摘 要

6-巯基嘌呤(6-MP)是一种抗肿瘤药物。该药物通过作为嘌呤的假类似物来抑制细胞的DNA合成。6-MP显示细胞抑制和免疫抑制活性。但其毒副作用较大、水溶性差等缺陷严重限制了其临床应用的有效性。

本研究将6-巯基嘌呤(6-mercaptopurine,6-MP)的小分子前药顺-3-(9H-嘌呤-6-巯基)丙炔酸(PTA)接枝到羧甲基壳聚糖的C₂-NH₂上制备成PTA-g-CMCS高分子前药。该高分子前药能自组装成纳米粒，再将叶酸通过共价键接枝到高分子前药上，制备叶酸介导的具有肿瘤靶向的纳米制剂。该制剂能响应GSH的刺激而释药。它对癌细胞更为敏感，且其毒性是谷胱甘肽浓度依赖型的。提高了药物治疗的有效性、靶向性，减小了药物的毒副作用，使6-巯基嘌呤(6-mercaptopurine,6-MP)在治疗肿瘤临床上取得更高的利用率。前药的合成路线分为五步：

(1)顺-3-(9H-嘌呤-6-)丙烯酸(PTA)的合成。

(2)顺-3-(9H-嘌呤-6-)丙烯酸-乙二胺(PTA-NH₂)的合成。

(3)羧甲基壳聚糖-巯嘌呤(CMCS-g-PTA)的合成。

(4) CMCS-g-PTA自组装纳米粒的制备。

(5)FA-CMCS-g-PTA纳米粒的制备。

关键词：纳米载药系统；高分子前药；GSH响应；叶酸

Abstract

1. mercaptopurine (6-MP) is an antitumor drug. The drug inhibits DNA synthesis of cells by acting as a pseudo analog of sputum. 6-MP showed cytostatic and immunosuppressive activity. However, its toxic side effects and poor water solubility have severely limited the effectiveness of its clinical application.

In this study, 6-mercaptopurine (6-MP) small molecule prodrug cis-3-(9H-purine-6-mercapto) propynoic acid (PTA) was grafted to carboxymethyl chitosan. A PTA-g-CMCS polymeric prodrug was prepared on C₂-NH₂. The polymer prodrug can self-assemble into nanoparticles, and then folic acid is grafted to the polymer prodrug through a covalent bond to prepare a folic acid-mediated nanometer preparation with tumor targeting. The formulation is capable of delivering the drug in response to stimulation by GSH. It is more sensitive to cancer cells and its toxicity is glutathione concentration dependent. It improves the effectiveness and targeting of drug treatment, reduces the toxic side effects of drugs, and makes 6-mercaptopurine (6-MP) achieve higher utilization rate in the treatment of tumors. The synthetic route of the prodrug is divided into five steps:

(1) Synthesis of cis-3-(9H-indole-6-)acrylic acid (PTA).

(2) Synthesis of cis-3-(9H-indole-6-)acrylic acid-ethylenediamine (PTA-NH₂).

(3) Synthesis of carboxymethyl chitosan-oxime (CMCS-g-PTA).

(4) Preparation of CMCS-g-PTA self-assembled nanoparticles.

(5) Preparation of FA-CMCS-g-PTA nanoparticles.

Keyword: Nano drug delivery system; Polymer prodrug; GSH response; Folic acid

目录

第一章 绪论 1

1.1 肿瘤及肿瘤治疗 1

1.2 纳米载药系统 2

1.2.1 纳米载药系统的主要靶点 2

1.3 高分子前药 3

1.3.1 高分子前药简介 3

1.3.2 载体的选择 3

1.3.3 GSH敏感型高分子前药 5

1.3.4 叶酸靶向分子 6

1.4 本课题研究内容 7

第二章 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 实验仪器与材料 8

2.2.2 顺-3-(9H-嘌呤-6-)丙烯酸(PTA)的合成 9

2.2.3 顺-3-(9H-嘌呤-6-)丙烯酸-乙二胺(PTA-NH₂)的合成 9

2.2.4 羧甲基壳聚糖-巯嘌呤(CMCS-g-PTA)的合成 10

2.2.5 FA-CMCS-g-PTA的制备 10

2.2.7 红外光谱表征 11

2.2.8 ¹H-NMR表征 11

2.2.9 高分子前药载药量的测定 11

2.3 实验结果与讨论 12

2.3.1 红外图谱与解析 12

2.3.2 核磁共振氢谱图谱解析 13

2.3.3 紫外图谱解析 14

2.4 本章小结 15

第三章 FA-CMCS-g-PTA纳米粒的制备表征及体外释药 16

3.1 引言 16

3.2 实验部分 16

3.2.1 实验仪器与材料 16

3.2.2 FA-CMCS-g-PTA纳米粒的制备 17

3.2.3 纳米粒形态形貌及粒径分布 17

3.2.4 纳米粒体外释药行为研究 18

3.3 实验结果与讨论 19

3.3.1 纳米粒的粒径分布及形态形貌观测 19

3.3.2 纳米粒体外释药行为研究 21

3.4 本章小结 21

第四章 结论与展望 23

致谢 24

参考文献 25

绪论

1.1 肿瘤及肿瘤治疗

目前癌症是导致死亡的主要原因之一，因此，科学界在改善癌症管理方面做出了巨大努力。癌症管理的主要挑战之一是开发可用于早期诊断和有效治疗的药剂。传统的癌症管理常常缺乏用于检测早期肿瘤的准确工具，并且具有化学治疗的严重副作用的相关风险。优化治疗比率的需要与治疗影响癌细胞与健康组织的差异导致认为需要一种可以起到“神奇子弹”作用的治疗 - 仅识别癌细胞。纳米粒子平台提供各种潜在有效的解决方案，用于开发可用于癌症诊断和治疗的靶向药剂。有两种方法可以实现纳米颗粒的靶向，即被动和主动靶向。被动靶向允许纳米颗粒在肿瘤微环境内的有效定位。主动靶向促进肿瘤细胞自身对纳米颗粒的主动摄取。在系统地搜索相关的电子数据库和科学发表的原创文章和评论后。结论是迄今为止，尚未公布最佳靶向策略，尽管其中许多已经找到了临床应用途径，但各自都有其优缺点。也许，可以采用一系列策略来提高药物输送的精确度，为更有效的个性化治疗铺平道路。

癌症仍然是人类死亡的主要原因，因此，已经提出了很大的努力来改善癌症治疗的结果。尽管化疗药物能够以高效率杀死肿瘤细胞，但它们缺乏精确性，导致非肿瘤组织中药物诱导的毒性。接受具有这种非特异性毒性化合物治疗范例的患者通常会产生严重的副作用，这些副作用本身就会使人衰弱。保罗·埃利希(Paul Ehrlich)受卡尔·玛丽亚·冯·韦伯(Karl Maria von Weber)的歌剧启发，至少在理论上将二十世纪之交的“魔术子弹”概念引入了医学(Kreuter 2007)。从那时起，全世界的研究人员一直在寻找能够精确地促进诊断和治疗的选择性靶向肿瘤细胞的“神奇子弹”。癌症纳米技术的最新进展为这样一个理想的平台提供了令人兴奋的机会，这是一种新兴的纳米治疗药物，可以专门针对肿瘤细胞，从而提供优于传统药物的主要优势。有两种方法可以实现纳米颗粒的靶向，即被动和主动靶向。在本文中，我们正在对文献进行全面回顾，重点是将纳米粒子被动靶向癌细胞。