一种多级肝靶向智能化纳米递药系统的制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种多级肝靶向智能化纳米递药系统，属于生物材料领域。所述的纳米递药系统包括疏水的树状分子，亲水的天然高分子多糖和主动靶向基团以及疏水性药物分子。本发明是由疏水性的树状分子通过环境响应的化学键与亲水性的天然高分子多糖连接而形成的两亲性分子，再通过亲疏水作用和π‑π堆叠作用将疏水性药物包载于两亲性分子所形成的纳米粒子的疏水性空腔内部，具有特异识别肿瘤功能的主动靶向基团则通过稳定共价键连接到天然高分子多糖上。所述递药系统可以自组装成具有环境响应性能的智能化纳米粒子，具有良好的生物相容性、生物可降解性，可实现多级肝靶向，可适用于抗肿瘤药物、荧光分子、光敏剂等疏水性分子的递送。

说明书

技术领域

本发明属于生物材料领域，特别涉及一种多级肝靶向智能化纳米递药系统的制备方法和应用。

技术背景

癌症是当今世界导致死亡的一大原因。据世界健康组织报道，2005年到2015年大概有八亿四千万人死于癌症。治疗癌症的三大手段包括化疗、放疗、手术治疗。其中，化学治疗由于治疗药物的水溶性较差、较窄的治疗窗以及对正常组织的毒副作用，导致了癌症治疗的失败。我们的纳米递送系统在解决以上问题上，有着得天独厚的条件，但是怎么来实现递送系统对肿瘤组织的特异性识别以及实现药物在肿瘤细胞内的准确释放，降低对正常组织的毒副作用，仍然有待解决。

1906年Ehrlich第一次提出了“魔力子弹”的概念，在其中，它表明靶向的目标有三个：找到疾病的合适靶点；找到能有效地治疗疾病的药物；找到递送药物的方式。递送系统特异性的靶向肿瘤能提高药物的药代动力学和药效学，实现药物的缓控释行为，提高递送系统的特异性，增加细胞对粒子的摄取和在细胞内的递送，同时降低全身毒性。肿瘤的靶向分为主动靶向和被动靶向两种。

递药系统首先通过肿瘤的EPR效应实现被动靶向，导致递药系统在肿瘤部位的富集，然后通过能够特异性识别肿瘤表面受体的主动靶向基团来实现主动靶向，多种靶向基团的联用，达到多靶向功能。然而进入肿瘤细胞的纳米粒子一般不能快速释放药物，这会影响药物的治疗效果。基于肿瘤微环境的特异性，肿瘤环境响应性的纳米递药系统应运而生。

肝癌、肝炎等肝脏疾病均为当前需要重点研究的重大防治疾病。这个顽固堡垒没有攻克的主要原因，除了治疗药物本身的药理作用尚不够理想之外，就是没有将药物有效地输送至肝脏的病变部位，即药物的肝靶向性差。肝脏由实质细胞和非实质细胞(内皮细胞、枯否细胞)组成，肝多数病变(如肝癌、肝炎)发生于肝实质细胞。药物与载体结合进入血液循环后，很快被网状内皮系统识别并清除，极少到达肝实质细胞，更难于进入深部的肿瘤细胞。因此，研究靶向肝实质细胞的药物递送系统具有很大的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多级肝靶向智能化的纳米递送系统的制备方法和应用。本发明所述的纳米递送系统能够实现肿瘤的特异性识别以及多级肝靶向功能，同时还能根据肿瘤微环境与正常环境的不同，实现药物在肿瘤组织内的快速特异性释放。

一般条件下，正常组织的pH为7.4，早期内涵体的pH为6.0，溶酶体的pH值则为5.0，应用这种pH梯度变化，我们可以设计出PH敏感的载药系统。同时肿瘤细胞内外谷胱甘肽浓度也相差十分悬殊，细胞质中GSH浓度高达1-10mmol/L,而细胞外GSH浓度只有1-10μmol/L，针对肿瘤细胞内外氧化还原环境的不同，比如利用二硫键等，我们可以设计出氧化还原敏感的药物递送系统。肿瘤细胞中，由于控制酶活性机制出现问题，酶的表达无法控制，这导致肿瘤细胞和正常细胞在酶的表达上有着显著地差异。因此，应用肿瘤内高表达酶，比如说金属基质蛋白酶，组织蛋白酶等，我们可以设计出酶敏感的递药系统。

