一、课题背景
纳米技术在肿瘤治疗中的应用越来越广泛，与小分子药物相比，纳米药物不仅能提高了药物稳定性，延长了体内循环时间，而且还能通过在肿瘤部位的增强渗透和截留（EPR）效应，实现了肿瘤组织部位高度聚集，降低了药物毒副作用，为癌症的精准治疗带来新的希望［1］。但是，纳米药物在临床治疗过程中仍然受到多方面因素的制约：如血液循环稳定性差，肿瘤组织渗透性弱，以及药物释放慢等，使得抗肿瘤效果难以实现更大的突破［2,3］。
肿瘤微环境对于肿瘤的发生和生长起到重要的作用。与正常组织生理环境相比，肿瘤组织微环境具有独特的生理特征如pH偏酸性，为6.5-6.9；基质金属蛋白酶(MMP)上调；组织缺氧等［4］。有趣的是肿瘤微环境中上调的基质金属蛋白酶参与了肿瘤的生长和发展，这种内部刺激对肿瘤可控释放载药纳米体系的构建提供了新思路，并具有重要意义［5］。此外，肿瘤细胞外基质（ECM）是肿瘤微环境重要的组成部分，是由交联的纤维蛋白（如胶原蛋白、弹性蛋白，层黏连蛋白和纤连蛋白），糖蛋白，蛋白聚糖（如透明质酸和硫酸角质素）和粘多糖组成。与正常细胞外基质相比，肿瘤细胞外基质更加致密，这使得分子药物和纳米制剂很难渗透进入到肿瘤细胞内。致密的肿瘤细胞外基质还使得肿瘤组织间隙液压升高，肿瘤血液灌注降低，肿瘤组织内供氧不足，加剧了肿瘤恶化［6］。
因此，本项目设计了一种装载胶原酶的透明质酸纳米凝胶，该纳米凝胶是由pH敏感的缩醛连接的透明质酸-紫杉醇大分子前药组成，并由MMP敏感的多肽交联形成的，装载的胶原酶可以特异性降解细胞外基质的主要成分胶原蛋白。该纳米凝胶在肿瘤组织大量MMP作用下可以解交联，同时释放胶原酶和大分子前药，胶原酶可以有效降解细胞外基质，增加肿瘤部位纳米粒子的渗透。此外，大分子前药进入到肿瘤细胞后，在pH 5.0-6.5条件下可以释放紫杉醇，起到化学治疗的作用。我们设计研发的纳米凝胶具有良好的生物相容性；多肽交联不仅保证了纳米凝胶稳定性及体内长循环，同时该体系在肿瘤部位过量MMP作用下可以解交联，达到可控释放蛋白药物和小尺寸前药分子的目的；肿瘤细胞外作用的胶原酶可以有效重塑肿瘤微环境，肿瘤细胞内作用的紫杉醇前药分子可以有效杀死肿瘤细胞，二者起到联合治疗的作用。该纳米凝胶集多种优异特点于一身，对多种实体肿瘤的治疗具有重要意义。
- 要解决的问题
1、保证纳米药物在血液循环中的稳定性和有效EPR效应的基础上，同时在肿瘤部位缩小尺寸以增强纳米药物在肿瘤部位的渗透。
2、纳米凝胶对活性蛋白胶原酶的包载及在肿瘤微环境条件下可控释放，可有效重塑和改善肿瘤细胞外基质，从而促进肿瘤治疗。
3、纳米凝胶中的主要组成部分透明质酸大分子前药可以在肿瘤细胞内酸性环境下有效释放药物，可与细胞外释放的胶原酶协同促进肿瘤治疗。
- 可行性分析
本人在药学等课程的成绩优异，在抗肿瘤药物和药剂学方面具有扎实的理论基础。本人开展毕业论文的实验室以中国药科大学工学院为依托，目前拥有良好的化学合成表征和细胞培养所需的仪器和设备。中国药科大学动物实验中心具有良好的设备设施开展动物实验。本课题的提出是建立在丰富的理论和实践基础上，实验方案可行性高，深信能高质量地完成本科毕业论文。
- 研究方法和内容
本次设计制备以透明质酸-缩酮-紫杉醇为主链，MMP敏感的多肽为交联剂的纳米凝胶用于改善肿瘤微环境和肿瘤细胞内化疗药物释放相结合的联合治疗，实现安全高效的肿瘤治疗。
- pH 敏感透明质酸-紫杉醇前药的合成和表征
pH 敏感透明质酸-紫杉醇前药分子HA-SH（VEA-PTX）的合成路线如图1：首先，紫杉醇在对甲基苯磺酸（p-TSA）作用下与VEA反应得到酸敏感小分子PTX-VEA。之后，透明质酸依次与胱氨二盐酸（Cystamine·2HCl）及二硫苏糖醇（DTT）通过酰胺化和还原反应得到透明质酸-巯基（HA-SH），HA-SH进一步与PTX-VEA通过迈克尔加成反应得到目标产物透明质酸大分子前药HA-SH（VEA-PTX），其中剩余的巯基是用于与交联剂反应。
