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转铁蛋白受体介导的聚合物泡囊递药系统的构建及其脑内递药特性研究

作　者: 庞志清
导　师: 蒋新国；张奇志；陈钧
学　校: 复旦大学
专　业: 药剂学
关键词: 转铁蛋白受体 转铁蛋白受体的单克隆抗体OX26 聚合物泡囊 血脑屏障 脑内递药 NC-1900 阿霉素
分类号: R94
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


随着人类社会的老龄化,脑部疾患的发病率正呈逐年上升的趋势,已经成为危害人类生命和健康的主要疾病之一。血脑屏障（BBB）的存在严重影响了脑部疾病的治疗,而脑内靶向递药系统的研究为其带来新的希望,其中尤以通过受体介导转运入脑的微粒递药系统的研究最为成功,代表性的研究为转铁蛋白受体的单克隆抗体OX26介导入脑的空间稳定免疫脂质体。其具有诸多优点,但也存在某些不足,如载药系统脂质体的体内外稳定性相对较差,往往尚未到达脑微血管的吸收部位,载药系统即已解体,严重影响了药物的脑内递释效果。此外,脂质体的性质如包封性、膜稳定性、降解性等不易调控,也降低了药物到达靶部位的可能性。鉴于此,有必要探寻新型的载药系统,构建更为合理、有效的脑内靶向递药系统。聚合物泡囊是一种新型的药物载体。它具有脂质体和纳米粒等微粒载药系统的主要优点,而且其体内外的稳定性显著优于脂质体;其水溶性的内腔结构对水溶性药物如蛋白多肽类药物的包封量可望优于纳米粒;其膜层较厚,有利于包封脂溶性药物,可与水溶性内腔的水溶性药物共同发挥“鸡尾酒疗法”作用;此外,通过聚合物分子的种类、分子量、嵌段比例等选择,所构建泡囊载药系统的理化特性如粒径、膜厚、渗透性、载药量、表面PEG修饰、靶向功能基修饰等乃至体内行为更具有主观的可调控性。因此以聚合物泡囊为药物载体可望获得更佳的脑内靶向递药特性。本文以可生物降解的聚合物泡囊为基础,构建了一类新型的转铁蛋白（Tf）受体介导的脑内递药系统—OX26-聚合物泡囊系统（OX26-PO）和Tf-聚合物泡囊系统（Tf-PO）。本文第一部分为聚合物泡囊的制备与表征。选择可生物降解的聚乙二醇—聚己内酯（PEG-PCL）制备聚合物泡囊,探讨PEG-PCL形成泡囊的条件,通过考察其理化性质如粒径、膜厚、稳定性、渗透性、药物释放机制等,探讨其作为脑内靶向递药载体的可行性。采用开环聚合法合成Maleimide-PEG-PCL和MPEG-PCL。注入法制备聚合物泡囊,发现当PEG-PCL中PEG的体积百分比(fhydrophilic)位于0.16～0.32之间时可注入法形成泡囊。泡囊的粒径及膜厚与PEG-PCL分子量相关。其膜层厚度（≥10 nm）大于脂质体（3～4 nm）,其体外粒径稳定性显著优于脂质体。渗透性研究表明,PEG-PCL泡囊的渗透性比脂质体低20倍,而且这种渗透性可采用二噁烷进行调节。常温下PEG-PCL泡囊内药物的释放符合Ficks第一定律,通过调节泡囊的膜厚可调节药物的释放速度。PEG-PCL泡囊内药物的释放受到温度、pH及血清成分的影响。在37℃,pH 4或血清的条件下药物的释放为扩散和骨架溶蚀的混合机制,释放前期的释药规律主要符合Ficks扩散,释放后期的释药规律主要为溶蚀机制。上述实验结果表明,PEG-PCL泡囊的体外性能良好,可以作为脑内递药系统的药物载体。第二部分为脑内靶向递药系统OX26-PO的构建及其脑内递药特性评价。将Maleimide-PEG-PCL和MPEG-PCL以一定比例混合,注入法制得聚合物泡囊,将PEG-PCL聚合物泡囊与巯基化的OX26通过Maleimide相连,构建了一种新型的通过转铁蛋白受体介导的脑内靶向递药系统OX26-PO。X射线光电子能谱和免疫透射电镜实验证实泡囊表面连接有OX26。以6-香豆素为荧光探针,考察各种表面OX26密度的OX26-PO在大鼠体内的药动学及脑内递药特性。