鉴于肝癌肿瘤组织与正常组织局部存在pH、金属基质蛋白酶(MMP)的不同，同时细胞内外还存在上千倍的谷胱甘肽(GSH)等还原剂浓度的差异，以及乳糖酸可以被肝实质细胞特异性受体识别的特点，联合应用肿瘤靶向穿透肽(iRGD)和纳米递药系统的被动靶向作用，采用pH、GSH或MMP敏感功能性材料控制药物释放，可以实现多级肝靶向，从而设计和构建一种多级肝靶向智能化纳米递药系统。所设计的递药系统具有多种利于肝癌治疗的功能，既可以根据肝癌微环境的pH/MMP变化而释药，也可以通过对肿瘤细胞内高GSH水平做出响应而释药，同时可以发挥乳糖酸导向基团的识别作用，iRGD肿瘤靶向穿透肽的靶向和渗透作用以及纳米粒子的EPR效应，利于药物的靶向治疗。从而通过环境响应和多级靶向策略来实现药物在肿瘤内的特异性释放，减少对正常组织的毒副作用，以提高治疗效果和生物利用度。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种两亲性分子，包括带疏水保护基团的疏水性树状分子，亲水性天然高分子多糖，所述疏水性树状分子通过环境响应的化学键与亲水性的天然高分子多糖连接形成的两亲性分子。所述两亲性分子可通过亲疏水作用自组装形成具有疏水性内部空腔的纳米粒子，所述疏水性内部空腔可用于包载疏水性药物分子，所述天然高分子多糖上丰富的基团可用于连接乳糖酸等具有特异识别肝肿瘤细胞功能的主动靶向基团。所述自组装体还能够与穿透肽iRGD混合联用进一步增强去主动靶向效果。所述环境响应的化学键能够在肿瘤组织或细胞环境下发生断裂，致使自组装体发生解组装，从而释放出包载的药物。

作为可选方式，在上述两亲性分子中，所述天然高分子多糖还通过共价键与主动靶向基团乳糖酸相连。

作为可选方式，在上述两亲性分子中，所述的亲水性天然高分子多糖为：透明质酸钠、葡聚糖、普鲁兰多糖、壳聚糖、硫酸软骨素中的任意一种。优选普鲁兰多糖，它是一种中性多糖，具有良好的生物相容性和生物可降解性。同时普鲁兰多糖对肝肿瘤细胞表面的去唾液酸糖蛋白受体具有很强亲和性。

作为可选方式，在上述两亲性分子中，所述的天然高分子多糖分子量为3000-50000道尔顿。

作为可选方式，在上述两亲性分子中，疏水性树状分子是末端带有boc(叔丁氧羰基)和pbf(2,2,4,6,7-五甲基二氢苯并呋喃-5-磺酰基)保护基团的一代、二代、三代、四代疏水性树状分子。进一步的，所述树状分子为肽类树状分子。更进一步的，所述疏水性树状分子外围是pbf保护的精氨酸。

作为可选方式，在上述两亲性分子中，所述环境响应的化学键为还原敏感的二硫键、酸敏感的腙键、MMP敏感的多肽序列中的至少一种。进一步的，所述MMP敏感的多肽序列MMP-2、MMP-7或MMP-9敏感的多肽序列。所述环境响应的化学键使两亲性分子形成的自组装体系在肿瘤细胞内中发生断裂，从而实现解组装，释放出药物有效成分，从而达到治疗肿瘤的效果。

作为可选方式，在上述两亲性分子中，其结构式为：

其中，LA为乳糖酸具有特异识别肝肿瘤细胞功能的主动靶向基团，二硫键(S-S)具有还原敏感功能，能够在细胞内的还原坏境下(GSH浓度约为1～10mmol/l)发生断裂。

作为可选方式，在上述两亲性分子中，其结构式为：

其中，树状分子与天然高分子多糖分子之间通过腙键相连，使得所述两亲性分子具有pH敏感功能，能够在肝癌肿瘤组织局部pH偏低的的情况下发生断裂。

作为可选方式，在上述两亲性分子中，其结构式为：

其中含有MMP多肽序列GPLGLAG，具有MMP敏感功能，能够在肿瘤组织局部金属基质蛋白酶(MMP)浓度较高的情况下发生断裂。

本发明还提供了一种多级肝靶向智能化纳米递药系统，包括上述任意一种两亲性分子、主动靶向基团和疏水性药物分子，所述两亲性分子自组装形成具有疏水性内部空腔的纳米粒子，所述疏水性药物分子通过亲疏水作用和π-π堆叠作用包载于所述疏水性内部空腔中。作为可选，所述的主动靶向基团可以是乳糖酸，iRGD等能主动靶向肿瘤细胞整合素受体的靶向基团。所述主动靶向基团可以是通过共价键与天然高分子多糖相连的具有特异识别肝肿瘤细胞的主动靶向基团乳糖酸，也可以是与两亲性分子共混的肿瘤靶向穿透肽iRGD。

作为可选方式，在上述纳米递药系统中，所述的疏水性药物分子，为疏水性抗肿瘤药物、光敏剂、荧光分子中的一种或其组合。

作为可选方式，在上述纳米递药系统中，所述两亲性分子形成的自组装体粒径为10-500纳米，优选为10-300纳米，能够通过实体瘤的高通透性和滞留效应(EPR效应)被动靶向肿瘤组织，实现肿瘤组织药物的高富集。

