摘 要

高分子前药能使药物具有靶向性，提高药物生物利用度并降低其毒副作用，且因具有两亲性在生理环境下它能自组装形成纳米粒，并借助于EPR效应延长药物作用时间。同时，以缩醛为连接键设计制备的高分子前药具有pH响应性，有利于药物在肿瘤部位的快速释放。本文以O-羧甲基壳聚糖（OCMCs）为载体，与抗肿瘤药物阿霉素偶联，制备了一种以缩醛为连接键的具有pH响应性的两亲性CMCs-CBA-DOX高分子前药，并通过超声波法将其制备成纳米粒。

本文在前药的合成中利用核磁和红外对中间产物和终产物进行结构表征，并用高效液相色谱测定不同前药中阿霉素药物含量，证明了阿霉素通过缩醛键成功接枝到CMCs上；考察了高分子前药在不同pH磷酸盐缓冲液(PBS)中的释放性能，我们发现，随着pH的降低，药物释放速率和释放量都呈增长趋势；本文中还采用超声波法形成自组装的前药纳米粒，并采用TEM和DLS考察了纳米粒的形貌和粒径分布情况。结果显示，在正常生理条件下，CMCs-CBA-DOX纳米粒呈完整的单分散球形结构，平均粒径介于150～200nm之间。

研究结果表明，设计制备的以缩醛为连接键的羧甲基壳聚糖-阿霉素前药具有pH响应性和可自组装为形态完整的前药纳米粒的特点，有利于降低阿霉素毒副作用，提高药效，为改善阿霉素的临床应用提供了新的研究方法。

关键词：羧甲基壳聚糖；阿霉素；pH敏感；高分子前药；自组装纳米粒

Abstract

Amphiphilic polymeric pro-drugs have been applied in tumor therapy for improving targeting and bio-availability of drugs， reducing side effects of anti-tumor drug，etc.Especially，these pro-drugs consisting of hydrophilic and hydrophobic segments can self-assemble into nanoparticles which can prolong the acting time by the ERP effect.In addition，the polymer pro-drugs owning acetal linkage are pH-responsive，which is conducive to rapid release of the drug at the tumor site.Therefore，the amphiphilic polymeric pro-drug of CMCs-CBA-DOX， having acetal as linkage and a high pH responsive was prepared by O-carboxymethyl chitosan (CMCs) as a carrier,combined with adriamycin in this paper and the pro-drug was prepared into nanoparticles by ultrasonic method later.

During the synthetic of drugs，intermediates and target compounds were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) and 'H-nuclear Magnetic Resonance spectroscopy('H-NMR) and the content of different doxorubicine pro-drugs were determined by HPLC，which showed that the doxorubicin was successfully grafted onto the CMCs via an acetal bond .The release properties of polymer prodrug at different pH phosphate buffered saline (PBS) were observed and we found that with the pH decreasing， the rate of drug release and the release quantity were growing up in contrast.The pro-drug nanoparticles were prepared via Ultrasonic Method and the morphology and size of nanoparticles were studied by using transmission electron microscopy and dynamic light scattering method. The results showed that， under normal physiological conditions， CMCs-CBA-DOX nanoparticles showed a complete monodisperse spherical structure and the average particle size of nanoparticles was between 150 ~ 200nm.

The results showed that pro-drugs of carboxymethyl chitosan-doxorubicin preparaed by the acetal linkage in this paper have good pH responsiveness and can self-assemble into nanoparticles ，which help reduce doxorubicin toxicity and improve efficacy.The study provided a new research method to ameliorate the clinical application of doxorubicin.

Keywords: Carboxymethyl Chitosan; doxorubicin; pH-sensitive; macromolecular prodrug; self-assembled nanoparticles

