負載喜樹堿兩親性接枝聚天冬氨酸膠束研究

郭艷玲，孫娜娜，趙香玉，張晨曦

(1. 天津科技大學理學院，天津 300457；2. 天津科技大學材料科學與化學工程學院，天津 300457)

負載喜樹堿兩親性接枝聚天冬氨酸膠束研究

郭艷玲1，孫娜娜2，趙香玉2，張晨曦1

(1. 天津科技大學理學院，天津 300457；2. 天津科技大學材料科學與化學工程學院，天津 300457)

喜樹堿(CPT)是一種具有良好抗癌性能的植物性抗癌藥. 由于其水溶性較差，在臨床上的應用受到一定的限制，因此以自制的芐基–聚乙二醇–g–聚天冬氨酸為載體，采用溶劑揮發法制備喜樹堿載藥膠束．結果表明，兩親性接枝聚天冬氨酸膠束對抗癌藥物喜樹堿具有一定的載藥能力，并具有良好的水溶性，其體外釋藥曲線符合FickⅡ擴散動力學模型．

接枝聚天冬氨酸；膠束；喜樹堿；控制釋放

兩親性聚合物由于其在選擇性溶劑中各個鏈段溶解性的不同，能夠發生締合形成聚合物膠束．聚合物膠束具有較低的臨界膠束濃度、較大的增溶空間，結構穩定并且依據聚合物疏水鏈段的不同性質可以通過化學、物理以及靜電作用等方法包裹藥物[1–2]．聚合物膠束作為抗癌藥物載體，可使難溶于水的藥物有效增溶，同時降低毒副作用．因此，聚合物膠束在抗癌藥物載體領域具有廣泛的應用前景[3]．

聚氨基酸是一類具有類似蛋白質的酰胺結構的生物可降解材料，將親水基團與疏水基團引入聚天冬氨酸側鏈，可得到兩親性接枝聚天冬氨酸．兩親性聚合物在水中可自組裝形成納米級核–殼結構的膠束，其中疏水片段聚集成核，親水片段構成膠束的外殼，難溶性藥物可通過物理包埋的方式進入兩親性聚合物膠束內核[4–5]．

喜樹堿是從我國南方特有的樹種喜樹中提取分離得到的純天然抗腫瘤藥物．目前，喜樹堿作為臨床治療中廣泛使用的植物性抗癌藥，是繼紫杉醇后又一具有發展前途的植物性抗癌藥物[6]．研究發現，喜樹堿在治療肝癌、胃癌、結腸癌、膀胱癌等均有療效．雖然喜樹堿具有良好的抗癌性能，但喜樹堿在臨床上的應用受到了一定的限制，其原因主要是喜樹堿為水不溶、脂難溶的藥物，俗稱“磚頭末”，難以制備藥物制劑[7]．因此，如何提高喜樹堿的水溶性及穩定性是臨床上所面臨的首要問題．本文以自制的兩親性聚天冬氨酸為載體，制備了載有喜樹堿的水溶性膠束，并對載藥膠束的體外釋藥性能進行研究．

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

兩親性接枝聚天冬氨酸：芐基–聚乙二醇–g–聚天冬氨酸，實驗室自行合成[8]；喜樹堿(Camptothecin，CPT)，Fluka Aldrich Germany；N，N–二甲基甲酰胺(DMF)，分析純，天津市永大化學試劑開發中心；二氯甲烷(CH2Cl2)、甲醇(CH3OH)，分析純，天津市北方天醫化學試劑廠．

透析袋(MWCO＝1,000)，美國Sepectral/Por；二次蒸餾水由SZ–93型自動雙重純水蒸餾器(上海亞榮生化儀器廠)蒸餾；TU–1901型紫外–可見光分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司；90Plus激光粒度儀，美國Brookhaven公司．

