摘 要

癌症为全世界人口的主要致死原因之一，其日益增加的发病率及较高的致死率，已经对人类健康造成了极大威胁。为弥补传统药物治疗癌症的缺陷，构建疗效好且毒副作用小的新型药物传递系统成为研究热点。

抗肿瘤药物柔红霉素(Daunorubicin, DNR)为一种细胞周期非特异性药物。不仅可用于医治各种类型的急性白血病，还可用于恶性淋巴瘤和肾母细胞瘤等实体瘤的治疗。然而，由于其水溶性小、靶向性差，临床应用在一定程度上受到了限制。纳米医学的发展使得提高药物靶向性、改善小分子药物的溶解性、降低药物的毒副作用成为可能。

为改善柔红霉素用于肿瘤治疗的相关缺陷，本课题拟通过RAFT反应制备水溶性高分子载体PAPAO，将修饰后的原型药物柔红霉素通过Click反应接载到PAPAO上，同时用2，3-二甲基马来酸酐（DA）进行修饰制得高分子前药DA-PAPAO-imine-DNR。最后将DA-PAPAO-imine-DNR于水介质中自组装得到载药纳米粒。在正常的生理环境中，由于存在羧基结构，该载药纳米粒带负电荷，与细胞膜作用弱；当到达肿瘤部位的酸性环境时，载药纳米粒中的β-羧基酰胺键发生水解，裸露出带正电的氨基，载药纳米粒由负电荷转为正电荷。此时，载药纳米粒与肿瘤细胞间的相互作用增强，肿瘤细胞对载药纳米粒的摄取提高，药物对肿瘤细胞的杀伤力增强。本课题拟借此机理改善柔红霉素用于癌症医治的缺陷。

关键词：柔红霉素；纳米载药系统；RAFT反应；Click反应；电荷反转

Abstract

Cancer is one of the leading causes of death in the world. Its increasing incidence and high mortality have posed a great threat to human health. In order to remedy the shortcomings of traditional drug therapy for cancer, the construction of a new drug delivery system with good efficacy and less toxic side effects has become a research hotspot.

The anti-cancer drug daunorubicin (DNR) is a non-specific drug for cell cycle. It can be used not only in the treatment of various types of acute leukemia, but also in the treatment of solid tumors such as malignant lymphoma and nephroblastoma. However, due to its low water solubility and poor targeting, the clinical application is limited to a certain extent. The development of nanomedicine makes it possible to improve drug targeting, solubility of small molecule drugs and reduce toxic and side effects of drugs.

In order to improve the defect of daunorubicin in cancer treatment, water-soluble polymer carrier PAPAO was prepared by RAFT reaction. The modified prototype drug DA-PAPAO-imine-DNR was prepared by Click reaction and modified with 2,3-dimethylmaleic anhydride. Finally, DA-PAPAO-imine-DNR was self-assembled in aqueous medium to obtain drug-loaded nanoparticles. In normal physiological environment, due to the existence of carboxyl structure, the drug-loaded nanoparticles are negatively charged and have weak interaction with cell membranes. When the drug-loaded nanoparticles reach the acidic environment of the tumor site, the beta-carboxyl amide bond in the drug-loaded nanoparticles is hydrolyzed and the positively charged amino groups are exposed, and the drug-loaded nanoparticles are changed from negative charges to positive charges. At this time, the interaction between drug-loaded nanoparticles and cancer cells is enhanced, the uptake of drug-loaded nanoparticles by cancer cells is increased, and the killing effect of drugs on cancer cells is enhanced. This paper aims to use this mechanism to improve the defect of daunorubicin in the treatment of cancer.

Key words: Daunorubicin; Nano drug delivery system; RAFT reaction; Click reaction; Charge reversal.