目 录

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 阿霉素的研究和应用 2

1.2.1阿霉素结构及作用简介 2

1.2.2阿霉素毒副作用 2

1.2.3国内外阿霉素药物的研究现状 3

1.3羧甲基壳聚糖的研究及其应用 3

1.3.1羧甲基壳聚糖的结构及性质简介 4

1.3.2羧甲基壳聚糖在药物制剂中的应用 4

1.4高分子前药设计 5

1.4.1 高分子前药简介 5

1.4.2 高分子前药中载体的选择 5

1.4.3 高分子前药中连接键的作用 6

1.4.4 高分子前药在癌症化疗中的应用 6

1.5立题依据及章节安排 6

1.5.1 立题依据 6

1.5.2 章节安排 7

第2章 高分子前药纳米粒的合成及表征 8

2.1 实验材料 8

2.2羧甲基壳聚糖—阿霉素（CMCs-CBA-DOX）的合成 9

2.2.1 O-羧甲基壳聚糖的制备 10

2.2.2 4-甲酰基苯甲酰氯的制备 11

2.2.3 CMCs-g-CBA的制备 11

2.2.4 CMCs-CBA-DOX的合成 11

2.3 中间产物及终产物的图谱表征 11

2.3.1 红外光谱表征 11

2.3.2 ¹H-NMR表征 11

2.4 高分子前药中药物阿霉素含量的测定 11

2.4.1 阿霉素最大吸收波长的确定 11

2.4.2 阿霉素的HPLC标准曲线的绘制 12

2.4.3 高分子前药中阿霉素含量测定 12

2.5 高分子前药在缓冲液中的释药实验 12

2.5.1 不同pH释放介质的配制 12

2.5.2 不同pH的释放介质对药物释放的影响 13

2.6 羧甲基壳聚糖—阿霉素自组装纳米粒制备和表征 13

2.6.1 前药纳米粒的制备 13

2.6.2前药纳米粒的表征 13

第3章 实验结果及分析 13

3.1 羧甲基壳聚糖的表征 14

3.1.1 羧甲基壳聚糖的红外表征 14

3.1.2 羧甲基壳聚糖的核磁表征 14

3.2 羧甲基壳聚糖-阿霉素前药合成表征分析 15

3.2.1 红外光谱分析 15

3.2.2 ¹H-NMR谱解析 16

3.3 阿霉素含量测定结果 17

3.3.1 HPLC阿霉素标准吸收曲线的绘制 17

3.3.2 高分子前药中阿霉素含量的测定 19

3.4 不同pH释放介质对高分子前药释药性能的影响 19

3.5 前药纳米粒的表征 20

3.5.1 纳米粒表面形貌观察 21

3.5.2 纳米粒粒径分析 21

第4章 结论及展望 22

4.1 结论 23

4.2 展望 23

参考文献 24

致谢 26

第1章 绪论

1.1 引言

根据世界卫生组织(WHO)关于癌症的调查研究报告，全球癌症患者人数在急速增加，每年新增癌症患者人数多达1200万，到2035年有可能增加到2400万。2005 至 2015 年间因癌症导致死亡的人数高达八千万人以上，并且有逐步增加的趋势。因此关于恶性肿瘤的治疗研究对人类的健康和发展具有重大意义。外科治疗、放射治疗以及化学治疗是临床癌症治疗的常规治疗手段。

化疗是通过药物治疗癌症，它可以治愈部分早期肿瘤、防止癌细胞的扩散以及减轻癌瘤引起的临床症状。但小分子抗肿瘤药物在临床应用时因自身结构及性质特点而存在许多缺陷：小分子药物在体内分布广泛随意，它们对正常的组织细胞也有害，易引起较强的副作用；同时因小分子的药物极容易被肾脏，网状内皮系统等清除^[1-3]导致药物的生物利用度不高而药效低，需要频繁给药，这对身体的正常组织和器官有巨大的毒副作用，对癌症病人造成了身体的伤害和经济上的负担^[4]。

为了改善小分子药物的药效，解决其在临床使用中存在的缺陷，人们对抗癌化疗药物进行了大量研究，以抗肿瘤药物为原药进行高分子前药设计引起越来越多的研究兴趣。如聚乙二醇^[5]，羧甲基壳聚糖等高分子材料与抗肿瘤药物偶联后可增加药物水溶性并延长药物在体内循环时间，从而提高药效。刺激响应性高分子前药是高分子前药研究的另一个关注点，具有很大的发展潜力。通过查阅相关文献可知，机体内各组织的 pH 环境均不相同，正常组织和血液中细胞外的 pH 维持在7.4 左右，肿瘤组织为低pH环境，平均pH值在6.0到7.0之间，明显低于正常组织^[6]。据此研究人员开发出多种酸敏感的高分子前体药物。这些高分子前药的特点在于含有腙键、亚胺键、缩醛键这种酸敏感连接臂，这些连接臂在酸性的肿瘤组织中易水解断裂释放抗癌药物。这样相对减少了药物在正常组织的聚集，使其分布具有特异性从而具有被动靶向性。