1.2 兩親性接枝聚天冬氨酸膠束的制備及表征

稱取接枝聚天冬氨酸25.3,mg，溶于5,mL CH3OH和5,mL,CH2Cl2的混合溶劑中，攪拌至全溶，將得到的溶液逐滴滴入10 mL不斷攪拌的二次蒸餾水中．將制得的上述溶液在25,℃下旋轉蒸發2,h，將有機溶劑從上述溶液中除去，得透明溶液．

采用90Plus激光粒度儀，在25,℃下取適量的膠束溶液過膜除塵，放入樣品池進行膠束粒徑大小及分布的掃描測試．

1.3 喜樹堿(CPT)標準曲線的繪制

配制一系列濃度的CPT的DMF溶液，以DMF作參比液，在波長366,nm下測定CPT標準溶液系列的吸光度，得到CPT的DMF溶液質量濃度與吸光度的關系圖．

配制一系列濃度的CPT的DMF和水的混合溶液，以VDMF﹕V水＝1﹕9的混合溶劑作參比液，在波長366 nm下測定CPT標準溶液系列的吸光度，得到CPT的DMF和水的混合溶液質量濃度與吸光度關系圖．

1.4 兩親性接枝聚天冬氨酸載藥膠束的制備

分別稱取一定量接枝聚天冬氨酸和CPT放于樣品瓶中，溶于8,mL,CH3OH和5,mL CH2Cl2的混合溶劑中，攪拌至全溶．將得到的溶液逐滴滴入10,mL不斷攪拌的二次蒸餾水中．旋轉蒸發，將有機溶劑徹底揮發，4,000,r/min離心8,min，取上清液冷凍干燥．稱取一定量上述冷凍干燥得到的納米載藥微粒溶于

5,mL DMF中，在波長366,nm下測定其紫外吸光度，根據1.3的方法得到標準曲線，按公式(1)和(2)分別計算載藥量和載藥率[9]．

1.5 載藥膠束體外釋藥動力學[2,9]

將用溶劑揮發法得到的聚合物納米載藥膠束溶液置于透析袋(MWCO＝1,000)中，將其放入100,mL磷酸鹽緩沖溶液(PBS，pH,7.4)的燒杯里，37,℃恒溫攪拌下進行體外釋放實驗．在預先設定的時間間隔內，每次從燒杯中取出10,mL釋放液，并置換10,mL新鮮的PBS溶液．將取出的釋放液經DMF稀釋(VDMF﹕V釋放液＝1﹕9)，在波長366,nm下，測定其紫外吸光度，根據1.3的方法得到標準曲線，近似計算累積釋藥率．

2 結果與討論

2.1 兩親性接枝聚天冬氨酸膠束的制備及表征

兩親性聚合物由于親水片段和疏水片段溶解性的差異，在水中自組裝形成膠束．選用CH3OH和CH2Cl2混合溶劑作為兩親性接枝聚天冬氨酸親水片段和疏水片段的共溶劑，將兩親性接枝聚天冬氨酸溶液滴入攪拌的二次蒸餾水中，發生分子自組裝，疏水作用力使疏水片段成核，親水片段成殼，形成核–殼結構的膠束．

圖1為兩親性接枝聚天冬氨酸膠束的粒徑分布圖，膠束平均粒徑大小為89.0,nm，多分散性0.193，符合納米藥物載體要求．

圖1 接枝聚天冬氨酸膠束粒徑分布Fig.1 Size distribution of grafted polyaspartic acid micelles

2.2 喜樹堿(CPT)標準曲線

圖2為CPT的DMF溶液質量濃度與吸光度關系(標準曲線Ⅰ)，圖3為CPT(VDMF﹕V水＝1﹕9)溶液質量濃度與吸光度關系(標準曲線Ⅱ)．

圖2 CPT的DMF溶液質量濃度與吸光度的關系Fig.2 Relationship between concentration and absorbance of CPT in DMF solution

圖3 CPT的DMF和水(VDMF﹕V水＝1﹕9)的混合溶液質量濃圖3 度與吸光度關系Fig.3 Relationship between concentration and absorbance of CPT in DMF and water(VDMF﹕V水＝1﹕9)solution

