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冬凌草甲素是我国首先从中药冬凌草(Rabdosia rubescens(Hemsl.)S.Y Wuet Hsuen)中分离的抗癌活性成分,具有抑制肿瘤细胞的增殖、抑制癌细胞DNA、RNA和蛋白质的合成、诱导细胞凋亡、抗突变和β受体阻断作用。但冬凌草甲素水溶性差,口服代谢快,限制了其在肿瘤治疗领域的应用。本文制备了RGDfK修饰的冬凌草甲素聚乳酸载药纳米粒(ORI-NP-RGDfK),期望达到主动靶向、提高抗肿瘤疗效的目的,对ORI-NP-RGDfK的制备、表征、体外释药规律、小鼠体内药代动力学和组织分布行为、靶向性评价以及初步抗肿瘤药效等进行了较系统的研究。
建立了冬凌草甲素的测定方法,对ORI的稳定性和溶解性进行了考察。其水溶液在高温度和强酸性和碱性环境中不稳定,属于酸碱催化降解,pHm为5.0;ORI在水溶液中降解反应符合二级动力学方程,ORI在水中的降解随温度升高而加快。ORI在水中的溶解度随盐的加入而下降;含10%NaCl时,ORI的溶解度仅为341.58mg·L-1,下降一倍。
用改良自乳化溶剂扩散法制备了冬凌草甲素聚乳酸纳米粒(ORI-NP)。以包封率、载药量、粒径为考察指标,分别对影响纳米粒形成的10个主要因素进行了考察,初步确定了纳米粒的制备工艺和处方。在单因素考察的基础上,以包封率、载药量、粒径和综合评分OD值为评价指标,采用三因素五水平星点设计-效应面法优化ORI-NP的处方。用Statistica6.0软件进行非线性拟合,根据拟合方程和效应面图,确定了最优工艺参数。优化后的处方和工艺为:冬凌草甲素12mg、PLA-15K50mg共溶于20mL丙酮-乙醇3:2的混合液中,在磁力搅拌下倒入到30mL的1%F-68水溶液中,持续搅拌5min,40℃减压除去有机溶剂,0.8μm微孔滤膜滤过,即得。制得的冬凌草甲素聚乳酸载药纳米粒呈球形,颗粒圆整,分散均匀;包封率28.86%,载药量8.23%;平均粒径95.8nm,多分散系数0.075,pH3.82±0.23; Zeta电位-10.19mV。
采用两步缩合反应,选择复合多肽缩合剂EDC-HC1和NHS-sulfo,制备了RGDfK修饰的聚乳酸载药纳米粒(ORI-NP-RGDfK)。对多肽缩合剂的活化时间、活化温度、RGDfK反应时间、RGDfK的加入量等影响偶联效率的因素进行了考察。确定最终RGDfK修饰ORI-NP的制备工艺:ORI-NP溶液加入10倍PLA摩尔浓度的EDC-HCI和sulfo-NHS,加MES调pH5.0~6.0,室温搅拌12h,过凝胶柱,收集纳米粒,加入RGDfK(RGDfK: PLA摩尔比为0.5:1),冰浴搅拌24h,过凝胶柱,分离得ORI-NP-RGDfK胶体溶液。ORI-NP-RGDfK平均粒径105.2nm,多分散系数0.142;zeta电位-21.95mV;pH3.96±0.16;加盐酸后茚三酮显色反应呈淡紫色;经元素分析,N元素为0.31%,C元素下降到42.76%;RGDfK偶联浓度为4.096±0.0943μg.mg-1NP。
制备了ORI-NP-RGDfK冻干粉针剂,并对其进行了质量评价。冻干前后,纳米粒的性状、载药量、游离药物含量没有明显变化,pH值和粒径略有增加,Zeta电位有所降低。避光冷藏放置三个月,冻干剂的各项指标均无明显变化,稳定性良好。ORI-NP和ORI-NP-RGDfK冻干剂的体外释药规律基本相同:4h释放25%,72h释放85%,具明显的缓释特征;体外释放符合Weibull方程,分别为1nln(1/(1-Q))=1.31781nt-2.2537(r=0.9971)和1n1n(1/(1-Q))=1.41601nt-2.4541(r=0.9952)。
研究了小鼠尾静脉注射ORI、ORI-NP和ORI-NP-RGDfK的体内药代动力学和组织分布特征。结果表明:ORI和ORI-NP在小鼠体内符合二室模型,t1/2β分别为3.55h和13.78h;ORI-NP-RGDfK以三室模型拟和最好,t1/2p为16.37h,具明显的缓释特征。ORI-NP和ORI-NP-RGDfK的AUC比ORI提高了一倍,相对生物利用度分别为205.10%、210.86%。ORI-NP中ORI在肿瘤中相对摄取率re较高3.95,在脾中分布非常明显,re为3.40,对肺选择性分布较明显;ORI-NP-RGDfK对肿瘤的选择性分布非常显著,相对摄取率re达9.63,其肝、脾、肺的re比ORI-NP降低,表明对其的选择性降低;对肿瘤的靶向效率te为0.54,是ORI的6倍,是ORI-NP的2.7倍,具有良好的肿瘤靶向性。
建立小鼠移植性肝癌模型,通过观察小鼠肝肿瘤体积和重量的变化、肿瘤坏死程度、小鼠生存质量、脏器变化和生存期变化,研究了ORI-NP-RGDfK对小鼠移植性肝癌的治疗作用。结果表明:ORI组、ORI-NP组和ORI-NP-RGDfK组相对生理盐水组的抑瘤率分别为27.22%、56.69%、77.49%;生命延长率分别为40.88%、90.87%和187.43%。ORI-NP-RGDfK组的小鼠肝肿瘤严重坏死,肿瘤生长受到抑制;肿瘤病理切片显示出大量肿瘤细胞破碎、细胞核游离、细胞质损坏现象;小鼠生存期明显延长,生命延长率为187.43%;生存质量得到改善,对其他脏器的病理改变较弱,对小鼠移植性H22型肝肿瘤有明显的抗肿瘤的作用,显著优于ORI-NP(P<0.05)。
本文成功制备了RGDfK修饰的冬凌草甲素聚乳酸载药纳米粒,并对其进行了表征,研究了其体外释药规律和体内药代动力学,对组织分布和靶向性进行了评价;以小鼠移植性肝肿瘤为模型,考察其抗肿瘤作用,证实RGDfK修饰的冬凌草甲素聚乳酸载药纳米粒具有良好的主动靶向性。本文的研究为探讨RGD介导的肿瘤靶向聚乳酸纳米粒给药系统的制备方法、体内过程和靶向特征等奠定了实践基础,可为设计和研制新型整合素-RGD介导的肿瘤靶向给药系统提供借鉴和参考。RGD修饰的冬凌草甲素聚乳酸载药纳米粒给药系统在国内外尚未见报道,故本文的研究内容具有较强的新颖性和创新性。