目录

中文摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 癌症与抗癌药物研究近况 1

1.2 纳米载药系统 1

1.2.1 纳米载药系统的特点 1

1.2.1.1 靶向性 2

1.2.1.2 增加生物膜的通透性 2

1.2.1.3 改善传统药物缺陷 2

1.2.2 纳米载药系统的分类 3

1.2.2.1聚合物类纳米载药系统 3

1.2.2.2脂质体类纳米载药系统 3

1.2.2.3 无机纳米载药系统 3

1.3 环境响应型载药系统 4

1.3.1 pH响应型载药系统 4

1.3.2 温度响应型载药系统 4

1.3.3 双重及多重响应型载药系统 5

1.4本课题中所涉及的反应 5

1.4.1 RAFT反应 5

1.4.2 Click反应 5

1.5本课题研究内容及意义 6

第二章 DA-PAPAO-imine-DNR高分子前药的制备与表征 8

2.1 引言 8

2.2 实验部分 8

2.2.1 实验过程涉及的主要仪器及材料 8

2.2.2小分子前药的合成 10

2.2.3高分子载体的合成 10

2.2.3.1基于RAFT反应合成PAMA 10

2.2.3.2基于RAFT反应合成PAPAO共聚物 11

2.2.4高分子前药的合成 12

2.2.4.1基于Click反应合成PAPAO共聚物-柔红霉素 12

2.2.4.2 DA-PAPAO-imine-DNR的合成 13

2.2.5 红外光谱(FT-IR)表征 14

2.2.6 核磁共振氢谱(¹H-NMR)表征 14

2.2.7 紫外光谱(UV)表征 14

2.2.8 高分子前药载药量的测定 15

2.3 实验结果与讨论 15

2.3.1 FT-IR光谱及解析 15

2.3.2 ¹H-NMR波谱及解析 16

2.3.3 UV光谱及解析 17

2.3.4 载药量测定及结果分析 18

2.4 本章小结 19

第三章 DA-PAPAO-imine-DNR纳米粒的制备及研究 20

3.1 引言 20

3.2 实验部分 20

3.2.1 实验仪器与材料 20

3.2.2 DA-PAPAO-imine-DNR纳米粒的制备 21

3.2.3 纳米粒的形态表征 21

3.2.3.1 粒径以及粒径分布表征 21

3.2.3.2 形貌分析 21

3.2.3.3 纳米粒电荷反转性能的表征 22

3.2.4 纳米粒稳定性能研究 22

3.2.5 纳米粒体外释药行为研究 22

3.3 实验结果与讨论 23

3.3.1 纳米粒形态分析 23

3.3.2 纳米粒的电荷反转 23

3.3.3 纳米粒稳定性研究 24

3.3.4 纳米粒体外释药行为研究 25

3.4 本章小结 26

第四章 结论与展望 28

参考文献 30

致谢 32

第一章 绪论

1.1 癌症与抗癌药物研究近况

癌症为全球人口的重大致死原因之一，其中，我国癌症发病人数高居世界第一位。据世界卫生组织发布的相关数据，接下来的15年内，全世界新增癌症病例数即将增至2400万^[1-2]。癌症日益增加的发病率和较高的致死率给人类带来了巨大困扰。

在现代肿瘤的医治方案中，手术切除、放射治疗和抗肿瘤药物治疗是最为常见的三种^[3]。手术切除治疗为局部治疗，对转移性肿瘤通常无效，某些潜伏的癌细胞亦难以被切除，且术后存在复发风险。放射治疗旨在通过对肿瘤组织进行放射线（如γ射线和X射线等）的照射以抑制肿瘤细胞，与此同时，放射治疗对人体造成了较大损害，容易导致免疫力下降、恶心呕吐以及脱发等一系列不良反应，导致患者生活质量差。

各类抗肿瘤药物在肿瘤治疗中占有重要地位，但仍存在许多不足之处。一方面，传统的抗肿瘤药物缺乏组织靶向性和选择性，对肿瘤组织和细胞进行抑制的同时，也会对正常的组织和细胞产生一定程度的损伤；另一方面，多数抗肿瘤药物生物利用度低、半衰期短，临床上为提高疗效则需要对患者进行多次给药、大剂量给药，与此同时毒副作用也相应增加，患者容易产生耐受性。