本发明还提供了一种制备上述多级肝靶向智能化纳米递药系统的方法，包括以下制备步骤：

(1)制备由环境敏感性化学键连接的含主动靶向基团乳糖酸的两亲性复合物。

(2)将含乳糖酸的两亲性复合物及疏水性药物按照一定质量比溶解在共溶剂中，在超声条件下充分混合，并在超声的条件下将上述液体缓慢滴入去离子水中，自组装形成包裹药物的纳米粒子，进一步透析除去有机溶剂，经过冷冻干燥，制得含乳糖酸的载药纳米粒子。

(3)将所述的含乳糖酸的载药纳米粒子和主动靶向基团iRGD按照一定的比例溶解于共溶剂中，室温孵育1h，从而得到外围含有iRGD和乳糖酸双重靶向基团的智能化载药纳米粒子。

作为可选方式，在上述制备方法中，所述步骤(1)包括以下步骤：

1)制备外围含boc和pbf保护基团的树状分子；

2)所述的树状分子通过环境响应化学键与亲水性天然高分子多糖相连。进一步地，所述步骤(1)还包括：将主动靶向基团通过共价键与亲水性天然高分子多糖相连。

作为可选方式，在上述制备方法中，步骤1)所述的树状分子可以采用发散法或收敛法或发散-收敛相结合的方法制备。

作为可选方式，在上述制备方法中，步骤1)所述的树状分子是以氨基酸为支化单元的肽类树状大分子的制备方法具体为：

a)氨基酸的保护：根据制备树状分子所需氨基酸支化单元的不同，对氨基酸的氨基、胍基和咪唑环进行不同保护基的保护。

b)制备二代肽类树状大分子：按比例称取含甲酯保护的氨基酸、上述a中含保护基的氨基酸(3倍当量)、缩合剂(2.5倍当量)、催化剂(2.5倍当量)和有机碱(10倍当量)，在冰浴和氮气保护条件下，加入溶剂进行脱水缩合反应；然后在室温下反应48小时，反应结束后，所得溶液经洗涤，干燥，减压浓缩，以柱层析分离得到带有保护基团的二代肽类树状大分子。

c)脱保护：准确称取二代肽类树状大分子，加入重蒸二氯甲烷溶剂溶解，脱保护试剂三氟乙酸(40倍当量)，在氮气保护下室温反应6小时，脱除保护，减压浓缩，通过萃取或沉淀，获得脱去保护的二代肽类树状大分子。

d)制备三代肽类树状大分子：按比例称取二代肽类树状大分子、上述a中含保护基团的氨基酸(6倍当量)、缩合剂(5倍当量)、催化剂(5当量)和有机碱(20当量)，在冰浴和氮气保护条件下，加入溶剂进行脱水缩合反应；然后在室温下反应72小时，反应结束后，所得溶液经洗涤，干燥，减压浓缩，以柱层析分离得到带有保护基团的三代肽类树状大分子；重复以上脱保护和缩合步骤，可制备四代肽类树状大分子。

本发明还提供了上述的两亲性分子的应用，将其用于制备抗肿瘤药物或用于制备光动力学治疗试剂或荧光监测试剂或肿瘤成像试剂。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本发明的有益效果：

1.本发明所述的多级肝靶向智能化纳米递药系统，具有良好的生物相容性、生物可降解性和肿瘤治疗效果等生物学性质。

2.本发明所述的多级肝靶向智能化纳米递药系统，能够自组装成粒径在10纳米到500纳米范围内的药物载体，有效地通过肿瘤增强的渗透和滞留效应(EPR效应)，实现对肿瘤部位的被动靶向。

3.本发明所述的多级肝靶向智能化纳米递药系统，主动靶向分子或基团的修饰使纳米载体能与肿瘤细胞膜表面高表达受体进行特异性结合，从而促进选择性识别入胞，实现对肿瘤细胞的进一步主动靶向，从而实现多级肝靶向。

4.本发明所述的多级肝靶向智能化纳米递药系统，在正常生理环境下，能保持稳定，减少副作用，所述的环境响应型化学键则会在特殊的肿瘤环境内发生断裂，从而实现自组装体的解组装，实现药物在肿瘤细胞内的快速特异性释放，从而达到高效的抗肿瘤作用，减少对正常组织的损伤。

5.本发明所述的多级肝靶向智能化纳米递药系统，能够用于抗肿瘤治疗和肿瘤诊断等方面。

附图说明：

图1为本发明实施例1中所述一种多级肝靶向还原敏感的纳米材料的合成路线。

图2为本发明实施例2中所述一种多级肝靶向pH敏感的纳米材料的合成路线。

图3为本发明实施例3中所述一种多级肝靶向MMP-2敏感的纳米材料的合成路线。

图4为本发明实施例1中所述一种多级肝靶向还原敏感纳米材料及其中间产物的质谱表征。

图5为本发明实施例1中所述一种多级肝靶向还原敏感纳米材料及其中间产物的红外表征。

图6本发明实施例4中所述一种多级肝靶向还原敏感纳米递药系统的临界自组装浓度。

图7本发明实施例7中所述一种多级肝靶向还原敏感载药纳米粒子在不同GSH环境下的体外药物释放曲线。

图8本发明实施例10中所述一种多级肝靶向还原敏感载药纳米粒子的离体组织中正常肝组织和肝肿瘤组织的荧光强度分布情况。

具体实施方式：

以下通过实施例的具体实施方式再对本发明的上述内容作进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。在不脱离本发明的精神和原则之内做的任何修改，以及根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的等同替换或者改进，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：一种多级肝靶向还原敏感的纳米递药系统的制备

