上世纪80年代,日本科学家Matsumura等发现了肿瘤组织的增强渗透与保留作用,这是一种因肿瘤快速生长导致的肿瘤血管内皮细胞间排列不紧密,从而允许粒径小于200nm的粒子通过并富集于肿瘤组织的现象。两亲性聚合物在水中自组装后形成具有多种结构(球形胶束,棒状胶束及囊泡等)且粒径可控的纳米粒可利用这一效应靶向传递抗肿瘤药物。1906年Hermann Leuchs报道了α-氨基酸N-羧基内酸酐(α-NCAs)的合成方法,这种被认为带有活性羰基基团同时氨基酸又被保护的氨基酸衍生物可在亲核试剂的作用下发生开环聚合反应。这个发现使大规模制备聚合度及组成可控的聚合氨基酸成为可能。大约一个世纪后,随着靶向抗肿瘤药物传递系统的蓬勃发展,聚合氨基酸再次进入人们的视线并获得了极大的关注,成为了目前靶向药物传递载体研究的热点之一。目前,各国科学家大量报道了由聚合氨基酸构建的具有多种功能的胶束和囊泡,其中一种通过配位键包载顺铂用于胰腺癌治疗的胶束已进入三期临床研究(NC-6004 NanoplatinTM)。
我校药剂教研室唐星教授课题组近年来开展了基于聚合氨基酸的新型抗肿瘤药物载体的研究,综述了基于聚合氨基酸的囊泡的发展现状,并发表在《材料化学杂志》上(Journal of Materials Chemistry, IF=6.101, Polypeptide-based vesicles: formation, properties and application for drug delivery, 2012, 22, 17404-17414)。这篇综述探讨了囊泡形成的机理;介绍了囊泡的制备方法及影响囊泡形状和粒径的参数;从囊泡的膜及其刺激响应性的角度介绍了聚合氨基酸囊泡的性质并在最后列举了这类囊泡在药物传递中的应用实例。
此外,该课题组建立了实验室级NCAs及聚合氨基酸合成的Schlenk操作线,通过制备具有不同二级结构的杂化聚合氨基酸,对聚氨基酸构象与其载药能力的关系进行了研究。该研究结果发表于《国际纳米医学杂志》上(International Journal of Nanomedicine, IF=3.463, Polymeric micelles based on poly(ethylene glycol) block poly(racemic amino acids) hybrid polypeptides: conformation-facilitated drug-loading behavior and potential application as effective anticancer drug carriers 2012 7: 109-122)。该研究以α-甲氧基-ω-氨基聚乙二醇盐酸盐为引发剂,分别引发左旋亮氨酸NCA(L-Leu-NCA)和消旋亮氨酸NCA(DL-Leu-NCA)聚合,经圆二色谱验证这两种杂化嵌段共聚物的疏水嵌段的构象分别为α螺旋和无规蜷曲结构。这种二级结构上的差异引起了胶束核性质的不同:由左旋聚氨基酸构成的胶束核刚性强且紧凑;而消旋聚氨基酸构成的核则塑性较强且疏松,从而提供了容纳药物的空间。反映在载药性质上即体现为消旋聚氨基酸胶束对模型药物多西他赛的包载能力为其左旋体的30余倍。另外,对于具有氢键供体/受体的药物,消旋结构的聚氨基酸因不形成α螺旋,主链上的氢键供体与受体可与药物发生氢键缔合,可进一步提高载药量并降低药物泄漏。聚合氨基酸与其他生物医学材料相比,将生物相容性好,可化学修饰位点丰富,载药途径多样及其二级结构对制剂性质影响不确定等特点集于一身,为新型药物传递系统的研究开辟了新的途径。