开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
一、课题背景
在21世纪,心血管疾病、肿瘤与糖尿病成为危害人类健康的三大疾病,目前,临床中使用的常规药物制剂,如溶液、悬液或乳液等,存在生物利用度低,首过效应,稳定性差,靶向性弱等局限性,并具有一定的毒副作用,已逐渐不能满足临床用药的需求,纳米技术的发展有望在这一方面取得突破。
与传统的药物制剂相比,纳米药物载体具备特定的优势,表现在:1)纳米药物载体可经过血液循环进入毛细血管,还可透过内皮细胞间隙,进入病灶,被细胞以胞饮的方式吸收,实现靶向用药,提高了药物的生物利用率。2)纳米载体粒径较小,拥有较高的比表面,可以包埋疏水性药物,提高其溶解性,减少常规用药中助溶剂的副作用。3)纳米药物载体经靶向基团修饰后可实现靶向药物给药,可减少用药剂量,降低其副作用,如叶酸修饰载药纳米粒、磁性载药纳米粒等。 4)纳米载体可延长药物的消除半衰期(t1/2beta;),提高有效血药浓度时间,提高药效,降低用药频率,减少其毒副作用。5)纳米载体可透过机体屏障对药物作用的限制,如血脑屏障、血眼屏障及细胞生物膜屏障等,使药物到达病灶,提高药效。
与单纯的药物相比,纳米药物载体可实现靶向药物治疗。靶向给药治疗是指供助载体、配体或抗体将药物通过局部给药或全身血液循环而选择性地定位于靶组织、靶器官、靶细胞或细胞内结构的给药系统。在特定的导向机制作用下,纳米药物载体输送药物到特定靶点,发挥治疗作用,可达到药剂用量少、毒副作用低、药效持续、生物利用度高、长时间保持靶目标的有效药物浓度的效果。
介孔二氧化硅已经发现其在许多化学领域的应用,介孔二氧化硅的一个子集是MCM-41型介孔二氧化硅纳米粒子(MSN),其特征在于其有序的D六边形孔结构。由于几十年前Mobil研究人员的发现,MCM-41具有高的表面积和体积比,较容易的表面修饰,低毒性和高速率的细胞内化,是一种理想的载药体。为了作为有效的药物递送系统,MSN必须能够在存储和循环中保留药物分子,但能够在到达其目标时释放有效药物。现在已经有了多种方法来制备MSN以满足这些标准。例如利用疏水性作为药物滞留的方法,以达到保持药物分子在MSN的孔内的目的。
如果使用内部刺激(如pH或酶活化)来控制药物分子的释放,会不可避免地导致一些副作用。使用外部刺激例(如光),则可以允许通过靶位点的选择性照射的附加程度来控制药物的释放。 用这样的方法,纳米载药的单一治疗可以基于外部刺激激活来达到一定范围内的治疗浓度的控制。 为了实现这种水平的控制,必须设计一种系统,其能够在去除特定刺激时自身重新密封。在内部刺激如pH或酶活化的情况下,除去刺激是不可行的。 因此,光,外部刺激,被考虑为较为容易的开关操纵。本论文设计采用全或无类型的释放:一旦由刺激启动,货物连续释放直到纳米载体排空。
先前有相关报道,报道了基于偶氮苯衍生物的纳米载体,其是光操作的。偶氮苯表现出光异构化的性质,其中其更稳定的转化可通过pi;→pi;*光的光照射转化为顺式偶氮苯。顺式偶氮苯的热松弛再生反式异构体。这种转化导致偶极矩比较大的变化;同时,顺式偶氮苯比反式构象相对更亲水。该性质允许具有疏水性内部区域的大环选择性地与反式偶氮苯结合。在已有的报道中,alpha;-环糊精/偶氮苯加合物的光照射使更稳定的反式偶氮苯异构化为顺式偶氮苯。由于alpha;-环糊精对顺式偶氮苯的低结合亲和力,alpha;-环糊精从碳链上解开并允许释放货物。顺式偶氮苯的热松弛回到反式时理论上允许alpha;-环糊精重新结合,但由于介质中的低浓度是不可能的。因此,为了将alpha;-环糊精即使在它从偶氮苯解离之后,依然保持在载体附近,,使用全轮烷结构设计。这允许其在热转化回反式偶氮苯后重新结合合,在去除光后产生再密封系统。基于已有报道的偶氮苯/alpha;-环糊精设计,在本次实验设计新的结合偶氮苯碳链的设计和合成。
- 要解决的问题
- 查阅文献,对于载药体要载的药物分子的确定,根据载药体要载的药物分子,进行结合偶氮苯碳链的设计。
在黑暗中,alpha;-环糊精可以结合并与反式偶氮苯部分形成超分子复合物,其由疏水alpha;-环糊精腔和偶氮苯核之间有利的相互作用驱动所有的环糊精表现出与反式偶氮苯的显着的结合亲和力,因为其理想尺寸选择alpha;-环糊精,其在初级面上具有0.47nm的内腔直径,在次级面上具有0.53nm的内腔直径。 偶氮苯异构化为其顺式形式,由于其增加的亲水性,其不再具有与alpha;-环糊精的有利的结合亲和力并导致纳米颗粒沿着碳链平移。 尽管alpha;-环糊精能够沿着碳链滑动,但是在照射后,通过结合碳链末端终止剂组来防止完全脱离。
考虑了选择“塞子”基团的几个要求,“塞子”基团必须同时足够大以防止alpha;-环糊精脱离,而且与alpha;-环糊精的结合亲和力低于反式偶氮苯。由于这些原因,选择金刚烷官能团作为“塞子”基团。该分子具有0.5nm的直径,足够大以防止alpha;-环糊精解开,同时显示低的结合亲和力。虽然环糊精家族的其它成员,即beta;-和gamma;-环糊精分别具有7000M-1和3500M-1与金刚烷的结合常数,但alpha;-环糊精/金刚烷加合物的强度明显弱于它们,alpha;-环糊精将优先结合反式偶氮苯,但是在通过光激发形成顺式偶氮苯的情况下,纳米胶体形成亚稳态金刚烷/alpha;-环糊精状态其将保持远离孔开口,以允许货物的释放。为确保在此期间药物分子运动有足够的空间间隙,偶氮苯部分和碳链末端“塞子”基团之间的距离必须仔细设计。