本实施例通过如下步骤制备该多级肝靶向还原敏感的纳米递药系统。

将炔丙胺(1g)，Boc-L-Lys(Boc)-OH(6.92g)，HBTU(3.82g)和HOBT(2.70g)加入反应瓶后用52mL的重蒸的二氯甲烷溶解，在氮气保护下，加入DIEA12mL后在室温下反应48h，旋蒸，加入三氯甲烷稀释，再依次用饱和NaHCO₃溶液，HCl(1M)和饱和NaCl溶液洗涤，无水MgSO₄干燥过夜后用柱分离的方式化合物a。

在氮气保护下，将化合物a(4.5g，24.5mmol)溶于18mL CH₂Cl₂，之后加入TFA>

在氮气保护下，化合物b(24.5mmol)，HOBT(3.80g)，Boc-L-Lys(Boc)-OH(9.78g)和HBTU(10.72g)加入反应瓶后，用70mL色谱纯的DMSO溶解，在氮气保护下，加入DIEA 12mL后在室温下反应48h，旋蒸，加入三氯甲烷稀释，再依次用饱和NaHCO₃溶液，HCl(1M)和饱和NaCl溶液洗涤，无水MgSO₄干燥过夜后用柱分离的方式得到化合物c。

在氮气保护下，化合物c(2.7mmol)溶于10mL重蒸二氯甲烷，之后加入TFA 9mL，在室温下反应7h后，旋蒸，乙醚沉淀，除去乙醚得到白色粉末化合物d。

在氮气保护下，化合物d(2.7mmol)，HOBT(9.28g)，Boc-Arg(Pbf)-OH(12.89g)和HBTU(3.30g)加入反应瓶后，用50mL色谱纯的DMSO溶解，在氮气保护下，加入DIEA7mL后在室温下反应48h，旋蒸，加入三氯甲烷稀释，再依次用饱和NaHCO₃溶液，HCl(1M)和饱和NaCl溶液洗涤，无水MgSO₄干燥过夜后用柱分离的方式得到化合物e。通过质谱和核磁对以上化合物a-e进行验证分析，结果表明上述方法能成功地合成以上化合物。

将3，3'-二硫代二丙酸(1g)溶解于DMSO溶液中，加入DCC(980mg)和DMAP(581mg)，室温搅拌下1h活化羧基，然后加入溶有1g普鲁兰多糖的DMSO溶液中，室温下继续搅拌48h。反应结束后，过滤掉沉淀，滤液滴入300mL的无水乙醇中进行乙醇沉处理，离心3500r/min收集沉淀，用去离子水反复清洗沉淀，冷冻干燥即得白色粉末产物化合物f。通过元素分析测定，化合物f中二硫代二丙酸的取代率为12％。

将乳糖酸(1.47g)溶解于干燥的DMSO中，加入600mg的EDC和400mg的DMAP进行活化。向溶解有1g化合物f的DMSO溶液中加入活化的乳糖酸500mg，在室温下搅拌反应24h。反应完后，过滤，转移至截留分子量为3.5KDa的透析袋中，并在水中透析3天进行纯化，冻干，得到化合物g。通过¹H-NMR测定，该化合物g的乳糖酸取代率为10％。

将1g的化合物g，142mg EDC和213mg的NHS溶于色谱纯的DMSO中，室温搅拌15min后，向其中加入溶有37.8mg的3-叠氮基-1丙胺的DMSO溶液。室温下搅拌再反应8h，依次用DMSO和去离子水透析，透析袋截留分子量为3.5KDa。透析3天后冷冻干燥，得到化合物h。

在氮气保护下，将0.5g(0.2mmol)的化合物e和62.67mg(0.484mmol)的化合物h用DMSO溶解。冰浴下，将维生素A(15.848mg，0.08mmol)和CuSO₄·5H₂O(10mg，0.04mmol)分别用去离子水溶解，然后加入DMSO溶液中。搅拌，使其溶解，全程避光，在45℃下反应48h。加入少量EDTA-2Na，暴露于空气中两小时。然后用截留分子量为3.5KDa的透析袋，去离子水中透析3天。最后冷冻干燥得到化合物i。以上化合物e-i，均通过IR和核磁进行验证分析，证明上述方法成功地合成了以上化合物。

