| 成果名称: | 基于单分子胶束的超分子水凝胶用于疏水药物和基因的联合给药 |
| 完成单位: | 暨南大学 |
| 主要人员: | 薛巍,刘宗华,柯渔,高雪娟,张奕,施云峰,李盛璞,左琴华,谢莎莎,钟大根 |
| 介绍: | 1、课题来源与背景。 课题来源: 国家自然科学基金-面上项目,国家自然科学基金委,基于单分子胶束的超分子水凝胶用于疏水药物和基因的联合给药,31271019。 课题背景: 水凝胶是一种优异的药物载体材料,但在输送疏水药物和基因方面具有很大的局限性。基于α -环糊精和聚乙二醇(PEG)的主客体相互作用形成的超分子水凝胶,因其具有制备简单、条件温和、性质易于调控、环境响应等优点,被广泛用作可注射药物载体进行研究。此外,单分子胶束作为一种新型的药物/基因载体,具有各种优异的性能而受到广泛关注。由疏水链段修饰的超支化聚甘油衍生物是一种优异的单分子胶束,被用于药物/基因载体。 2、研究目的与意义: 超分子水凝胶由于具有良好的生物相容性,制备过程简单快速、条件温和、具有可逆的溶胶—凝胶转化行为,具有良好的环境响应行为等特点,在药物控制释放领域具有广阔的应用前景。药物和基因的联合给药是一种可以提高基因表达并实现药物和基因治疗的协同/组合效应,是一种新型的给药方式,是近几年刚刚兴起的研究。众所周知,水凝胶作为药物载体对疏水药物和基因的负载和输送效果都有很大的局限性。本项目结合超支化聚甘油单分子胶束作为药物/基因载体的优势,以外周由PEG 修饰的超支化聚甘油单分子胶束为基材,通过α-环糊精和PEG 的包合作用,构建一种可注射的超分子水凝胶,用于疏水药物和基因的联合给药。该体系的优势在于:超支化聚甘油单分子胶束的疏水性内核能够用于负载疏水药物,在超支化聚甘油的羟基上引入聚赖氨酸(PLL)链段,用于包裹基因分子,因此该体系具有疏水药物和基因联合给药的优势;而且,该水凝胶体系还具有pH 和温度响应性能,能够用于疏水药物和基因的智能释放。
3、主要论点与论据: 本课题制备了一系列基于超支化聚甘油的载体材料,用于药物和/或基因的输送: (1)通过阴离子开环聚合,合成了环氧十八烷疏水改性的两亲性超支化聚甘油衍生物HPG-C18,用于疏水药物多烯紫杉醇的负载和输送,用于肿瘤治疗。HPG-C18在水溶液中形成粒径为5-30nm的单分子胶束,这些单分子胶束可进一步聚集成为粒径较大的复合胶束,并且可包裹疏水药物多烯紫杉醇,有效抑制MCF-7肿瘤细胞的增殖。通过体外血液相容性实验证明,HPG-C18具有良好的血液相容性。 (2)通过点击化学加成反应,合成了树枝状聚赖氨酸改性的两亲性的超支化聚甘油衍生物HPG-C18-G3(G3:第三代树枝状聚赖氨酸)和HPG-C18-G4(G4:第四代树枝状聚赖氨酸),用于药物和基因联合输送。这两种载体具有分别近似和高于支化聚乙烯亚胺的转染效率,同时,其细胞毒性均低于支化聚乙烯亚胺。此外,这两种载体均能负载疏水药物多烯紫杉醇,且对MCF-7肿瘤细胞具有良好的抑制作用。这两种载体在低浓度时具有良好的血液相容性。 (3)采用一锅法,合成了超支化聚甘油 (HPG),并对其修饰改性,得到HPG-PCL-MPEG,并基于MPEG与α-CD的主客体相互作用,制备了超分子水凝胶,用于亲/疏水药物喜树碱和盐酸阿霉素的载体。体外释放结果表明,随体系中α-CD或HPG-PCL-MPEG浓度的增加,药物的释放速率减慢,且两种药物的释放机理不同,分别遵循Case III 扩散和pseudo-Fickian 扩散模式。该超分子水凝胶具有良好的血液相容性。 (4)通过将HPG接枝到β-CD上,合成了β-CD-HPG,用于负载疏水药物。采用HPG修饰显著改善了β-CD导致的红细胞形貌和溶血,β-CD-HPG在0.01–1 mg/mL浓度范围内没有细胞毒性。β-CD-HPG形成了<200nm的纳米粒子,能够有效包裹抗癌药物阿霉素。与β-CD相比,β-CD-HPG具有更高的阿霉素负载量,并能够可控地释放药物,避免了突释现象。β-CD-HPG/阿霉素体系能够有效抑制人乳腺癌细胞的增殖,有望用于肿瘤治疗。 4、创见与创新: 本项目采用先进的分子设计理念构建超分子水凝胶载药体系,具有如下特色和创新性: (1) 以单分子胶束为基材,制备一种新型的超分子水凝胶体系; (2) 该载药体系具有联合给药的优势:不仅可以负载疏水药物和基因制剂,而且由于该 体系是在温和的条件下制备的,还可以用于对环境敏感的蛋白、多肽、疫苗等生物制剂的输送,是一种多功能的载药体系; (3) 由于环糊精与PEG 包合物对温度敏感,以及PLL 与基因分子的复合物对pH敏感,所制备的超分子水凝胶载药体系具有温度和pH 响应的性能。 5、社会经济效益: 经过4年的研究工作,我们已经取得的成果为: (1)以超支化聚甘油为基材,通过α-环糊精与PEG的包合作用,制备了新型的超分子水凝胶,用于对疏水药物和基因的联合输送; (2)制备了多种智能型载体材料,用于对药物和基因的联合输送; (3)这些载体通过对疏水抗癌药物和基因的联合给药,能够用于肿瘤治疗; (4)通过本课题的开展,已发表SCI收录论文20篇,培养硕博士研究生共10名。 |
| 批准登记号: | |
| 登记日期: | 2021-05-27 |
| 研究起止时间: | 2013-01-01至2016-12-30 |
| 所属行业: | 卫生和社会工作 |
| 所属高新技术类别: | |
| 评价单位名称: | 国家自然科学基金委 |
| 评价日期: | 2016-12-31 |
