生物可降解聚合物纳米载体具有良好的生物相容性、较长的体内循环时间、能靶向富集到肿瘤组织和细胞、在体内可降解等优点,是实现肿瘤靶向治疗最有前景的载体系统之一。聚氨基酸材料具有类蛋白质结构、易调节的亲疏水性、体内酶降解性、独特的二级结构和含多种活性基团等特性,近期越来越多地被用于制备聚合物纳米载体。特别是几种基于聚氨基酸的纳米药物(NK105,NK911,NK012,NC4016,NC6300等)已分别进入临床I、II和III期试验阶段。本论文第一章首先概括了目前用于临床和进入临床试验阶段的各种纳米抗癌药物,然后讨论了近几年为提高肿瘤治疗效果而开发的各种响应性(p H、还原、温度、磁、光等)和靶向性聚氨基酸纳米载体,以及它们在抗癌药物(包括小分子化疗药物、蛋白质和基因)的控制释放和肿瘤造影中的应用。第二章我们设计制备了基于聚乙二醇-聚亮氨酸-聚谷氨酸(PEG-PLeu-PGA)的p H敏感具不对成膜结构的聚氨基酸囊泡用于水溶性抗癌药物阿霉素盐酸盐(DOX·HCl)的高效包裹和细胞内促发释放。PEG-PLeu-PGA共聚物是用PEG-NH2(Mn PEG=2.0 kg/mol)为大分子引发剂,依次开环聚合L-亮氨酸-N-羧酸内酸酐(Leu-NCA)和γ-苄基-L-谷氨酸-N-羧酸内酸酐(BLG-NCA)单体,然后再脱掉苄基保护基团制备得到。该聚合物在水溶液中能自组装形成单分散、小尺寸的聚氨基酸囊泡,且囊泡的粒径随着亮氨酸嵌段的增大而增大,能调节在64-71 nm之间。该具不对成膜聚氨基酸囊泡在p H 7.4时稳定,但在p H 5.0的类内涵体弱酸条件下会迅速分解。这可能是因为囊泡内腔中的PGA链段在弱酸条件下从亲水性无规卷曲结构变成了憎水性α-螺旋结构。该聚氨基酸囊泡能高效包裹亲水性药物DOX·HCl,包封率高达88.2%。体外药物释放试验表明DOX·HCl的释放与p H紧密有关:在p H 7.4时,37oC,24小时后释放药物约为24.0%;而在p H 5.0时,37oC,24小时后释放药物多达75.7%。MTT实验结果表明包裹DOX·HCl的聚氨基酸囊泡对肿瘤细胞Raw264.7的活性与自由的DOX·HCl相当,IC50为0.14-0.19μg/m L。更重要的是,该载药聚氨基酸囊泡对耐药细胞MCF-7/ADR仍然有很强的杀伤能力,共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)实验表明聚氨基酸囊泡能在4小时内将抗癌药物DOX·HCl运输和释放到MCF-7/ADR细胞的细胞核,而在相同条件下自由药很少能进入细胞核。因此,基于PEG-PLeu-PGA共聚物的p H敏感不对称膜囊泡制备方法简单、能高效包载水溶性抗癌药物、能实现抗癌药物在肿瘤细胞内的触发释放,在肿瘤靶向治疗中有很大的潜力。第三章我们设计制备了p H和还原双敏感的可逆交联的透明质酸-接枝-聚氨基酸聚合物纳米载体用于憎水性抗癌药物的细胞内触发释放和肿瘤靶向治疗。透明质酸-接枝-聚(β-二异丙基乙二胺-L-天冬氨酸-co-L-亮氨酸)-硫辛酸(HA-g-P(Asp(DIP)-co-Leu)-LA)是以硫辛酸丁二胺衍生物(LA-NH2)为引发剂,同时开环聚合Leu-NCA和β-苄基-L-天冬氨酸-N-羧酸内酸酐(BLA-NCA)单体得到P(BLA-co-Leu)-LA聚氨基酸,然后再用碳二亚胺法将其接枝到HA上,最后通过N,N’-二异丙基乙二胺的胺解制备得到HA-g-P(Asp(DIP)-co-Leu)-LA。该聚合物在水中很容易自组装形成聚合物纳米粒子,而且该纳米粒子在催化量的DTT作用下能通过形成聚二硫化物而很好交联。动态光散射(DLS)测试发现聚合物纳米粒子在交联前的水合动力学半径为108 nm,而在交联后粒径缩小到92 nm且粒径分布较窄(PDI=0.16)。该交联的聚合物纳米粒子在100倍稀释和2 M的Na Cl盐溶液的条件下具有很好的稳定性,粒径和粒径分别基本保持不变。但在类似细胞内的还原环境(10 m M谷胱甘肽)条件下会很快溶胀和分解。研究发现HA-g-P(Asp(DIP)-co-Leu)-LA聚合物纳米粒子能较好地包载憎水性抗癌药物阿霉素(DOX),载药效率达58.7-65.3%,载药量可控制在6.8-20.1%。体外释放实验表明交联的聚合物纳米粒子在生理条件下(p H 7.4,10 m M PB,37oC)能有效地抑制药物的释放,在24 h内释放的DOX少于20%;而在类细胞内涵体的弱酸(p H 5.0)环境下,释放的药物增加到30%,这是因为PAsp(DIP)链段在酸性条件下会质子化,从而导致聚合物纳米粒子溶胀,释放出部分药物。更有意思的是,可逆交联的HA-g-P(Asp(DIP)-co-Leu)-LA聚合物纳米粒子在类细胞内的还原环境(10m M谷胱甘肽)下,能在24 h内迅速地释放约80.0%(p H 7.4)和92.7%(p H 5.0)的DOX。MTT实验分析表明没载药的聚合物纳米载体在浓度高达0.5 mg/m L时对MCF-7乳腺癌细胞和U87脑胶质瘤细胞仍无明显细胞毒性,证明了聚合物纳米粒子有很好的生物相容性。但包载DOX后,聚合物纳米粒子与含CD44受体的MCF-7细胞培育48 h后表现出了明显的毒性(半致死浓度为约5.5μg DOX equiv/m L),而相同条件下载药纳米粒子对U87细胞毒性要小得多,这主要是因为纳米粒子表面的HA链段能与肿瘤细胞的CD44受体结合,大大促进纳米粒子内吞进入肿瘤细胞。CLSM观察发现HA-g-P(Asp(DIP)-co-Leu)-LA聚合物纳米粒子能在与MCF-7细胞孵育2小时后将DOX输送到细胞核周围,在孵育8小时后将DOX输送到细胞核。因此,该双重生物响应性、可逆交联的纳米粒子在肿瘤靶向化疗中有很好的应用前景。