将疏水的DOX溶于1mL色谱纯的DMSO，超声使其溶解为大红色澄清溶液。将该溶液加入到一定量的冻干的化合物i中，超声使其充分溶解混合。然后在剧烈搅拌下，将该混合液逐滴加入到10mL纯水中，搅拌2小时后，将其转移至截留分子量为1000Da的透析袋中，在冰箱中4℃下搅拌充分透析，冷冻干燥后得到载药纳米粒子。然后将一定量的载药纳米粒子和iRGD分别溶于水中，充分混匀后，室温孵育1h，得到多级肝靶向还原敏感的纳米递药系统。

其中载药量为18.01±3.11％，包封率为49.05±1.32％

实施例2：一种多级肝靶向pH敏感的纳米递药系统的制备

本实施例通过如下步骤制备该多级肝靶向pH敏感的纳米递药系统。

将H-Lys-OMe·2HCl(2.5g)，Boc-L-Lys(Boc)-OH(12.81g)，HBTU7.0g)和HOBT(5.0g)加入反应瓶后用80mL的重蒸的二氯甲烷溶解，在氮气保护下，加入10.2mL DIEA后在室温下反应48h，旋蒸，加入三氯甲烷稀释，再依次用饱和NaHCO₃溶液，HCl(1M)和饱和NaCl溶液洗涤，无水MgSO₄干燥过夜后用柱分离的方式纯化，得到化合物1。

在氮气保护下，将上述产物化合物1(1.82g，2mmol)溶于6mL的CH₂Cl₂，之后加入7mL的三氟乙酸(TFA)，在室温下反应7h后，旋蒸，乙醚沉淀，除去乙醚得到白色粉末化合物2。

在氮气保护下，化合物2(2.4mmol)，Boc-Arg(Pbf)-OH(7.54g),HOBT(1.98g)和HBTU(5.55g)加入反应瓶后，用30mL的色谱纯的DMSO溶解，在氮气保护下，加入8mL的DIEA后在室温下反应48h，旋蒸，加入三氯甲烷稀释，再依次用饱和NaHCO₃溶液，HCl(1M)和饱和NaCl溶液洗涤，无水MgSO₄干燥过夜后用柱分离的方式纯化，得到化合物3。

在氮气保护下，化合物3(0.2mmol)溶于5mL的甲醇，加入100倍当量的水合肼，在40℃下反应48h。然后用截留分子量为100-500Da的透析袋在水中透析3天后，除去过量的水合肼，离心，干燥得到化合物4。

用NaIO₄将普鲁兰多糖氧化得到醛基，为得到合适的氧化度，Glu：IO₄^-的摩尔比分别为1：1，2：1和4：1进行氧化，称取三份普鲁兰多糖(2.5g)溶于30mL水中，然后分别加入20mL不同质量(2.64g，1.32g和0.62g)的NaIO₄溶液，室温下避光反应6h。用截留分子量为3.5KDa的透析袋在水中透析3天进行纯化，冷冻干燥，得到化合物5。

表1.盐酸羟胺的方法测定普鲁兰多糖的氧化度的结果。

将乳糖酸(1.47g)溶解于干燥的DMSO中，加入600mg的EDC和400mg的DMAP进行活化。向溶解有1g化合物5的DMSO溶液中加入活化的乳糖酸500mg，在室温下搅拌反应24h。反应完后，过滤，转移至截留分子量为3.5KDa的透析袋中，并在水中透析3天进行纯化，冻干，得到化合物6。通过¹H-NMR测定，该化合物6的乳糖酸取代率为10％。

在氮气保护下，以上反应得到的0.2mmol的化合物4和24mg化合物6(67.18％)在10mL的DMSO中溶解，在40℃下反应24h。反应液依次在DMSO和水中透析，最后经冷冻干燥，得到化合物7。采用质谱、核磁和红外色谱对制得的化合物1-7进行了验证分析，结果表明用上述方法成功地合成了以上化合物1-7。

表2.化合物6的有机元素分析，醛基修饰的普鲁兰多糖接枝率为22％。

Component NameAverage±Std.Dev.Nitrogen(3.179±0.266)％Carbon(28.824±0.030)％Hydrogen(6.432±0.039)％

将疏水的DOX溶于1mL的色谱纯DMSO，超声使其溶解为大红色澄清溶液。将该溶液加入到一定量的冻干的化合物6中，超声使其充分溶解混合。然后在剧烈搅拌下，将该混合液逐滴加入到10mL纯水中，搅拌2小时后，将其转移至截留分子量为1000Da的透析袋中，在冰箱中4℃下搅拌充分透析，冷冻干燥，得到载药的纳米粒子。然后将一定量的载药纳米粒子和iRGD分别溶于水中，充分混匀后，室温孵育1h，得到多级肝靶向的pH敏感纳米递药系统。

