂窝状”结构的纳米颗粒的类似结构。立方液晶独特的结构使其广泛应用于医药和生物领域,包括外消旋膜蛋白结晶、药物和医用造影剂载体、生物传感器和生物燃料电池。而CS作为一种新型载体材料,已被证明有利于封装各种治疗分子(如抗癌药物、抗病毒药物、抗氧化剂和抗生素等)。它还具有增加药物溶解度和稳定性、良好的生物相容性和生物粘附性、提高载药和释放效率、提高药物的生物利用度和靶向性等优良特性,非常适合作为抗肿瘤药物载体用于癌症治疗。

七、以液态氟碳纳米粒作为载体的系统

近年来,液体氟碳纳米颗粒作为靶向药物载体的研究不断深入。由于液体氟碳纳米颗粒具有粒径小、纳米级可控、在一定超声条件下发生液气相变等优点,它们可以通过肿瘤部位血管内皮空间的增加直接作用于肿瘤细胞。在超声作用下,药物可以在肿瘤组织中局部释放,减少全身不良反应,达到靶向治疗的目的。

     目前,液体氟碳化合物作为药物载体的研究取得了一些进展,但在实际应用和研究中仍存在以下问题:

①  载药液体氟碳纳米颗粒对肿瘤的靶向性有待进一步优化。

② 作为药物载体,PFOB、PFP和PFCE是目前研究最多的液态氟碳化合物,PFP和PFCE是液气相变方面研究最多的。低沸点液态氟碳化合物和高沸点液态氟碳化合物之间的液气相变机理不完全相同

③ 低沸点液态氟碳化合物的利用和保存受到许多限制,而高沸点液态氟碳化合物的液气相变条件相对苛刻。如何控制和调整这些条件是一个挑战;

 载药液体氟碳纳米颗粒很少在大型动物模型中进行研究。

⑤ 不同的目的需要不同的触发方法来促进液气相变,需要针对不同的情况来具体制定方法、改善研究条件。

八、以结构可控的功能性嵌段聚合物为载体的系统

基于具有可控结构的功能性嵌段聚合物,设计并制备了多种用于负载抗肿瘤药物的聚合物纳米载药系统,并对其载药、释药和抗肿瘤活性进行了研究,以拓展其在肿瘤治疗中的应用。

通过内酯的开环聚合和(甲基)丙烯酸酯的原子转移自由基聚合,合成了一系列具有功能段的两亲性三嵌段聚合物。通过核磁共振(1H-NMR)、体积排阻色谱(SEC)和红外光谱(FT-IR)对聚合物的结构进行了表征。通过动态光散射(DL.S)研究了其水性组装体的形态和性质。聚合物携带的官能团包括羧基、氨基、羟基或环氧基。以含羧基的三嵌段聚合物聚乙二醇聚己内酯聚丙烯酸(peg-b-pcl-b-paa)为例,对其作为多功能抗肿瘤药物纳米载体的性能进行了评价。DLS测量的水胶束的流体动力学半径为13nm,其临界胶束浓度(CMC)非常低。胶束的疏水性PCL核用于负载疏水性药物阿霉素,功能段PAA用于键合和负载顺铂。结果表明,这两种抗肿瘤药物可以通过不同的机制分别或同时负载到聚合物胶束中。我们研究了人膀胱癌E J细胞的载药效率和载药能力、药物释放行为和生长抑制。这种功能性三嵌段聚合物胶束不仅具有生物相容性和生物降解性,而且可以负载多种抗肿瘤药物。它们可以作为抗癌药物装载和运输的功能平台。结合靶向给药和物理交联水凝胶靶向给药的优点,制备了一种能逐渐释放抗肿瘤药物的超分子水凝胶。在该体系中,载顺铂的PEG-b-PAA胶束和/或载阿霉素的PEG-b-PCL胶束随着超分子水凝胶的溶解而释放,然后通过配体交换或扩散机制从胶束中释放小分子药物。胶束的PEG壳与a-环糊精(a-CD)形成的包合物聚集并排列成微晶区,与胶束核共同构成体系的物理交联点。在体系中加入PEG均聚物或Pluronic嵌段聚合物可以调节凝胶过程。通过粉末X射线衍射(XRD)和流变学实验对水凝胶的结构和触变性能进行了表征。体外药物释放实验证实小分子药物通过两步释放机制释放。载药水凝胶抑制人膀胱癌E细胞的生长,而无载药水凝胶没有细胞毒性。这些载药超分子水凝胶适用于实体瘤的皮下注射。通过PEG均聚物或PEG-b-pcl嵌段聚合物诱导A-cd溶液的自组装,制备了交联的q-cd纳米粒子。在水溶液中,一定比例的A-CD和PEG以不完全包合物的形式存在,其中包合物和0-CD分子聚集成纳米粒子,不含A-CD的PEG链可用于稳定单个聚集体。NOESY光谱证实了PEG与A-CD的结合。在碱性条件下,聚集体的A-CD羟基与表氟醇交联,去除PEG链以获得尺寸均匀的交联A-CD纳米颗粒。1H-NMR谱可以证实交联反应的进展。DL s法测得的平均粒径为133nm,与扫描电镜结果一致。纳米颗粒的A-CD空腔可以包含客体分子13,包合能力略低于带空腔的游离A-CD。交联的A-CD纳米颗粒包含可以包含小客体分子的空腔。它们可生物降解,易于制备。它们在药物装载和运输领域有潜在的应用。以peg-b-pcl嵌段聚合物水胶束为模板,对渗透到胶束peg壳中的A-CD进行交联和水解,去除胶束pcl核,制备了交联的A-CD空心纳米粒子。DL-s的半径为113nm,但ax-CD中的PEG链不能被去除。采用阴离子聚合法合成了两嵌段聚合物聚乙二醇嵌段聚甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(peg-b-pdeaema)。在pH值大于7.2的溶液中,聚合物自组装成核壳胶束。DL s测定的胶束平均半径为20 nm。,通过配位,过渡金属离子铜(I)和钇(IID)在胶束核中被氨基负载,负载量分别为3.43 wt%和2.01 wt%。负载金属离子使胶束半径减小到16-18N