结果表明,OX26-PO具有一定的脑内靶向递药特性;随着OX26-PO表面OX26密度的增加,血浆中药时曲线下面积减少;当每个PO表面OX26数目达到34时,OX26-PO在2h的大脑渗透表面积（PS）值及摄取量（%ID/g）均达到最大值。与普通泡囊相比,OX2634-PO的%ID/g是PO的2.62倍,PS值是PO的3.48倍。大鼠尾静脉注射50 mg/kg载6-香豆素的OX2634-PO和PO 30 min后,脑组织冰冻切片显示,OX26-PO在大脑皮层、侧脑室脉络丛和第三脑室室周区的绿色荧光颗粒分布均显著高于PO,进一步验证了上述结果。单核一巨噬细胞特异性染色结果显示,高剂量的OX26-PO对SD大鼠不引起大脑、心和肝的巨噬细胞增多,仅对脾、肺和肾产生轻微毒性,且对肺和肾产生的急性毒性为一过性。上述实验结果证明,OX2634-PO可望成为一种具有脑内递药特性、毒性较低的新型药物传递系统。第三部分以AVP4-9类似物NC-1900为模型多肽药物,将NC-1900包载于OX2634-PO中,构建一种肽类药物脑内递药系统,并通过药效学考察其脑内递药特性。通过考察NC-1900的理化性质发现NC-1900是一种高水溶性的强碱性多肽,其log P低于—4,在中性环境下主要以阳离子形式存在,高低浓度的NC-1900溶液均能诱导离子敏感型的去乙酰结冷胶发生胶凝。根据NC-1900的理化性质,采用泡囊包裹即型凝胶的方式载NC-1900,可大大提高NC-1900的包封率。采用星点设计-效应面优化法对NC-1900的载药工艺进行了优化。根据优化的处方,载NC-1900泡囊的载药量约为1.2%,包封率约为30%,符合实验预期要求。NC-1900-PO的体外释放结果表明,NC-1900从凝胶中的释放是整个释放过程的限速过程,而且NC-1900从凝胶中的释放符合Ficks扩散机制。通过药效学考察NC-1900-OX26-PO的脑内递药性能,结果显示,NC-1900-OX26-PO对东莨菪碱诱导的大鼠学习和记忆障碍有明显的改善作用,且作用效果呈剂量依赖性。根据量效关系方程,NC-1900-OX26-PO对大鼠学习记忆障碍改善作用的半数有效剂量为0.82 ng/kg。上述结果表明,OX26-PO可为肽类或蛋白类药物的脑内递药提供新的载药系统。第四部分以阿霉素为模型药物,构建了一种新型的小分子化疗药物的脑内递药系统—载阿霉素Tf-PO。采用主动载药法制备载阿霉素Tf-PO。对C6细胞的抑制结果(IC50)显示,载阿霉素Tf-PO对C6的抑制效果是阿霉素溶液的8.62倍,是载药PO的3.75倍,证实Tf-PO能够显著增加阿霉素对C6的体外抑制效果。药动学与脑内组织分布结果表明,载阿霉素Tf-PO可显著增加阿霉素的大脑组织摄取量,尤其是脑内肿瘤部位的摄取量。尾静脉注射载阿霉素Tf-PO 24 h后,其在大脑皮层、左侧纹状体、肿瘤部位的ID%/g值分别是载阿霉素PO的3.30,3.54,3.60倍,分别是阿霉素溶液的3.47,3.16,6.79倍。尾静脉注射载阿霉素Tf-PO 4 h后,其在大脑皮层、左侧纹状体、肿瘤部位的ID%/g值分别是阿霉素溶液的2.08,2.59,6.92倍,分别是载阿霉素PO的2.38,2.23,2.72倍。该结果为提高阿霉素对脑胶质瘤的治疗效果提供了有价值的实验资料。第五部分构建了三种泡囊载药系统,并对其药动学及组织分布进行了比较,以期比较评价OX26和Tf两种靶向功能基与泡囊相连后的脑内递药特性。结果表明,聚合物泡囊在血浆中的清除速率及组织对泡囊的摄取与泡囊表面蛋白的种类和密度密切相关。泡囊与Tf相连后,其肝、脾、大脑的PS值及摄取量显著性增加,但肺的PS值及摄取量显著性减少。泡囊与OX26相连后各器官对OX26-PO的摄取与PO表面OX26密度相关:与表面蛋白密度相近的Tf-PO相比,OX2634-PO的心、肝、脾、肺、肾、大脑PS值及摄取量均无显著性差异。

