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血脑屏障(Blood-Brain Barrier，BBB)是中枢神经系统与血液循环的分界面，主要由脑微血管内皮细胞、星形胶质细胞足突、周细胞和血管基膜等构成。这种致密的生物学屏障可严格控制血液循环与脑组织间的物质交换，从而为敏感的神经组织提供非常稳定的内环境，对维持中枢神经系统(Central NervousSystem，CNS)的正常功能至关重要。然而，当脑部产生异常病变而需药物治疗时，血脑屏障的存在却阻止了绝大多数药物分子进入脑内，严重制约着如脑肿瘤、帕金森、老年痴呆症、卒中后遗症等中枢神经系统严重疾病的治疗。因此，对血脑屏障生理特性的研究以及对可增加脑部药物透过的药物递释系统(DrugDelivery System)的探索，将可能为脑部疾病的治疗带来新的机遇。本研究对血脑屏障体外模型的建立以及聚己内酯-聚磷酸酯纳米载药系统脑部靶向递送药物的效果和机制进行了初步探索，研究分为以下三个部分：
首先，建立以原代培养的大鼠脑微血管内皮细胞(Brain microvesselendothelial cells，BMECs)为基础的血脑屏障体外模型。免疫荧光实验结果显示，原代培养所得的BMECs，第八因子相关抗原、紧密连接蛋白Occludin以及骨架蛋白F-actin等内皮细胞特征性标志物均有良好的表达。将BMECs培养至Transwell()小室构建BBB体外模型，待细胞融合成致密单层，其跨膜电阻可达300Ωcm2以上，并对水溶性荧光素钠的通透有良好的限制能力。结果表明此BBB体外模型可靠稳定，可为药物或递药系统入脑能力的体外评价以及通透血脑屏障机理的研究提供技术平台。
其次，评价了聚己内酯-聚磷酸酯(Poly(ε-caprolactone)-block-poly(ethylethylene phosphate)，PCL-PEEP)纳米载药系统作为脑部靶向药物载体的潜力，并对其脑靶向机制进行了初步研究。细胞毒性实验显示，PCL-PEEP胶束对BMECs安全无毒，适宜用作药物载体。细胞摄取实验证明，PCL-PEEP胶束可增加其所包载的荧光指示剂香豆素-6被BMECs的摄取，并呈现时间、浓度和能量依赖性，显示了该载体在脑部靶向药物输送方面的前景。动物实验结果表明，与游离香豆素-6相比，静脉注射后此纳米胶束可显著增加香豆素-6在小鼠脑组织的分布。PCL-PEEP胶束可显著延长香豆素-6在血液循环中的半衰期，并降低被其它组织尤其属网状内皮系统的肝、脾、肺的吞噬。推测此胶束的脑靶向机制为：(1)PEEP亲水链段的长循环作用延长了香豆素-6在血液中的暴露，增加了入脑机会；(2)胶束特殊的材料和粒度等因素增加了其与BMECs的黏附性，提高了胶束被BMECs的内吞。
最后，本课题通过体外与体内实验，评价了经转铁蛋白(Transferrin，TF)和cyc[RGDfK](含有精氨酸(R)-甘氨酸(G)-天冬氨酸(D)的RGD短肽)二级主动靶向修饰的(Tf-PCL-PEEP)-(cyc[RGDfK]-紫杉醇)纳米胶束的脑部靶向作用和对脑胶质瘤的抑制作用，并对相关机理进行了研究。血脑屏障体外模型实验表明，转铁蛋白修饰后的纳米胶束可增加BMECs对药物的摄取，且此过程与由BMECs表面的转铁蛋白受体所介导的内吞有直接关系。体外肿瘤细胞实验表明，纳米胶束包载经cyc[RGDfK]修饰的紫杉醇后，对高表达整合素(一类在众多肿瘤中高表达的膜受体，RGD为其配体识别序列)的U-87MG细胞的抑制作用显著增强，而对相对低表达整合素的C6细胞的抑制作用没有明显改善。药物动力学实验结果显示，与市售制剂Taxol()、无修饰或单一修饰的胶束相比，二级靶向修饰的PCL-PEEP胶束显著增加了药物在脑胶质瘤组织的分布。荷瘤小鼠生存实验表明，二级靶向修饰后的载药胶束延长了原位荷U-87MG脑胶质瘤Balb/c-nu裸小鼠的生存期，在脑胶质瘤疾病的治疗中显示出了一定的应用价值。