九、壳聚糖作为抗肿瘤药物载体的研究进展 :

壳聚糖作为药物载体在抗肿瘤领域的应用。壳聚糖是甲壳类动物、昆虫和其他无脊椎动物壳中的甲壳素脱乙酰化制备的天然高分子多糖。它是自然界中唯一的碱性多糖。由于壳聚糖同时含有游离氨基和羧基,因此具有无毒、可生物降解、生物相容性好等特殊生理活性。它已被广泛应用于医学领域。

 

2  结果

 

综上,在抗肿瘤药物中, 纳米粒等系统具有非常好的疗效, 医师可以在实际工作利用处方来适当改变纳米 粒的大小, 并对其表面进行修饰, 从而符合人们的需要。

在当前社会发展中 , 我们需要解决纳米粒给药系统的主要问题有以下几种:

1 ) 如何在有限的包装与载药量的基础上生产更多的抗肿瘤药物;

2) 如何对纳米粒进行合理的控制。[2]

抗肿瘤药物对肿瘤组织和正常细胞几乎没有选择性,存在疗效低、毒性高、转移难以控制、药物依从性差等问题。因此,抗肿瘤药物释放系统已成为药学领域的研究热点。靶向给药系统和缓释控释给药系统已被证明能有效减少抗肿瘤药物的不良反应,提高患者的临床疗效和药物依从性。壳聚糖可作为抗肿瘤药物用于制备微球、微囊、纳米颗粒、水凝胶、植入物和聚合物胶束。

 

 

3  讨论

 

抗肿瘤药物对肿瘤组织和正常细胞几乎没有选择性,存在疗效低、毒性高、转移难以控制、药物依从性差等问题。因此,抗肿瘤药物释放系统已成为药学领域的研究热点。靶向给药系统和缓释控释给药系统已被证明能有效减少抗肿瘤药物的不良反应,提高患者的临床疗效和药物依从性。壳聚糖可作为抗肿瘤药物用于制备微球、微囊、纳米颗粒、水凝胶、植入物和聚合物胶束。

参考文献

1初明慧;纪宏宇;王海荣;冯佳玉;张诚诚;吴琳华;.纳米立方液晶系统作为抗肿瘤药物载体的研究进展[J].中国药师,2018:162-166.

2黄洁[1,2],章真[3],何小芳[4],杨觅[2],胡静[2],李丽[2],刘宝瑞[2],钱晓萍[1,2].3肿瘤靶向性生物膜纳米载药系统的研究进展[J].东南大学学报:医学版,2017:868.

4王娉婷,隋磊.碳纳米管基抗肿瘤药物载体系统研究进展[J].武警后勤学院学报(医学版),2018:82-85.

5金光明,金明姬,尹学哲,高钟镐.聚合物纳米载药系统的研究现状[J].中国新药杂志,2016:78-83.


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