肽类树状大分子载体的合成文献综述

1. 实验背景（文献综述）

恶性肿瘤是一类威胁人类健康的常见疾病，化疗是目前最常用的治疗手段之一。但是各种研究报告表明，普通化疗药物常存在抗肿瘤效率低和有毒性副作用的问题。由于大部分化疗药物都缺乏细胞特异性，在治疗过程中就会产生肝损伤、肾损伤、免疫功能下降、骨髓抑制等问题。肿瘤部位与正常组织不同的复杂的肿瘤微环境也是肿瘤难以治愈的原因之一。肿瘤微环境包括诸多特点，例如：肿瘤部位为低氧环境；肿瘤部位偏酸性；肿瘤组织间质高压；细胞表面某些蛋白或抗原高表达、导致的炎症性反应等。

利用与正常组织不同的特殊肿瘤微环境，可以设计一些纳米级药物递送系统，通过增强其EPR效应（与正常组织相比，肿瘤细胞生长更快，且排布无规则，导致肿瘤组织虽然分布着丰富的血管，但是血管壁之间的间隙较大，结构完整性较大，再加之淋巴清除减少，使得大分子药物或纳米粒在肿瘤部位的滞留增加。这种因肿瘤组织的病理特点造成的大分子和纳米粒在肿瘤组织内部聚集的现象，称为实体瘤的高渗透长滞留效应）来积累到肿瘤中，达到靶向治疗的目的，从而增强抗肿瘤效果，提高药物的治疗效果，降低化疗药物对正常组织细胞的毒性，同时减少副作用。现在已经出现了多种纳米递送系统用于癌症治疗，包括脂质体、聚合物纳米粒、纳米胶束和树状大分子等。然而，可以在肿瘤组织中达到高药物积累和在肿瘤细胞中快速释药的药物递送系统仍需进一步开发。

肽类树状大分子是指以氨基酸为原料, 或分子外围经多肽修饰, 分子结构中含有肽键的树枝状大分子。其具有高度支化、尺寸为纳米级和结构精准可控等普通树状大分子的特点外，同时还具有类似蛋白一样的优异的生物相容性、低细胞毒性、耐蛋白酶水解、生物降解等独特性能。肽类树状大分子的这些特点使之成为一类非常有优势的新型高分子药物递送载体，具有良好的临床应用前景。

肽类树状大分子不仅具有类似蛋白质一样的球状结构、良好的水溶性和生物相容性、生物降解性和低细胞毒性等特点，还具有EPR效应。所以,肽类树状大分子可以作为药物输送的载体。此外,肽类树状大分子的结构精准可控，是一种单分散的大分子，在药代动力学上具有很好的重现性。肽类树状大分子作为药物递送载体能够降低药物副作用、提高治疗指数，同时，其疏水空腔可以装载疏水性药物, 起到增溶和缓释的作用。因此，肽类树状大分子在生物医学应用中显示出非常诱人的前景。

肽类树状大分子的结构由核心基元(Core)、支化单元(Branching unit)、末端(或称表面或称外围)官能团(Surface/peripheralfunctionalities)三部分组成，整个分子具有空腔结构(Cavity)。这三个组成部分都直接影响着肽类树状大分子的结构。

研究发现，高代数的树状大分子（超过5代）可能导致细胞毒性；尺寸小于10 nm的树形分子载体可通过肾小球的滤过作用或通过血液循环中的外渗迅速清除。有研究报道，两亲性树形分子-药物缀合物可以自组装成具有理想尺寸的纳米级药物递送载体，并且可产生较高的抗肿瘤功效以及较低的副作用。故设计了以低代数的肽类树状大分子为骨架，末端辅以PEG化修饰，进而形成可自组装的、两亲性低代数肽类树状大分子，使其具有更长的血液循环时间和更少的副作用。

由于纳米级载体需要长时间持续血液循环、循环系统稳定性高、肿瘤组织积聚量高、选择性药物释放等特征。所以除了其骨架结构，树状大分子载体的组成对于它们作为药物递送载体的性能也是非常重要的。期望制备PEG化环境响应型聚合物-药物偶联物用作癌症治疗的药物递送载体，因为它们在血液循环中具有高稳定性并且在肿瘤组织或肿瘤细胞中可选择性地进行药物释放。研究发现组织蛋白酶B作为溶酶体半胱氨酸蛋白酶的酶在许多肿瘤细胞和肿瘤内皮细胞如肺癌、胃癌、前列腺癌、乳腺癌细胞系等多种恶性肿瘤组织中过表达，这为设计酶敏感性药物递送载体提供了可能性。可以使用作为组织蛋白酶B的合适底物的Gly-Phe-Leu-Gly（GFLG）四肽将抗肿瘤药物与聚合物连接，使聚合物-药物缀合物在递送过程中表现出良好的血浆和血清的稳定性和允许内吞后的体内药物释放。

目前肽类树状大分子的常用合成方法有固相合成法、液相合成法和Click reaction合成法等。肽类固相合成法是通过在固相载体上逐个添加氨基酸以合成所需的目标肽类的方法，它是1964年,由Merrifield首次提出的以Boc或Fmoc保护的氨基酸进行重复的偶联-脱保护的反应，一般用于低代数的肽类树状大分子的合成。液相合成法是利用可溶性的聚合物作为反应载体，通过单个N-alpha;保护氨基酸反复加到生长的氨基成份上，一步步地进行合成，一般用于合成高代数的肽类树枝状大分子。Click reaction化学是指铜催化炔和叠氮环加成形成1,2,3-三唑环的反应。以其反应条件温和、简单, 产率高等特点成为树枝状大分子合成的又一方法。

本实验拟采用液相合成法合成肽类树状大分子载体，进行精确的药物或基因递送，藉此推动肽类树状大分子的研究及其在生物医学领域的开发。