全文目录


中文摘要  7-10
Abstract  10-15
前言  15-19
  参考文献  16-19
第一部分 聚合物泡囊的制备与表征  19-51
  1 仪器和试剂  20
    1.1 仪器  20
    1.2 材料和试剂  20
  2 实验方法  20-28
    2.1 聚合物泡囊材料的合成与表征  20-21
    2.2 PEG-PCL聚合物泡囊的制备  21
    2.3 PEG-PCL聚合物泡囊的表征  21-23
    2.4 PEG-PCL聚合物泡囊的渗透性  23-25
    2.5 PEG-PCL聚合物泡囊的释药特征  25-28
  3 实验结果  28-46
    3.1 PEG-PCL两嵌段共聚物的合成与表征  28-31
    3.2 PEG-PCL聚合物泡囊的制备与表征  31-33
    3.3 PEG-PCL聚合物泡囊的渗透性  33-38
    3.4 PEG-PCL聚合物泡囊的释药特征  38-46
  4 讨论  46-48
    4.1 聚合物泡囊的形成  46
    4.2 聚合物泡囊膜的渗透性  46-47
    4.3 聚合物泡囊的释药特征  47-48
  5 小结  48
  参考文献  48-51
第二部分 OX26-聚合物泡囊的构建及脑内递药特性  51-81
  1 仪器和试剂  51-52
    1.1 仪器  51
    1.2 材料和试剂  51-52
    1.3 动物  52
  2 实验方法  52-58
    2.1 OX26-聚合物泡囊的制备与表征  52-54
    2.2 6-香豆素体外HPLC分析方法的建立  54-55
    2.3 载6-香豆素的OX26-PO的制备与表征  55-56
    2.4 6-香豆素体内HPLC分析方法的建立  56-57
    2.5 聚合物泡囊在SD大鼠血中和脑中的药动学  57
    2.6 载6-香豆素OX26-PO和PO的脑组织分布观察  57-58
    2.7 OX26-PO的急性毒性评价  58
  3 实验结果  58-76
    3.1 OX26-PO的制备与表征  58-62
    3.2 6-香豆素体外HPLC分析方法的建立  62-64
    3.3 载6-香豆素的OX26-PO的制备与表征  64-65
    3.4 OX26-PO的药动学及脑内递药  65-68
    3.5 载6-香豆素OX26-PO的脑组织分布观察  68-69
    3.6 OX26-PO的急性毒性评价  69-76
  4 讨论  76-78
    4.1 关于OX26-PO的制备方法  76-77
    4.2 OX26-PO的脑内递药特性  77-78
  5 小结  78
  参考文献  78-81
第三部分 载NC-1900的OX26-聚合物泡囊的制备及脑内药效学研究  81-104
  1 仪器和试剂  81
    1.1 仪器  81
    1.2 材料和试剂  81
    1.3 动物  81
  2 实验方法  81-88
    2.1 NC-1900体外分析方法的建立  81-82
    2.2 NC-1900的理化性质考察  82-84
    2.3 载NC-1900的聚合物泡囊的制备与表征  84-85
    2.4 载NC-1900的OX26-PO的制备与表征  85
    2.5 NC-1900-PO的体外释放研究  85-86
    2.6 载NC-1900的OX26-PO的药效学研究  86-88
  3 实验结果  88-99
    3.1 NC-1900体外分析方法的建立  88-90
    3.2 NC-1900的理化性质  90-92
    3.3 载NC-1900的聚合物泡囊的制备与表征  92-95
    3.4 载NC-1900的OX26-PO的制备与表征  95
    3.5 NC-1900-PO的体外释放研究  95-96
    3.6 NC-1900-OX26-PO的药效学研究  96-99
  4 讨论  99-102
    4.1 NC-1900的理化性质与载药方法  99-100
    4.2 NC-1900的体外释放与泡囊的体内行为  100-101
    4.3 载NC-1900的OX26-PO的药效学  101-102
  5 小结  102
  参考文献  102-104
第四部分 载阿霉素Tf-PO抑制胶质瘤及脑内递药的初步评价  104-116
  1 仪器和试剂  105
    1.1 仪器  105
    1.2 材料和试剂  105
    1.3 实验动物  105
  2 实验方法  105-108
    2.1 载阿霉素Tf-PO的制备与表征  105-106
    2.2 载阿霉素Tf-PO对C6细胞的体外抑制实验  106
    2.3 阿霉素体内分析方法的建立  106-107
    2.4 载阿霉素Tf-PO在荷C6胶质瘤模型大鼠中的药动学和组织分布  107-108
  3 结果  108-114
    3.1 载阿霉素Tf-PO的表征  108
    3.2 载阿霉素Tf-PO对C6细胞的抑制  108-109
    3.3 阿霉素体内HPLC分析方法的建立  109-110
    3.4 载阿霉素Tf-PO在荷C6胶质瘤模型大鼠中的药动学和组织分布  110-114
  4 讨论  114-115
    4.1 载阿霉素Tf-PO的制备与表征  114
    4.2 载阿霉素Tf-PO治疗胶质瘤的体内研究  114-115
  5 小结  115
  参考文献  115-116
第五部分 三种泡囊递药系统的组织分布比较  116-133
  1 仪器和试剂  116
    1.1 仪器  116
    1.2 材料和试剂  116
    1.3 动物  116
  2 实验方法  116-118
    2.1 Tf-PO和OX26-PO的制备与表征  116-117
    2.2 载6-香豆素聚合物泡囊的制备与表征  117
    2.3 6-香豆素体内HPLC分析方法的建立  117-118
    2.4 聚合物泡囊在SD大鼠中的药动学和组织分布  118
  3 实验结果  118-131
    3.1 Tf-PO的制备与表征  118-119
    3.2 载6-香豆素聚合物泡囊的制备与表征  119-120
    3.3 6-香豆素体内HPLC分析方法的建立  120-124
    3.4 聚合物泡囊的药动学及组织分布  124-131
  4 讨论  131-132
  5 小结  132
  参考文献  132-133
全文总结  133-135
课题的创新性  135-136
综述  136-149
附录  149-150
致谢  150-152

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中图分类: > 医药、卫生 > 药学 > 药剂学
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