摘 要

柔红霉素(Daunorubicin, DNR)是一种蒽环类抗癌药物，在癌症治疗中应用广泛，如治疗恶性淋巴瘤，也可治疗肾母细胞瘤和骨髓瘤。然而，它在水中的溶解度较低，毒副作用也较大，因此DNR的抗癌疗效受到了很大的限制（因此很大程度地限制了DNR的临床应用）。同时，为提高疏水性药物在水中的溶解度，降低对人体正常组织的毒副作用，一些抗癌药物载体的应用得到广泛研究，如微球、聚合物胶束、聚合物纳米粒及脂质体。

传统的纳米制剂载体存在着载药量低、制备工艺复杂、较难被动靶向到肿瘤组织，而主动靶向配体昂贵不稳定等缺点，基于纳米载药系统的电荷反转是解决这个问题的一种重要手段。在人体正常组织细胞中，其pH为7.4，在肿瘤组织肿瘤细胞外pH约为6.8，所以可以利用肿瘤细胞表面特定的pH值的刺激，使得聚合物胶束电荷反转，从而促进肿瘤细胞对纳米粒子的摄取，从而增加纳米粒子的疗效。

本文合成了一种新型的高分子前药（柔红霉素-PDAO聚合物偶联物），以此为基础制备了PDAO-imine-DNR纳米粒，并对该纳米载药系统的性能进行评价。通过Click反应，将柔红霉素以化学键的形式连接在PDAO共聚物，以此制备的纳米粒子能在肿瘤细胞表面特定pH的刺激下实现纳米粒子表面电荷的反转（由负到正）以及药物的水解，从而实现药物的智能控释，在增强药物疗效的同时，减小药物对正常组织和细胞的毒副作用。构建此类纳米载药系统，有助于克服传统化学药物治疗癌症的缺陷。

关键词：纳米载药系统、柔红霉素、PDAO共聚物、pH敏感性、电荷反转

Abstract

Daunorubicin (DNR) is an anthracycline anticancer drug widely used in the treatment of malignant lymphoma. It can also treat nephroblastoma and myeloma. However, its low solubility in water and its high toxic and side effects have limited the anti-cancer efficacy of DNR (thus limiting the clinical application of DNR to a large extent). At the same time, in order to increase the solubility of hydrophobic drugs in water and reduce the toxic side effects on human normal tissues, the application of some anticancer drug carriers has been extensively studied, such as microspheres, polymer micelles, polymer nanoparticles and liposomes.

Traditional nanoformulation carriers have the disadvantages of low drug loading, complex preparation process, and difficulty in passively targeting to tumor tissues, but they are actively targeting ligands that are expensive and unstable. The charge reversal based on nano drug delivery system is a important solution to this problem. In human normal tissue cells, the pH is 7.4, and the tumor cell extracellular pH is approximately 6.8. Therefore, the specific pH value of the tumor cell surface can be used to stimulate the charge of the polymer micelles, thereby promoting the tumor cell pair. The uptake of nanoparticles, thereby increasing the efficacy of nanoparticles.

In this paper, a novel polymer prodrug (daunorubicin-PDAO polymer conjugate) was synthesized, based on which PDAO-imine-DNR nanoparticles were prepared, and the performance of the nano drug delivery system was evaluated. . By the click reaction, daunorubicin is chemically bonded to the PDAO copolymer, so that the nanoparticles prepared can realize the inversion of the surface charge of the nanoparticles (from negative to positive) under the stimulation of the specific pH of the tumor cell surface and Hydrolysis of drugs, so as to achieve intelligent controlled release of drugs, in enhancing drug efficacy, while reducing the toxic side effects of drugs on normal tissues and cells. The construction of such nano drug delivery systems can help overcome the shortcomings of traditional chemical drugs for cancer treatment.