其中载药量为21.25±1.14％，包封率为53.23±1.55％。

实施例3：一种多级肝靶向MMP酶敏感的纳米递药系统的制备

本实施例通过如下步骤制备该多级肝靶向MMP酶敏感的纳米递药系统。

将H-Lys-OMe·2HCl(2.5g)，Boc-L-Lys(Boc)-OH(12.81g)，HBTU(7.0g)和HOBT(5.0g)加入反应瓶后用80mL的重蒸的二氯甲烷溶解，在氮气保护下，加入10.2mL DIPEA后在室温下反应48h，旋蒸，加入三氯甲烷稀释，再依次用饱和NaHCO₃溶液，HCl(1M)和饱和NaCl溶液洗涤，无水MgSO₄干燥过夜后用柱分离的方式纯化，得到化合物1。

在氮气保护下，将上述产物化合物1(1.82g，2mmol)溶于6mL的CH₂Cl₂，之后加入7mL的三氟乙酸(TFA)，在室温下反应7h后，旋蒸，乙醚沉淀，除去乙醚得到白色粉末化合物2。

在氮气保护下，化合物2(2.4mmol)，HOBT(1.98g)，Boc-Arg(Pbf)-OH(7.54g)和HBTU(5.55g)加入反应瓶后，用30mL的色谱纯的DMSO溶解，在氮气保护下，加入8mL的DIPEA后在室温下反应48h，旋蒸，加入三氯甲烷稀释，再依次用饱和NaHCO₃溶液，HCl(1M)和饱和NaCl溶液洗涤，无水MgSO₄干燥过夜后，用柱分离的方式纯化，得到化合物3。化合物3经过氢氧化钠的甲醇溶液处理脱去甲酯保护后，得到曝露出羧基端的化合物M。

将MMP多肽序列Boc-GPLGLAG-OH溶解于DMSO溶液中，加入DCC(1.5倍当量)和DMAP(1.5倍当量)，室温搅拌下1h活化羧基，然后加入溶有1g普鲁兰多糖的DMSO溶液中，室温下继续搅拌48h。反应结束后，用无水乙醇进行沉淀处理，离心3500r/min收集沉淀，用去离子水反复清洗沉淀，溶于水中，并转移至截留分子量为3.5KDa的透析袋中，并在水中透析2天进行纯化，经冷冻干燥即得白色粉末产物化合物A。通过核磁共振验证，化合物A中MMP多肽序列的取代率为14％。

将乳糖酸(1.47g)溶解于干燥的DMSO中，加入600mg的DCC和400mg的DMAP进行活化。向溶解有1g化合物A的DMSO溶液中加入活化的乳糖酸500mg，在室温下搅拌反应24h。反应完后，过滤，转移至截留分子量为3.5KDa的透析袋中，并在水中透析3天进行纯化，经冷冻干燥得到化合物B。通过¹H-NMR测定，该化合物B的乳糖酸取代率为9％。

在氮气保护下，将上述产物化合物B溶于DMSO中，之后加入三氟乙酸(TFA)，在室温下反应7h后，旋蒸，乙醚沉淀，除去乙醚得到白色粉末化合物C。

将1g的化合物M，DCC(1.5倍当量)和DMAP(1.5倍当量)溶于DMSO中，室温搅拌下1h活化羧基，然后加入溶有1.5倍当量的化合物C的DMSO溶液中，室温下继续搅拌48h。反应结束后，用无水乙醇进行沉淀处理，离心3500r/min收集沉淀，用去离子水反复清洗沉淀，溶于水中，并转移至截留分子量为3.5KDa的透析袋中，并在水中透析2天进行纯化，经冷冻干燥即得白色粉末产物化合物D。以上化合物ABCD和化合物M，均通过IR和核磁进行验证分析，证明上述方法成功地合成了以上化合物。

将疏水的DOX溶于1mL色谱纯的DMSO，超声使其溶解为大红色澄清溶液。将该溶液加入到一定量的冻干的化合物D中，超声使其充分溶解混合。然后在剧烈搅拌下，将该混合液逐滴加入到10mL纯水中，搅拌2小时后，将其转移至截留分子量为1000Da的透析袋中，在冰箱中4℃下搅拌充分透析，冷冻干燥后得到载药纳米粒子。然后将一定量的载药纳米粒子和iRGD分别溶于水中，充分混匀后，室温孵育1h，得到多级肝靶向MMP酶敏感的纳米递药系统。

其中载药量为19.01±2.43％，包封率为56.45±2.85％

实施例4：多级肝靶向还原敏感纳米粒子(Lac-P-SS-RPD/iRGD)的临界自组装浓度

对实施例1中所制得的多级肝靶向还原敏感纳米粒子(Lac-P-SS-RPD/iRGD)的临界自组装浓度进行测定。首先制备浓度为6.02×10^-1mol/L的芘水溶液，然后将实施例1中制备的Lac-P-SS-RPD/iRGD用上述制备的芘水稀释成1.0mg/mL到1.0×10^-1mg/mL不同浓度的溶液。固定发射波长为395nm，用荧光分光光度计测定300nm-380nm范围内的激发波长，记录338nm和334nm处的荧光值。以I338/I334的比值为纵坐标，以浓度为横坐标作图，结果如图6所示。测得临界聚集浓度为8.87μg/mL，它具有较小的临界聚集浓度值，表明组装体具备较好的潜在稳定性，能够防止在体内递送过程中被大量血液稀释而发生的解组装。

