叶酸修饰的紫杉醇混合纳米胶束的制备与鼠体内的组织分布和药代动力学研究

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紫杉醇是从红豆杉中分离出的一种复杂的次生代谢产物,目前已成为世界公认的有较强活性的抗肿瘤广谱性药物,但由于这些药物较难溶于水,而且代谢周期短,影响了临床阶段的应用。本研究用TPGS(叶酸修饰)和普朗尼克F127作为药物包裹载体,尝试对荷载紫杉醇的混合胶束进行制备,希望能够延长药物代谢周期,以便发挥其靶向治疗效果,提高抗肿瘤药物的药效。本研究用N,N’-二环己基碳酰亚胺(DCC)的催化功能,用普朗尼克F127与羰基二咪唑(CDI)、乙二胺及叶酸进行反应得到叶酸修饰的普朗尼克高分子材料。将其与TPGS作为载体,运用中心点效应面(Central composite design)作为载体包裹紫杉醇,基于粒径(PS)、载药量(DL)、包封率(EE)、多分散指数(PDI)等指标优化和改进处方,将10:1(w/w)比例的载体和药物应用薄膜分散法制备胶束溶液。采用叶酸修饰的载体材料和未修饰的材料分别制备FITC的胶束溶液,以MCF-7乳腺癌细胞作为模型,考察FITC进入细胞能力,以荧光倒置显微镜和酶标仪分别检测MCF-7中的荧光强度,以说明叶酸修饰载体材料与肿瘤细胞的靶向能力。运用透析法对比紫杉醇混合胶束及其溶液的体外释放情况。运用昆明小鼠开展动物试验,注射入小鼠尾静脉之后,对比小鼠体内分布情况。用SD大鼠建模分析药动学过程和统计矩参数。试验结果如下:1.化学合成了经过叶酸修饰的TPGS和普朗尼克F127载体(胶束),分别运用核磁共振、傅里叶红外色谱仪、紫外分光光度计进行结构鉴别研究。核磁共振氢谱以及紫外图谱证实普朗尼克F127上羟基(居于两端位置)与叶酸形成偶联,获得了经过叶酸修饰的普朗尼克载体。2.运用试验设计工具Design-expert软件处理优化处方,得到最佳表征的处方参数为胶束药物2 mg/mL,普朗尼克F127和TPGS配比1.62,其表征水平分别为DL(9.26%)、PS(19.94nm)、PDI(0.146)、EE(99.6%),重复试验结果表明实际值和理论优化值之间差不超过10%。运用上述最佳配比处方进行空白胶束溶液配置,测定CMC值(水中)为0.029 mg/mL,数值较小,因此稳定性更强,代谢周期长在患者体内能够发挥较好的疗效。3.在透射电镜下观察紫杉醇混合胶束表征,结果表明混合胶束呈球状,粒度均匀分布,没有表现出粘连,形态颇为规则。运用粒度分布仪对其粒径和分散性进行测定,得到粒径=18 nm、PDI=0.098的结果。对其混合胶束溶液用透析袋法测定和研究体外释放特点,观察结果为:紫杉醇PEG溶液剂只需很短时间释放水平就能够达到峰值(56%)水平,但是胶束溶液则需要较长时间释放才能够达到峰值水平,分析可能是由于胶束溶液缓释所致。4.本研究讨论叶酸修饰所得胶束溶液治疗靶向性以及叶酸受体介导机制,使用乳腺癌细胞MCF-7(高表达叶酸)建模并用荧光倒置显微镜、酶标仪研究细胞摄取情况和体外毒性,发现药效良好(对比紫杉醇混合胶束溶液和紫杉醇混悬液),且进入肿瘤细胞的药物浓度最大,证明其具有良好的的体外靶向性。5.对试验小鼠进行组织分布分析,研究紫杉醇混合胶束溶液在体内的分布。分别绘制组织、血浆药时曲线和浓度比两方面分析分布情况以及长循环特征后发现,混合纳米胶束将使得非靶器官内药物浓度显著降低,其中脾脏等多个组织之内累计水平比自制溶液组(P<0.05)要低得多,可见此药物在体内循环代谢周期较长。大鼠试验开展药物在体内的动力学分析后发现,紫杉醇代谢满足二房室模型,胶束药物半衰期延长,可见混合胶束溶液能够使得大鼠体内紫杉醇的生物利用度明显提高。综上分析可知,使用叶酸进行修饰处理的普朗尼克载体能够与CDI反应,此方法有清晰且高效的合成路线,并优化得到了最佳处方。小粒径的胶束制剂能延长药物在体内的滞留时间,提高生物利用度。由于肿瘤细胞高表达叶酸受体,所以叶酸修饰的混合胶束溶液能够富集在肿瘤细胞并通过叶酸受体介导内吞,有益于增强药物的主动靶向性并提高治疗效果。
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