莪术醇PEI-β-环糊精包合物的制备及其递药机制的研究文献综述

聚乙烯亚胺修饰环糊精的研究进展。

摘 要：beta;-环糊精（beta;-CD）是制备包合物时最常用的一种包合材料，由7个葡萄糖分子组成，呈上宽下窄、两端开口的环状中空筒状结构。beta;-CD空穴的内部呈疏水性，对多数疏水性分子有良好的包合作用。聚乙烯亚胺（PEI）是一种水溶性的小分子量（MW600）的聚合物，也是常用的一类非病毒基因载体。PEI具有质子海绵效应， 能有效减少药物的细胞内代谢，提高药物生物利用度。将PEI与CD结合形成修饰环糊精，得到既具有包合能力又有溶酶体逃逸功能的PEI-beta;-CD。关键词：包合物；beta;-环糊精；聚乙烯亚胺；基因转染在新药研发中，许多候选药物在水中溶解度极低，极大地限制了实验研究和临床使用，因此，增加药物水溶性，提高生物利用度是研究新药首先要解决的问题。在中药挥发油制剂的成型工艺的研究中，包合技术应用普遍。本文将着重介绍用聚乙烯亚胺修饰包合材料环糊精的研究进展。1.包合物包合技术是指一种药物分子被包嵌于另一种分子的空穴结构内，形成包合物的技术。包合物由主分子和客分子组成，主分子一般具有较大的空穴结构，足以将客分子容纳在内，形成分子胶囊。将药物包合有具有很多优势，如增加药物溶解、提高药物稳定性、防止挥发性成分挥发、掩盖药物不良气味及味道、调节药物溶出速度、提高生物利用度、降低药物的刺激性与毒副作用等。已有文献报道，将莪术醇与beta;-环糊精用饱和溶液法包合后，其溶解度较包合前提高了10.3倍[1]。2. beta; - 环糊精常用的包合材料（主分子）为环糊精（CD）。环糊精是由6-12个D-葡萄糖分子以1,4-糖苷键连接的环状低聚糖化合物，为水溶性的非还原性白色结晶性粉末。环糊精空穴的开口处呈亲水性，空穴的内部呈疏水性，因此能够包合非极性比较强的药物。常用有alpha;、beta;、gamma;三种，分别由6、7、8个葡萄糖分子组成。其中最常用的是beta;-环糊精。beta;-环糊精是一种经济易得的药用辅料，其安全性已被 美国食品和药物管理局（FDA）认证[2,3]。3. 聚乙烯亚胺药物被细胞吞噬入胞后，首先形成内吞体，然后运送到细胞的溶酶体中。溶酶体内含大量水解酶，是细胞内的主要代谢部位。包合物在溶酶体中被消化降解后释放出所载药物，会有相当一部分药物被溶酶体中的酶所代谢，剩余的则通过扩散经溶酶体膜进入胞浆。聚乙烯亚胺（PEI）是一种水溶性的小分子量（MW600）的聚合物，也是常用的一类非病毒基因转染的载体。小分子量的PEI毒性小，但效率低，并且难代谢，易于聚集引起细胞毒性，因而限制其单独作为基因载体应用[4]。PEI具有质子海绵效应，即在溶酶体的酸性条件下，氨基能够大量螯合质子，导致质子泵持续开放，每一个质子被PEI捕获就有一个氯离子和一个水分子滞留在溶酶体内，导致溶酶体渗透性肿胀、破裂从而将内吞的药物释放到胞浆中，最终有效减少药物的细胞内代谢[5]，将更多药物传递进细胞内其它细胞器，提高药物的生物利用度。4.聚乙烯亚胺结合beta;-环糊精的研究目前，对环糊精进行修饰引起了研究人员的关注，已有研究表明环糊精具有辅助提高基因转染效率的作用[6,7]。小分子的PEI毒性小，但转染能力弱，将PEI与beta;-环糊精结合形成修饰的PEI-beta;-环糊精，修饰后的载体材料的水溶性增加， PEI的毒性降低，并且同时提高了载体的转染效率[8]。因此将PEI与beta;-CD结合形成修饰环糊精也成为了许多科研人员研究的重点。Davis 教授[9]对环糊精的嵌段阳离子聚合物在基因载体方面进行了广泛和深入的研究，早在 1999 年，其以二元修饰的氨基环糊精和阳离子化合物(聚赖氨酸和 PEI)聚合而成，首次发现了该类化合物的良好基因传递性能，在氮磷比(N/P) 值为 10 时，取得了基因体外转染的最好结果。车玲等人[10]将PEI和beta;-CD进行合成，通过1H-NMR 谱表征表明可成功对 PEI 聚合物改性，形成beta;-CD键合的聚乙烯亚胺，在合成过程中beta;-环糊精键合聚乙烯亚胺（PEI-CD）的收率均能达到80 %以上。对 PEI-CD 的溶解性考查发现， PEI-CD 的水溶性较beta;-CD有显著提高。为验证 PEI-CD 比 PEI 有较好的生物相容性，实验人员通过急性毒性评价对PEI-CD 分子的生物相容性进行了一个初步的评估，并与 PEI 急性毒性试验结果进行了比较。