实施例5：空白Lac-P-SS-RPD/iRGD纳米粒子的制备及粒径表征

通过Malvern公司的动态光散射仪，对实施例1中空白Lac-P-SS-RPD/iRGD纳米粒子的粒径进行测定。由DLS结果可以得知，0.1mg/mL的水溶液纳米粒子为87.5±7.2nm，PDI为0.213。说明Lac-P-SS-RPD/iRGD在水溶液中形成了纳米级自组装体，其中带保护基团的肽类树状分子形成了疏水内核，具有亲水性骨架的普鲁兰多糖则作为纳米粒子外面的亲水层。

实施例6：载药纳米粒子(Lac-P-SS-RPD/iRGD/DOX)在不同GSH下的粒径

对实施例1中所制得的多级肝靶向还原敏感纳米递药系统(Lac-P-SS-RPD/iRGD/DOX在不同GSH的条件下进行粒径的测定。测得实施例1中制备的Lac-P-SS-RPD/iRGD/DOX纳米粒子具有如表3所示。表3的DLS结果表明在生理条件下(不存在GSH，或GSH浓度很低的情况下)，载药后组装体粒径稍微增大，并且形成粒径约在138.8±10.6nm，且具有粒径分布较为良好的纳米级自组装体。将载药后的纳米粒子置于还原环境中(GSH浓度为10mM的情况下，模拟肿瘤细胞内环境)，DLS测得粒径分布变宽，从250到1000nm，这表明在还原环境时二硫键发生断裂，导致纳米粒子的解组装。由于人体环境GSH浓度具有梯度变化，正常生理条件是0.2-10μM，肿瘤细胞外GSH浓度为20μM左右，肿瘤细胞内GSH为2-10mM。这导致我们的药物组装体在正常生理条件下是稳定的，但进入肿瘤细胞以后，由于二硫键的断裂，导致了药物组装体的解组装，从而快速地释放出药物，达到治疗肿瘤的目的。

表3.Lac-P-SS-RPD/iRGD/DOX在不同GSH下的粒径。

GSH concentrationSize(d.nm)Without GSH138.8±10.6nm10mMGSH875.0±33.5nm

实施例7：载药纳米粒子(Lac-P-SS-RPD/iRGD/DOX)的体外药物释放行为研究

对实施例1中所制得的多级肝靶向还原敏感纳米递药系统的体外释药行为进行测定。称取一定量载药纳米粒子，溶解于8mL PBS(pH7.4，0.01M)或GSH浓度为10mM的PBS中，然后转入一定截留分子量的透析袋中。外部为50mL释放介质，将其置于水浴摇床中，在37℃下孵育，80rpm转速下进行体外释放。定时取样2mL释放外液，同时补充进新鲜的外液。测定释放的药物的含量，绘制释放曲线。图7为疏水性药物DOX在不同GSH下的体外释放曲线，结果表明在GSH为10mM时载药纳米粒子由于二硫键的断裂，60小时后药物的释放量可以达到50％以上。而在没有GSH的条件下，大部分药物DOX仍然负载在组装体的疏水性核中，没有释放出来，在60小时时，药物释放量不足10％。这一实验结果验证了载药纳米粒子中二硫键的还原敏感性有利于促进药物在肿瘤细胞内还原环境下的释放。

实施例8：空白纳米粒子(Lac-P-SS-RPD/iRGD)的生物安全性评价

通过CCK-8法测定实施例1中多级肝靶向的还原敏感纳米粒子(Lac-P-SS-RPD/iRGD)的体外细胞毒性。选择HepG2和HEK293细胞，分别接种于96孔板中，培养24小时后，加入不同浓度的纳米粒子。每个浓度设置6个复孔平行样，并设置对照组。继续孵育48小时后，移除掉每孔内的培养基，用PBS洗涤细胞并更换新的培养基，加入CCK-8，将96孔板放入培养箱内孵育2小时。最后用酶标仪测定每孔在490nm波长处的吸光值，计算细胞存活率。细胞毒性实验结果表明，经多级肝靶向还原敏感空白纳米粒子(Lac-P-SS-RPD/iRGD)处理后48小时后，细胞存活率在90％以上，表明该纳米粒子具有良好的生物相容性。

实施例9：载药纳米粒子(Lac-P-SS-RPD/iRGD/DOX)的体外抗肿瘤效果

载药纳米粒子(Lac-P-SS-RPD/iRGD/DOX)的体外抗肿瘤效果选取HepG2细胞进行。具体方法与实施例8的细胞毒性测定方法类似。疏水DOX组作为对照组，同时设置两组实验组，其中实验组分别加入不同药物浓度的Lac-P-SS-RPD/iRGD/DOX自组装体。每个浓度设置5个复孔平行样。继续孵育24小时后，每孔内培养基移除，细胞用PBS洗涤并更换新的培养基，加入CCK-8，将96孔板放入培养箱内孵育2小时。最后用酶标仪测定每孔在490nm波长处的吸光值，计算细胞存活率。

