蛋白冠修饰对脂肪酶敏感胶束理化性质的影响文献综述

 2022-12-03 03:12
  1. 选题背景及研究概述

自从青霉素作为世界上第一种抗生素被发现以来,关于细菌耐药性的问题日益严峻,诸如对万古霉素、甲氧西林等抗生素产生较强耐药性的细菌在种类和数量上都呈攀升趋势【1】,这无疑对感染患者的治愈和生命健康产生了威胁。造成细菌产生耐药性的因素有不少,其中重要的一环就是亚抑菌浓度(Sub-MIC)的出现【2】,即所用的抗菌药物浓度数值在最低抑菌浓度数值之下。若处于亚抑菌浓度,抗生素会影响细菌的一些生物学效应,包括但不限于生物膜的形成【3】、毒力的变化。因此看来,设计新的药物递送系统来使抗菌药物在感染区域的局部浓度有效提高十分必要。

近年来,为改善抗菌类药物在体内的药物代谢动力学特征,纳米制剂有很广泛的应用,成为了药物递送系统研究领域的关注焦点之一。药物递送系统中的纳米相关技术主要用于促进药物溶解、改善吸收、提高靶向性从而提高有效性、对生物大分子药物传输的作用等【4-5】。其中重要的一类即为聚合物胶束【6-7】。聚合物载药胶束与传统的制剂相比较,具有很好的生物相容性与稳定性,且在体循环的时间较长,经过表面修饰以后还有靶向传递作用【8】

一般情况下,细菌为进行繁殖、扩散移动等生命活动,会向体外分泌一些种类的蛋白,脂肪酶(Lipase)为其中一大类,并且它因为广泛的底物特异性、温度及PH稳定性等特性被广泛应用和深入研究【9】。脂肪酶即三酰基甘油酰基水解酶,它催化长链脂肪酸甘油酯水解,生成脂肪酸、甘油和甘油单酯或二酯【10】。脂肪酶在细菌感染部位含量较为丰富,所以可针对这一特点来设计一种脂肪酶敏感的聚合物胶束,利用细菌自身分泌的脂肪酶触发聚合物降解从而实现抗菌药物的靶向递送,并可以有效提高感染位的局部药物浓度。

有趣的是,在胶束等纳米药物载体的体内递送过程中,纳米粒子可以通过细胞层,由于其相对比表面积大且具有很高的表面自由能,故在生物体液或血液中容易吸附蛋白和其它大分子,形成“生物分子冠”。其中纳米粒子被蛋白质所包裹而形成的复合物称为蛋白冠(corona)【11】。蛋白冠的形成非常迅速,介导蛋白冠形成的驱动力主要包括纳米粒子与巯基之间的相互作用、静电吸附作用和疏水相互作用等【12】。蛋白冠由许多种蛋白分子组成,根据与纳米颗粒的结合强弱,蛋白冠可以分为恒定蛋白冠(hard corona)和动态蛋白冠(soft corona);起初,动态蛋白冠相对远离纳米颗粒表面,其蛋白组成变化较大,所组成的蛋白容易与生物环境中的其它蛋白或大分子进行交换和相互作用;而后亲和力较弱的蛋白质被亲和力更强的蛋白质所取代,形成恒定蛋白冠,更贴合于纳米颗粒表面,相对稳定、不易与环境中的其他蛋白交换【13】

由于蛋白冠在体内的形成,可能会导致胶束自身的结构、性质、功能发生变化,从而影响到药物在体内的ADME过程、部分细胞信号识别、纳米粒子的细胞摄取和细胞毒性等【14-15】;另一方面,蛋白冠的存在也有可能调节改善纳米颗粒的生物相容性或药物效果【16】。这样看来,在制剂研究过程中,考虑蛋白冠与纳米药物颗粒之间的相互作用这一点十分重要,并会对后续的研究、药物应用具有深远的影响【17】

本课题中,我们选用氯霉素作为目标药物,采用透析法制备PEG-PCL-PLA聚合物载药胶束,分别用白蛋白、血清与其孵育形成的蛋白冠,在体外与脂肪酶作用评价其理化性质的变化。通过本次研究蛋白冠对脂肪酶敏感胶束理化性质的影响,可能会对应用纳米递药系统改善细菌耐药性相关问题有一定的促进作用。

  1. 预期目标

本课题拟在体外条件下评价蛋白冠对脂肪酶敏感载药胶束理化性质的影响,对载药胶束进行制备及表征,后对其在脂肪酶干预下的释药行为、粒径变化进行考察。要达到的目的具体如下:

  1. 制备均一、稳定的蛋白冠修饰的载药胶束;
  2. 考察载药胶束在脂肪酶作用下的释放药物情况以及粒径变化;
  3. 研究手段

1. 实验原理

聚合物胶束形成的热力学过程与小分子表面活性剂胶束相同,自组装形成胶束的主要动力是系统自由能的降低,疏水链段形成内核,从而脱离与水性环境的接触,亲水链段形成表面与水接触。制备方法有化学结合法与物理包裹法,其中物理包裹法分为空白胶束载药法,透析法、乳化法、溶剂挥发法、冻干法。本课题采用透析法,指将嵌段共聚物和药物溶解在与水混溶的有机溶剂后装入透析袋中用水透析。该法为实验室制备聚合物胶束的常用方法。

2. 实验过程

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