新型多肽材料的合成及其在癌症治疗领域的应用

摘要

多肽由于其良好的生物相容性、多样的生物功能以及可控的自组装性能，被广泛地应用于药物和基因的传输体系中，并且在生物医用材料和组织工程支架材料等领域也有着广阔的应用前景。本论文从功能性多肽材料的合成出发，研究了几种新型多肽材料在抗癌药物传输方面的潜能。
　　第一部分利用多肽固相合成技术合成了三种两亲性的小分子多肽VVVVVVKKGRGDS-OH（ AP1）、C11H23-CO-NH-KKGRGDS-OH（ AP2）、FAFAFAKKGRGDS-OH（AP3），研究了这三种多肽在不同pH条件下的自组装行为及其酸敏感特性。透射电镜（TEM）结果表明，这三条多肽链在pH7.0的水溶液中均能自组装成球形纳米胶束，粒径约为~30 nm。在pH5.0时，TEM视野下未发现AP1的组装体， AP2和AP3的结构形态发生了一些改变， AP2的纳米粒子发生了聚集，AP3的粒径变大。动态光散射（DLS）测试结果显示，三种多肽组装体在中性条件下的粒径分布范围较窄，pH5.0时，AP1在1-1000 nm范围内没有出现峰， AP2和AP3的粒径比pH7.0时要大，并且AP2的峰变多， AP3的峰形变宽。圆二色谱（CD）和傅里叶变换红外（FT-IR）光谱测试结果表明，在中性条件下，三种多肽的二级结构中均存在一定含量的β-折叠，当pH下降到5.0时， AP1的β-折叠成分显著下降，出现部分无规卷曲， AP2和AP3的β-折叠成分虽有变化，但其CD主峰依然存在。以姜黄素（ CUR）作为模型疏水药物， AP1对CUR的包封率和载药量分别为（4.06±0.30）％和（1.60±0.10）%，载药胶束的体外释药也呈现出优良的酸敏感性。这三种两亲性多肽自组装行为的不同与其疏水端的组成有密切关系。鉴于肿瘤组织的微酸性环境以及多肽自身良好的生物相容性，多肽AP1有望成为理想的pH敏感载体材料。
　　第二部分将6-巯基嘌呤（6-MP）通过二硫键与多肽片段Nap-FFYE-OH连接起来制备成前体药物 Nap-FFYE-CO-NH-(CH2)2-SS-MP。由于多肽片段 Nap-FFYE-OH具有良好的自组装性能， TEM观测到该前药 Nap-FFYE-CO-NH-(CH2)2-SS-MP可以在中性水溶液中自组装形成直径约为~50 nm的纳米纤维。在体外药物释放实验中，前药中的6-MP在不含谷胱甘肽（ GSH）的情况下零释放，在模拟肿瘤环境的GSH浓度40 mM条件下，二硫键断裂，释药曲线呈现出明显的GSH敏感性，24 h的累计释药率接近75%。同时体外细胞毒性实验也证明前药比游离6-MP的毒性有所降低。这种含二硫键的还原敏感前体药物，有望改善抗癌药物稳定性差，毒副作用大的缺点，实现肿瘤部位的响应性释药，使药物富集于肿瘤细胞，在癌症的临床治疗上有一定的应用潜能。
　　第三部分合成了一种两亲性脂肽C17H35-CO-NH-H5-R7-RGDS-OH，这种两亲性脂肽可以在水溶液中自组装形成纳米尺寸的稳定胶束结构，临界胶束浓度为97 mg/L，TEM显示胶束形态均一，粒径~50 nm。对模型疏水药物CUR的包封率和载药量分别为（24.03±0.16）%和（5.86±0.04）%，增溶实验结果显示胶束对CUR增溶约4900倍。体外释药曲线结果显示，pH7.0时120 h内累计释药率约为30%，改变释药介质pH为5.0后，2 h内累计释药率增加到~60%，出现了暴释现象，表明了该脂肽载药胶束有良好的缓释与酸敏感释药性能。通过激光共聚焦扫描显微镜观察到载药胶束对整合素过度表达的HeLa细胞有更好的靶向作用。多肽在较低的N/P比下即可有效复合DNA，并能介导对EC109细胞的体外基因转染。另外多肽在EC109细胞中未表现出明显的细胞抑制作用，说明其生物相容性良好，有望在肿瘤靶向、药物控制释放和基因传递方面得到应用。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 多肽的合成方法

1.3 功能性多肽及聚多肽材料

1.4 多肽的自组装

1.5 研究意义与选题思路

第2章 三种两亲性多肽的自组装行为及酸敏特性研究

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 实验结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 多肽修饰的6-MP前药的制备与研究

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 两亲性脂肽用于药物/基因传递研究

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第5章 结论

参考文献

缩略语词汇表

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果