星状聚酯弹性体的制备及其作为蛋白多肽控释系统的药动和药效学研究

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蛋白多肽类药物在肿瘤、心脑血管疾病、糖尿病、免疫疾病和传染病等重大疾病的治疗方面发挥重要作用。但传统给药方式存在稳定性差、半衰期短和易降解等问题,极大的限制了其应用。因此开发具有长效、缓释功能蛋白多肽药物载体具有重要意义和价值。本文通过紫外交联的方法合成一系列可生物降解弹性体,对该类弹性体的理化特性和结构形态行为进行了较为深入的研究;探讨了其自身体外降解和对模型蛋白(BSA)的体外释放规律并对弹性体安全性进行评估;然后对载蛋白药物(胰岛素和白介素-2)弹性体释药动力学和药效学进行研究。主要研究内容及结果如下:首先,通过高温开环聚合制备聚合物单体聚(ε-己内酯-b-聚乙烯醇-b-ε-己内酯)(CLPEGCL)和聚(ε-己内酯-co-D,L-丙交酯)(SCP)。并对制备工艺进行优化,最终合成一系列不同分子量和较窄分布CLPEGCL(Mn 4904~12132,PDI<1.25)和SCP(Mn 3432~3960,PDI<1.40)。之后,与甲基丙烯酸酐反应进行末端修饰合成CLPEGCLMA和MASCP同时优化反应条件,最优条件下甲基丙烯酸酐接入率均>85%。最终,通过紫外交联合成弹性体,最佳光交联条件:DMPA(光引发剂)15 mg/ml,波长365 nm,光照时间5 min。为了更深入的了解体外降解和控释规律,通过重量分析法、DSC和SEM分别对弹性体理化性质和结构形态进行表征。(1)重量分析法结果表明:PV值随CLPEGCLMA含量增加显著增大;DS值变化与PEG分子量和CLPEGCLMA含量成正相关;溶胀平衡时间随CL/PEG值增加而增长。(2)T_g值随PEG分子量(CLPEGCLMA 30%)、CLPEGCLMA含量以及CL/LA比值的增大而降低;T_m和△H_f值变化与PEG分子量(CLPEGCLMA 30%)成正相关。(3)SEM扫描结果显示,不同弹性体具有相类似的表面形态,而弹性体构成的不同影响内部结构“粗糙度”。MASCP-CLPEGCLMA弹性体体外降解研究显示其过程经历了一个“缓慢-快速”降解周期,交联密度、吸水膨胀率和降解环境(p H值)成为影响降解速率的主要因素。自由扩散和载体材料的降解是影响药物释放的两大因素。本研究表明,由渗透压驱动的自由扩散在BSA释放中起到关键作用。(1)仅改变CLPEGCLMA结构,释放速率随CL含量的增加和CLPEGCLMA含量减少而降低。(2)MASCP结构中CL/LA比值增大,释放速率增大(前60天)。之后的快速释放与降解规律相对应。(3)海藻糖的加入和载药量的增加,加速BSA的释放。MASCP-CLPEGCLMA弹性体作为一种全新的“蛋白类”药物植入剂,材料安全性对其临床应用影响重大。MTT比色法和炎症因子诱导实验结果表明弹性体自身及其降解产物对细胞危害小。胰岛素和白介素-2是目前治疗糖尿病和癌症的常用蛋白类药物。本研究选择3432:5.2:20:30%,3432:5.2:30:30%,3432:10:20:30%,3432:10:20:10%作为胰岛素和白介素-2的药物载体并对其药动和药效学进行考查。实验结果如下:(1)载药弹性体制备过程对胰岛素和白介素-2生物活性影响轻微。(2)胰岛素和白介素-2体外释药速率均显示3432:10:20:30%>3432:10:20:10%>3432:5.2:20:30%>3432:5.2:30:30%关系。(3)白介素-2因具有更大的分子量和更复杂的空间结构,相同释药条件下,其累积释放量明显小于胰岛素。(4)胰岛素和白介素-2释药曲线最优释放模型分别为Weibull方程和Higuchi方程。(5)将载胰岛素弹性体植入大鼠体内,并对大鼠每日血糖及体重变化进行分析测定结果显示,3432:10:20:30%具有最快降糖效率,但在整个降糖过程中血糖控制不稳定。3432:5.2:20:30%,3432:5.2:30:30%和3432:10:20:10%植入后,能有效降低血糖浓度并保持稳定。同时可有效减轻因“患病”造成的“消瘦”副作用。(6)白介素-2体外药效学则通过RAW264.7细胞吞噬实验以流式细胞术(FCM)和荧光成像技术分析进行验证,结果表明:随着释放介质中白介素-2含量增加,细胞吞噬能力增强,这与白介素-2体外释放规律相一致。MASCP-CLPEGCLMA弹性体作为一种低毒或无毒的载体材料,成功的包埋BSA、胰岛素和白介素-2,实现缓释、长效的释放,并可通过改变单体构成、海藻糖加入量和载药量调节释药速率,可作为蛋白类药物潜在的“高效”载体。
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