结果表明 PEI-CD 分子较 PEI 具有更高的最大耐受量，并在相同剂量下可显著改善 PEI 分子带来的肺部炎症毒性，具有优良的生物相容性。孙婕衎[11]合成了二茂铁接枝聚乙烯亚胺，合成了二茂铁接枝聚乙烯亚胺(PEI-Fc)，利用二茂铁与beta;-CD的主客体嵌套作用制备了环糊精修饰聚乙烯亚胺。这种基于弱相互作用力的 beta;-环糊精修饰聚乙烯亚胺能有效诱导 DNA 分子的缔合。在N/P值达到 3 以上时，可形成表面为正电荷、粒径为 150 ～ 250 nm 的球形粒子． 而当处于含10% 胎牛血清 DMEM 体外细胞培养基中，粒子则基本保持了原有的粒径和分散性，显示出良好的稳定性．体外细胞培养结果显示:在环糊精的辅助作用下，PEI-Fc/CD/DNA 基因超分子组装体确实能够实现相对于纯 PEI 而言更高的转染率和更好的细胞相容性，这一结果为采用超分子组装技术构建新型的基因传递体系提供了可能。3.展望目前，莪术醇作为抗肿瘤药物，已经越来越受到关注。莪术醇beta;-环糊精包合物也是很多科研人员的研究对象。而用羰基酰胺键将PEI与beta;-CD结合形成修饰环糊精，再对莪术醇进行包合，制成莪术醇PEI-beta;-环糊精包合物，研究其对肝癌细胞的抑制效果及递药机制，目前未见相关文献报道，有待研究。参考文献[1] 景钊,谢聪颖,吴志勤,许芳,邹长林. 莪术醇beta;-环糊精包合物对食管癌TE-1细胞增殖、凋亡的影响及其机制研究[J]. 中国中西医结合杂志，2013,01:85-89.[2] Batalova TA, Dorovskich VA, Kurochkina GI, et al. Biological Activity of some derivatives of beta;-cyclodextrin [J].Bull Exp Biol Med, 2011,151(6) : 698-701.[3] Tang J, Wang X, Wang X, et al. beta;- cyclodextrin-based biodegradable dendrimers for drug delivery [J]. J Control Release, 2011,152(Suppl 1) : e89-e90[4] 徐妮为,刘梦艳,洪诗斌,颜蔚,付继芳,邓维. 基于环糊精构建的基因载体进展[J]. 化学进展,2014,Z1:375-384.[5] Nel AE, Mdler L, Velegol D, Xia T, Hoek E, Smoasundaran P, Klaessig F, Castranova V, Thompson M. Understanding biophysicochemical interactions at the nanobio interface [J]. Nature Mater, 2009, 8: 543-557.[6] Yang C A，Li H Z，Wang X，Li J． J Biomed Mater Res A，2009，89A:13 ～ 23[7] Yang C A，Wang X，Li H Z，Ding J L，Wang D Y，Li J． Polymer，2009，50:1378 ～ 1388[8] MUNIER S, M ESSAI I, DELAT R T, et al. Cationic PLA nanoparticles for DN A delivery :comparison of three surface polycations for DNA binding, protection and transfection properties [J]. Colloids Surf B Biointerfaces , 2005, 43(3-4): 163-173.[9] Davis M E，Zuckerman J，Choi C H，Seligson D，Tolcher A，Alabi C，Yen Y，Heidel J，Ribas A． Nature，2010，464: 1067[10] 车玲. 含羧基小分子药物介导亲水聚合物自组装构建纳米给药系统研究[D].第三军医大学，2013.[11] 孙婕衎,常皓,陈丽娜,王幽香,计剑. 主客体组装构建环糊精修饰基因微载体的研究[J]. 高分子学报,2012,12:1429-1433.

资料编号：[188176]