IM脂质体-DTX胶束酶敏感复合载药系统的肿瘤穿透和细胞药效学研究文献综述

 2022-12-25 12:04:27

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)

一、课题背景及研究概述

众所周知,恶性肿瘤严重威胁人类的生命健康,而化疗药物可通过“细胞毒”作用杀伤肿瘤细胞,但是其非特异性杀伤对正常细胞的伤害也很大,降低药效的同时会给患者带来副作用。因此,在治疗恶性肿瘤时提高药物的特异性靶向至关重要。大多数实体瘤的血管结构有缺陷,常产生各种血管通透性因子,显示出高通透性。这也导致大于40kDa的大分子可以选择性地从肿瘤血管中漏出并积聚在肿瘤组织,即长滞留效应[1]。实体瘤的高通透性和长滞留(EPR)效应可以驱动药物递送到肿瘤组织,特异性提高肿瘤部位的药物浓度,降低对正常组织的伤害[2]。新型纳米给药系统如脂质体、聚合物囊泡、纳米粒、胶束等则可以凭借EPR效应,将抗癌药物选择性递送到肿瘤部位[3]

然而,肿瘤微环境作为肿瘤细胞产生和生活的内环境,其中不仅包括了肿瘤细胞本身,还有其周围的成纤维细胞、免疫和炎性细胞、胶质细胞,同时也包括细胞间质、微血管等[4]。其主要特征为低氧、微酸、瘤内高间质压,随着对肿瘤组织微环境的深入研究,研究人员发现这些特征会阻碍载药纳米载体向肿瘤内部的穿透[5]。因此,如何提高纳米载体的靶向性,增强纳米载体在肿瘤微环境中的穿透能力成为了提高肿瘤治疗疗效的关键。

纳米载体的粒径不仅影响着肿瘤靶向效率,也对载体的肿瘤穿透具有一定的影响。通常纳米载体粒径在100-200nm时最容易到达肿瘤组织,但是只有小于50nm的微粒才可以穿透肿瘤组织。为了解决肿瘤靶向和深入穿透两者之间的粒径矛盾,我们需要优化载体粒径,使其既满足载体从血管渗漏入肿瘤组织,避免对正常组织的损伤,同时又兼顾对肿瘤组织的穿透,提高肿瘤治疗的药效。张婧等[6]采用薄膜-超声分散法制备具有生物素化的iRGD靶头的载药脂质体和生物素化的超声微泡,再通过生物素-亲和素系统(Biotin-avidin-system, BAS)将脂质体连接到超声微泡的表面,获得iRGD靶向载药脂质体-微泡复合物。实现了制备外层载药脂质体包裹超声微泡的载药系统的目标,显著提高药物靶向递送的效率。这个以大粒径载体包载小粒径载体的设计提供了一种新的思路,我们可以通过改变载药粒子在肿瘤内外的粒径,通过粒径切换达到靶向肿瘤、深入穿透肿瘤进行治疗的目的。本课题中的纳米载体以大粒径脂质体为外壳,小粒径胶束为内核,到达肿瘤后外层脂质体裂解释放内层含药胶束深入穿透肿瘤。

基质金属蛋白酶-9 ( Matrix Metalloproteinase-9,MMP-9 )在肿瘤的发生发展过程中起着重要的作用,其活性的增加与很多器官恶性肿瘤的侵袭相关,它在某些肿瘤微环境中过度表达,但是在正常组织中表达很少[7]。因此,MMP-9可以作为药物从载体中释放的触发因素。Kulkarni等[8]合成了一种MMP-9可酶解的胶原模拟脂肽POPE-SS,利用POPC,POPE-SS-PEG和胆固醇基-半琥珀酸脂质制备纳米囊泡。PEG基团可保护底物脂肽不被水解,但在谷胱甘肽水平升高的情况下,PEG基团被还原除去,使脂肽暴露于MMP-9,肽键被切割而干扰囊泡的脂质双层,导致包封的内容物释放。因此,本课题中利用可以响应MMP-9的酶敏感聚合物材料,插入外层脂质体中构建酶敏感脂质体,更好地实现载体的粒径切换释放内容物胶束。

多西紫杉醇(docetaxel,DTX)属于合成的紫杉烷类抗肿瘤药物,由于注射剂中吐温-80 的副作用和DTX的全身毒性,很大程度上限制了DTX的临床应用[9]。如果将DTX包载于球状胶束中,可以明显提高肿瘤部位的药物浓度,降低药物的毒副作用,增加其对肿瘤组织的穿透性[10]。而伊马替尼(Imatinib,IM)为分子靶向药物,它能减小肿瘤的体积并有效抑制肿瘤的有丝分裂活性,值得注意的是,IM具有能够降低肿瘤间质压(IFP)的作用[11]。因此,可综合内层胶束中DTX和外层脂质体中IM的优势,并利用外层酶敏感脂质体被降解时释放的IM降低IFP,进而促进内层含药胶束穿透肿瘤,通过两种药物的协同作用,获得更好的癌症治疗效果。

综上所述,本课题的研究思路如下,我们拟构建IM脂质体-DTX胶束的“大包小”酶敏感复合载药系统,外层是包载IM的酶敏感杂交脂质体,内层是包载DTX的胶束,并且在外层脂质体中插入对MMP-9酶敏感的聚合物。利用EPR效应,当载体靶向到达肿瘤组织后,杂交脂质体响应肿瘤部位过表达的MMP-9被酶解释放胶束穿透肿瘤。同时IM也被释放出来,发挥其降低肿瘤间质压的功能,进一步促进胶束的穿透,提高药效。

二、预期目标

通过薄膜分散法、直接水合法制备具有较好理化性质,安全无毒的IM脂质体-DTX胶束酶敏感复合载药系统,实现载体高效率靶向肿瘤、深入穿透肿瘤、具有良好细胞药效的目标。

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