摘 要

尽管癌症治疗在近年来取得了显著进步，结肠癌仍是全世界第三大因癌症导致死亡的癌症。通过制备一种pH/GSH双响应的海藻酸钠纳米粒用于结肠癌细胞靶向给药，即巯基化海藻酸钠衍生物在水溶液中自组装，并在空气中氧化形成二硫键交联的纳米粒。通过透射电镜观察到该纳米粒呈现170nm的核壳结构；通过动态光散射研究表明该纳米粒能响应pH和GSH刺激而发生粒径变化；通过药物释放研究发现在模拟胃部和模拟小肠环境中，该纳米粒较稳定且药物在16h的累计释放率仅为16.1%，而在模拟结肠癌细胞的环境中，该纳米粒释放药物的速度和程度均显著提高。制备的一种pH/GSH双响应的海藻酸钠纳米粒是一种有前途的用于结肠癌细胞靶向给药的纳米药物传递系统。

关键词：聚合物纳米粒；海藻酸钠；结肠癌；口服结肠靶向给药；pH/GSH双响应

Abstract

Recent years have seen great advance in cancer treatment, nevertheless colon cancer still ranks as the third lethal cancer worldwide. This paper prepares a pH/GSH dual responsive sodium alginate (SA) nanoparticle for oral colon cancer targeted drug delivery system. The nanoparticles are formed by thiol sodium alginate derivatives via self-assembly, and disulfide bond crosslinked under airoxidation.Transmission electron micrograph (TEM) photo shows its core-shell structure with average diameter around 170 nm. Dynamic light scattering (DLS) studies illustrate the nanoparticles can respond to different pH value and GSH concentration with variation of particle size. Drug release studies indicate thatin the simulated stomach and small intestine environment, the nanoparticles could keep stable and limit total drug release rate within 16.1% in 16 hours, while in the simulated colon cancer cell environment, the velocity and degree of drug release are significantly improved. Those evidencesreveal that the prepared nanoparticles have the ability to target and select colon cancer cells.

Key Words：polymer nanoparticles; sodium alginate; colon cancer; oral colon targeting drug delivery system (OCTDDS); pH/GSH dual responsive

目录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 刺激响应性聚合物纳米粒的研究进展 1

1.2.1 pH响应纳米粒 1

1.2.2 氧化还原响应纳米粒 2

1.2.3 光响应纳米粒 2

1.2.4 磁场响应纳米粒 2

1.2.5 其它 3

1.3 海藻酸钠的研究进展 3

1.4 结肠靶向纳米给药系统的研究进展 4

1.5 本文的主要设计思想 6

第二章 实验设计 8

2.1 巯基化海藻酸钠的制备 8

2.2 巯基化海藻酸钠巯基含量测定 8

2.3 红外分析 9

2.4 紫外分析 9

2.5 核磁共振分析 9

2.6 巯基化海藻酸钠纳米粒的制备 9

2.7 巯基化海藻酸钠纳米粒的表征 9

2.8 二硫键交联的纳米粒的还原响应性研究 9

2.9 二硫键交联的纳米粒的pH敏感性研究 10

2.10 载药纳米粒的制备 10

2.11 载药纳米粒的药物释放研究 10

第三章 结果与讨论 12

3.1 巯基化海藻酸钠的制备 12

3.2 巯基化海藻酸钠巯基含量测定 12

3.3 红外图谱分析 13

3.4 紫外图谱分析 14

3.5 核磁图谱分析 14

3.6 pH/GSH响应纳米粒的制备及表征 15

3.7 纳米粒的还原响应性研究 16

3.8 纳米粒的pH敏感性研究 17

3.9 纳米粒的载药率和药物释放研究 18

第四章 结论 20

参考文献 21

致谢 23

绪论

研究背景

根据2018年的国际癌症研究机构（International Agency for Research on cancer）编制的GLOBOCAN 2018年癌症发病率和死亡率估算，结直肠癌的发病率排在第三位，死亡率排在第二位^[1]。约三分之二的三期结肠癌患者以及一部分二期结肠癌患者，除了接受结肠切除术外还需要接受化疗作为辅助治疗，以降低复发风险^{[2, 3]}。自20世纪90年代以来，以氟尿嘧啶（5-FU）为基础的辅助化疗已成为最常用、最有效的化疗策略之一，其第三代衍生物1-己胺甲酰基-5-氟尿嘧啶（HCFU，商品名为Mifurol或Carmour）已被广泛接受为口服结肠癌治疗药物^[3]。然而，传统的口服结肠癌治疗药物需要频繁给药，且口服剂量大，往往导致药物在到达病灶部位前被大量吸收，引起较大的毒副作用。HCFU具有强亲脂性，易进入神经系统导致不良反应^[4-6]；分子结构中的酰氨基团易分解，在体内存在一定的不稳定性^{[7, 8]}。

基于上述问题，本文制备了一种口服结肠靶向给药系统 (Oral Colon Cancer Targeted Drug Delivery System, OCTDDS)，设想将药物传递至结肠位点，用于结肠癌靶向治疗。

刺激响应性聚合物纳米粒的研究进展

目前，用于癌症治疗的纳米载体平台正在被广泛研究，这些平台包括脂质体、聚合物、无机物、病毒和前药纳米粒。其中，聚合物纳米粒具有多种优势，包括核壳结构较稳定，化学修饰较容易，能显著改善脂溶性抗癌药物的性质（包括在水溶液环境中的分散度、分布的选择性和药代动力学特点等），能使得抗癌药物药效增加，副作用减少，因此在癌症治疗领域受到了越来越多的关注。

制备聚合物纳米粒的一种常用方式是采用两亲性嵌段共聚物在水溶液中自组装的方式。当水溶液中两亲性嵌段聚合物的浓度达到临界胶束浓度时，聚合物会通过自组装的方式形成纳米粒。其中，亲水部分在外形成壳，疏水部分朝内形成核，同时可将脂溶性药物包裹到疏水性内核中。