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肠道上皮细胞单层是低渗透性药物口服吸收过程中的主要屏障，药物分子需跨越上皮细胞的顶侧和基底侧质膜，方可吸收入血。大量具有良好生理活性的化合物，由于分子极性大，难以跨肠道上皮两侧质膜，导致吸收极差，难以口服给药。本论文选择典型的BCSⅢ类药物盐酸阿霉素(Doxorubicin hydrochloride，DOX)，基于小肠上皮细胞项侧和基底侧膜的转运蛋白分布特征，设计了两种功能性纳米载体，以期通过制剂手段，分别克服小肠上皮细胞项侧和基底侧膜的屏障，比较不同策略纳米载体提高药物口服吸收的效果。 课题的第一部分，针对小肠上皮细胞的顶侧(Apical，AP)质膜屏障，设计了一种基于细胞顶侧膜蛋白γ-谷氨酰胺转肽酶（γ-GT）的功能性纳米复合物载体，以期通过纳米载体实现DOX的主动跨膜入胞，提高其口服吸收。我们首先采用可识别γ-GT的含γ-谷氨酰端基的水溶性阴离子聚电解质高分子材料——聚谷氨酸(PGA)为材料，通过电荷吸附包载阳离子药物DOX，形成二元复合物(BC);随后，再引入阳离子电解质材料聚β-氨基酯(PAE)，自组装形成适于胃肠道给药的三元纳米复合物载体(TC)。TC电位为-29.1±7.4 mV，粒径为179±19.7 nm。透射电镜(TEM)观察结果显示，TC为类球形结构，粒度分布较为均一。TC对DOX的包封率(EE)和载药量(EC)分别为75.5±10.3％和33.6±4.5％。相对于BC，TC在模拟胃肠道环境中更为稳定。 以Caco-2细胞单层为体外肠道上皮模型，对DOX的跨膜转运效果和促吸收机制进行考察，结果显示，TC提高了DOX的细胞摄取和表观渗透系数(Papp)，相对于DOX溶液，TC的细胞摄取和Papp值分别提高了5.2和4.6倍。以200μg/mL的PGA为抑制剂进行细胞摄取实验，结果显示，BC和TC摄取量分别降低约42.1％和61.4％;以阿西维辛为γ-GT的特异性抑制剂进行细胞摄取实验，结果显示，BC和TC摄取量分别降低了37.6％和51.7％。实验结果表明，PGA分子的γ-谷氨酰胺端基与γ-GT的特异性相互作用，介导了纳米复合物载体的特异性主动胞吞，促进了药物的跨膜入胞吸收。 以SD大鼠为动物模型，对DOX的肠道吸收机制进行探究，结果显示TC装载的DOX在十二指肠，空肠和回肠部位都有最强的促吸收效果，促吸收效果强于BC和DOX溶液组。药动学实验结果进一步证实，TC具有最强的促DOX吸收的效果，SD大鼠灌胃给药后，相对于DOX溶液，TC组的AUC0-∞提高至6.3倍，Cmax提高了2.6倍。该些结果说明，基于顶侧膜特异性蛋白的主动转运载体的设计，可提高低渗透性药物的吸收。 第一部分设计的TC纳米载体虽可携载药物分子突破肠细胞AP侧膜屏障入胞，但药物分子如何跨越BL侧出胞仍是药物吸收过程的一大难题。纳米载体的胞内滞留和胞内药物释放，往往导致药物分子或被胞内酶降解，或被AP侧膜蛋白P-gp外排至肠腔，雉以跨越基底侧膜实现有效吸收。本课题的第二部分，首次关注并利用肠道上皮细胞BL侧分布的主动转运蛋白的定向外排作用，结合纳米技术和前药策略，设计了一种基于BL侧膜蛋白的定向跨膜转运载体，以期实现低渗透性药物分子经BL侧主动出胞。 针对肠上皮细胞AP和BL侧膜转运蛋白不对称分布的特点，我们选择BL侧高表达的MRP1/3为靶向蛋白，以其内源性底物分子葡糖醛酸酯为相应配基，共价修饰DOX，制备了前药分子PRO。随后，以表达有MRP1或MRP3的反转囊泡(MRP1/3 vesicles)为摄取模型，验证了肠细胞BL侧MRP1/3对PRO的底物特异性;结果显示，PRO在ATP-Mg条件下，可被MRP1和MRP3囊泡高效摄取，而原型药物DOX几乎不被摄取。该结果说明，修饰葡糖醛酸酯后的DOX成为MRP1/3的特异性底物，可实现MRP1/3介导的主动转运，有可能跨BL侧膜转运出胞。 我们进一步利用共沉淀法制备了多孔的磷酸钙纳米粒(CP)包载前药分子PRO，以保护药物在肠道内的稳定性并促进药物分子经AP侧高效入胞。TEM观察结果显示，该纳米载体呈现柱状多孔结构，长约为170 nm左右，长宽比约为4∶1。体外回肠和结肠内容物孵育实验结果表明，孵育6h后，PRO量分别降低到原有量的40.8±3.1％和46.5±1.9％，而当用CP包载后，PRO的量仅降低到原有量的78.8±2.3％和68.6±1.8％，磷酸钙纳米载体对前药分子具有较好的肠腔保护作用。以Caco-2细胞为模型，对CP的胞内过程进行了研究。结果显示，PRO-CP的跨上皮细胞转运系数Papp相对于DOX溶液提高了5.8倍，CP促进了PRO经上皮细胞顶侧膜的摄取;此外，CP经AP侧膜摄取入胞后，首先进入溶酶体等内吞体，随后药物可从内吞体快速逃逸至细胞质，这一过程有利予设计的PRO药物分子经由基底侧MRP1/3实现高效主动出胞，促进药物的吸收。 我们以SD大鼠为模型动物，评价了设计的功能性纳米载体在体内促吸收的效果。结果显示，PRO-CP显著提高了DOX的体内吸收，AUC0-∞提高至7.9倍左右。纳米技术和前药策略的联合应用实现了药物经AP侧膜摄取和BL侧膜主动出胞的协同作用，有效促进了DOX的高效跨胞转运。 本文针对低渗透性药物分子DOX吸收过程中的胃肠道上皮细胞双侧脂质膜屏障，分别设计了两类功能性载体以促进药物的吸收。一方面，设计了基于AP侧膜蛋白γ-GT的三元纳米自组装复合物TC，以克服纲胞顶侧膜屏障，增加DOX吸收;另一方面，结合前药策略和纳米递药技术，基于上皮细胞基底侧膜主动转运蛋白MRP1/3的设计了包载前体药物PRO的功能性纳米载体CP，高效提高了DOX的跨膜吸收。本项工作首次聚焦药物吸收过程中的极性上皮细胞双侧膜屏障作用，设计了针对基底侧膜转运蛋白的前体药物和功能性纳米载体，为低渗透性药物口服递药系统的设计和研究提供了一些新思路和新方法。