载药纳米粒子(Lac-P-SS-RPD/iRGD/DOX)在体外的抗肿瘤效果实验表明载药纳米粒子(Lac-P-SS-RPD/iRGD/DOX)的IC50值为2.112±0.105μg/mL，相比疏水阿霉素的IC50值(5.655±0.175μg/ml)，降低了62.7％。由于乳糖酸，普鲁兰多糖和iRGD对特定肝肿瘤细胞表面受体具有靶向作用，载药纳米粒子通过多级肝靶向协同作用，有效的降低了抗肿瘤药物的使用剂量，增加了对肿瘤细胞的杀伤能力。

实施例10：载药纳米粒子(Lac-P-SS-RPD/iRGD/DOX)的体内肝靶向性研究

根据肿瘤组织的特点进行主动靶向治疗成为当前的研究热点。整合素受体在多种肿瘤细胞表面高度表达，因此整合素α_vβ₃常被用作肿瘤靶向的特异性靶点。iRGD是一条序列为CRGDRGPDC的多肽片段，它既能有效识别整合素受体又能高效穿过细胞膜。本研究将iRGD和乳糖酸同时作用于普鲁兰多糖构成的Lac-P-SS-RPD纳米粒子，本实施例通过动物活体成像来考察多级肝靶向协同作用下的Lac-P-SS-RPD/iRGD/DOX纳米粒子与肝肿瘤细胞的亲和力及对实体肿瘤的穿透作用，为进一步的体内抗肿瘤研究提供理论依据。

小鼠皮下荷HepG2肝肿瘤模型的构建：取体质量20～25g的雄性裸鼠，将生长状况良好的处于对数生长期的HepG2肝癌细胞悬浊液皮下接种于裸鼠腋下，7d后出现米粒大肿瘤证实接种成功。

待小鼠肿瘤长至约200mm³时，将Lac-P-SS-RPD/iRGD/DOX和P-RPD/DOX(无乳糖酸、iRGD靶向，且不具备还原敏感性能的阴性对照组)以及生理盐水分别经尾静脉注射进入荷肝癌皮下瘤裸鼠，于不同时间点，对裸鼠进行全身活体成像扫描。Lac-P-SS-RPD/iRGD/DOX组在注射1h后，在肿瘤组织就可以观察到很强的荧光，并且荧光强度可以维持12小时以上，而此时正常组织的荧光比较弱；P-RPD/DOX组在注射1h至12h后肿瘤组织荧光强度一直较弱，且在正常组织具有很强的荧光分布。图8所示为6h的离体组织中正常肝组织和肝肿瘤组织的荧光强度结果。

结果表明，由于肿瘤组织的EPR效应，Lac-P-SS-RPD/iRGD/DOX首先被动靶向至肿瘤组织，然后在iRGD和乳糖酸以及普鲁兰多糖的作用下主动靶向至肝癌细胞表面，显示出良好的肝癌细胞亲和力和靶向性，增强了纳米粒子对实体瘤的穿透作用。实现了纳米载药系统多级肝靶向的功能，增加了药物在肝肿瘤组织的蓄积，降低对正常组织的毒副作用。

实施例11：pH响应和MMP酶敏感载药纳米粒子的智能响应性能研究以及体内肝靶向性研究

参照实施例4-10所述的方法，对实施例2和3中制备的递药系统进行评价，分别将实施例6中不同的GSH下换成不同pH下和不同MMP浓度下DLS结果表明，实施例2所述递药系统在生理条件下(pH 7.4，模拟人体血液循环环境)，能形成粒径在125nm且粒径分布较为良好的球形组装体。而在酸性环境中(pH 5.0，模拟肿瘤细胞内的溶酶体环境)，其粒径分布变宽，从280到1000nm，这表明实施例2中所述递药系统在pH 5.0时发生解组装，具有PH敏感功能。TEM结果表明实施例3中所述的递药系统在生理条件下(pH 7.4，模拟人体血液循环环境)，能形成粒径在150nm且粒径分布较为良好的球形组装体，但在0.1mg/mL的MMP酶(模拟肿瘤外部环境)的作用下，其粒径分布明显变宽，这表明实施例3中所述载药系统在MMP酶的作用下会发生解组装，利于所负载药物的释放，具有MMP酶敏感功能。同时参照实施例10所述方法，对实施例2和3中所述载药系统的体内肝靶向行为进行研究，结果表明这两种递药系统都具有良好的主动靶向功能和肿瘤治疗效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例，对本发明而言，仅仅是说明性的，而非限制性的；本领域普通技术人员理解，在本发明专利要求所限定的范围内，可对其进行许多改变、修改，甚至等效变更，但都将落入本发明的保护范围。