2.3 接枝聚天冬氨酸包載喜樹堿膠束的載藥量與載藥率

根據標準曲線Ⅰ，計算得到載藥膠束的載藥量和載藥率見表1．

表1 載藥膠束對不同投藥量的載藥量和載藥率Tab.1 Drug loading contents and efficiency of micelles at different feed ratios

由表1可以看出，適當增加投藥量可以提高載藥膠束的載藥量和載藥率，但超過一定量影響明顯降低．芐基–聚乙二醇–g–聚天冬氨酸對水溶性和脂溶性較差喜樹堿有一定的載藥能力，其原因應是兩親性聚合物鏈上所支載的芳環與喜樹堿有一定的結構相似性，從而提高了藥物與聚合物疏水鏈段的相容性[10]．

2.4 接枝聚天冬氨酸包載喜樹堿膠束的體外釋放動力學

由標準曲線Ⅱ可以計算出釋放液中CPT的含量，進而得出累積釋放率．CPT累積釋放率對時間作圖，得到載藥膠束的體外釋藥曲線，如圖4所示．

圖4 接枝聚天冬氨酸包載CPT膠束體外釋藥曲線Fig.4 In vitro accumulated release amount of CPT from Fig.4 drug-loading micelles

聚合物載藥膠束呈球形結構，藥物的釋放過程以徑向擴散為主，可由Fick第二擴散定律推導出藥物釋放動力學方程[9]：

假定擴散系數D為常數，可由Fick第二擴散定律得到

式中：Mt為t時刻的累積釋放率；a為膠束半徑；k為速率常數．利用該動力學方程對芐基–聚乙二醇–g–接枝聚天冬氨酸載藥膠束的體外釋藥曲線進行擬合，結果表明擬合所得理論值與實驗值基本相符，說明喜樹堿從載藥膠束中的釋放過程受藥物擴散控制，其釋放曲線符合Fick第二擴散定律．

3 結 論

以自制的兩親性接枝聚天冬氨酸為藥物載體，采用溶劑揮發法制備了聚合物膠束，結果顯示芐基–聚乙二醇–g–聚天冬氨酸能夠形成平均粒徑在89.0 nm的膠束溶液，符合載藥膠束的要求．

芐基–聚乙二醇–g–聚天冬氨酸聚合物膠束對抗癌藥物喜樹堿具有一定的載藥能力，載藥膠束具有良好的水溶性，其體外釋藥曲線符合Fick Ⅱ擴散動力學模型．

［1］Kwon G S，Forrest M L. Amphiphilic block copolymer micelles for Nanoscale drug delivery[J]. Drug Development Research，2006，67(1)：15-22.

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Study on Amphiphilic Grafted Polyaspartic Acid Micelles Loaded with Camptothecin

GUO Yan-ling1，SUN Na-na2，ZHAO Xiang-yu2，ZHANG Chen-xi1
(1. College of Science，Tianjin University of Science & Technology，Tianjin 300457，China；2. College of Material Science and Chemical Engineering，Tianjin University of Science & Technology，Tianjin 300457，China)

Camptothecin(CPT)，a plant alkaloid，was found as a new type of antitumor agent with pharmacologically effection. However，CPT’s extremely insolubility severely restrick its clinical applications. So new type of amphiphilic grafted polyaspartic acid was applied as carrier to encapsulate CPT by solvent evaporation method. It shows that the prepared micelles can be used as carriers of CPT and has good water solubility，the drug-loading micelles released drug in PBS under the rule of FickⅡdiffusion model.

grafted polyaspartic acid；micelles；camptothecin(CPT)；controlled release

O631.3

：A

：1672-6510(2010)05-0006-04

2010-03-30；

2010-07-06

天津科技大學引進人才科研啟動基金資助項目（20090404）

郭艷玲（1966—），女，河南內黃人，副教授，博士，guoyl@tust.edu.cn.