Keywords: Nano drug delivery system, Daunorubicin, PDAO copolymer, pH sensitivity, Charge reversal

目 录

中文摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 癌症及抗癌药物载体简介 1

1.2 纳米载药系统 2

1.2.1 纳米载药系统的特点 2

1.2.1.1 靶向功能 2

1.2.1.2 具有纳米尺寸颗粒 3

1.2.1.3 改善传统化疗药物缺陷 3

1.2.2 纳米载药系统的分类 3

1.2.3 传统纳米给药系统存在的问题 4

1.3 环境响应性纳米载药系统 4

1.3.1 pH响应型 5

1.3.2 双重或多重响应型 5

1.4 本课题中涉及的反应 5

1.4.1 RAFT反应 5

1.4.2 Click反应 6

1.5 本课题的研究目的及意义 6

第2章 PDAO共聚物-柔红霉素高分子前药的制备与表征 8

2.1 引言 8

2.2 实验部分 8

2.2.1 实验仪器与材料 8

2.2.2 PDAO共聚物的合成 9

2.2.3 PDAO共聚物-柔红霉素高分子前药的合成 10

2.2.3.1 Alkyne-imine-DNR的合成 10

2.2.3.2 基于Click反应合成PDAO共聚物-柔红霉素 10

2.2.4 红外光谱(FT-IR)表征 11

2.2.5 核磁共振氢谱(¹H-NMR)表征 11

2.2.6 紫外光谱(UV)表征 11

2.3 实验结果与讨论 12

2.3.1 FT-IR光谱 12

2.3.2 ¹H-NMR波谱 13

2.3.3 UV光谱 13

2.4 本章小结 15

第3章 PDAO-imine-DNR纳米粒的制备及性能研究 16

3.1 引言 16

3.2 实验部分 16

3.2.1 实验仪器与材料 16

3.2.2 PDAO-imine-DNR纳米粒的制备 17

3.2.3 纳米粒的形态表征 18

3.2.3.1 粒径、粒径分布以及表面电势 18

3.2.3.2 形貌分析 18

3.2.3.3 纳米粒子的电荷反转 18

3.2.4 纳米粒稳定性能研究 18

3.2.5 纳米粒体外释药行为研究 18

3.3 实验结果与讨论 19

3.3.1 纳米粒形态分析 19

3.3.2 纳米粒子的电荷反转 20

3.3.3 纳米粒稳定性研究 20

3.3.4 纳米粒体外释药行为研究 21

3.4 本章小结 22

第4章 结论与展望 24

参考文献 26

致谢 28

第1章 绪论

1.1 癌症及抗癌药物载体简介

癌症是一种重大的人类疾病，它的高发病率和高致死率给人类的身体健康带来了极大的困扰。癌症的发生是一个及其复杂的过程。它的发生与环境污染、长期吸烟、生活环境差、饮食不合理、遗传等因素有关^[1]。

根据中国卫生部的数据显示，国内每一年新患癌症的人数已达321万，因癌症死亡的人数约为两百万。预计到2020年，我国每一年新患的癌症病例将分别达到388万和276万^[2]。到目前为止，数据表明，癌症已经是全世界人口第二大死因，仅次于心脑血管疾病，因此对癌症的研究工作刻不容缓。长久以来癌症是一个让全世界科学家倍加困扰的重大医疗问题，同时由于世界人口数量不断增长和人口老龄化状况的日益加剧，癌症给人类带来的严重影响越来越大。所以，寻找有效的抗癌药物或治疗方法以彻底治疗癌症，是全世界科学家重要的研究目标。

为治疗癌症，到目前为止科研人员已经发现了许多抗肿瘤药物分子，如链霉素(DOX)、柔红霉素(DNR)等^[3]。然而，由于这些药物是通过直接或者间接干扰人体细胞的代谢或增殖过程而发挥疗效的，缺乏特异性，导致化学药物分子在杀死肿瘤细胞的同时，对人体分裂旺盛的正常细胞也会产生很大的毒副作用，从而产生比较严重的副反应。所以抗癌药物的治疗大多都缺乏特异性。一方面，肿瘤细胞的细胞膜上和细胞内有着多种排斥抗癌药物的物质，限制了药物分子被癌细胞的摄取，另一方面，由于药物难以跨过血液循环中的生物屏障，只有少量药物能够到达病灶部位，造成药物生物利用度低下，需多次给药才可达到有效治疗浓度，然而重复多次给药治疗可能导致耐药性的产生，这大大的提高了治愈癌症的困难。这些都是化学药物治疗没有达到预期效果的原因^[4,5]。