pH响应型聚合物-吡柔比星偶联物中连接子结构对药物释放速率及抗肿瘤疗效的优化研究

　　本研究针对抗肿瘤纳米药物疗效受连接子结构影响的关键问题，系统研究了不同亲水性聚合物载体（HPMA/DHPMA/MPC）通过pH敏感腙键偶联吡柔比星(Pir)的纳米药物。研究发现，连接子的疏水性和长度显著影响药物释放速率，含氨基己酰长连接子的偶联物在酸性条件下释放更快，体内抗肿瘤活性最佳，而聚合物主链亲水性影响较小。该研究为设计高效刺激响应型纳米药物提供了重要依据。

　　

在肿瘤治疗领域，如何将化疗药物精准递送至肿瘤组织并实现可控释放一直是重大挑战。虽然纳米药物递送系统(DDS)能通过增强渗透滞留(EPR)效应在肿瘤部位富集，但药物在靶点的释放效率直接影响治疗效果。传统聚合物载体如N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺(HPMA)共聚物虽能改善药物药代动力学，但药物释放速率与疗效的关联机制尚不明确，特别是连接子结构对释放动力学的影响缺乏系统研究。

为此，捷克科学院高分子化学研究所的Sára Pytlíková等学者在《Biomacromolecules》上发表研究，通过合理设计聚合物-药物偶联物，系统探讨了连接子长度和聚合物亲水性对吡柔比星(Pir)释放行为和抗肿瘤功效的影响。

研究采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合技术制备了一系列结构明确的聚合物载体，包括HPMA、N-(1,3-二羟丙基)甲基丙烯酰胺(DHPMA)和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)基共聚物，并通过pH敏感的腙键将Pir偶联到聚合物上。通过尺寸排阻色谱(SEC)与多角度激光光散射(MALS)联用、动态光散射(DLS)等技术表征聚合物理化性质，采用紫外-可见光谱测定药物含量，通过高效液相色谱(HPLC)分析药物释放动力学，并利用小鼠结肠癌C26细胞株和S180肉瘤模型进行体外细胞毒性和体内抗肿瘤评价。

3.1. Dy647-半遥爪均聚物的合成

通过RAFT聚合合成末端带有噻唑烷-2-硫酮(TT)基团的均聚物，然后与Dy647染料偶联，获得荧光标记的聚合物，用于细胞摄取研究。

3.2. 聚合物-Pir偶联物的合成

采用RAFT共聚合制备含Boc保护酰肼基团的聚合物前体，经酸处理脱保护后，与Pir反应形成腙键，得到不同连接子长度(长、中、短)的聚合物-Pir偶联物。所有偶联物分子量约为40-49 kDa，流体力学直径8.2-9.0 nm，呈单分子链状态。

3.3. Pir从聚合物偶联物中的水解释放

在pH 5.0(模拟内体环境)条件下，含氨基己酰长连接子的DHPMA-long-Pir偶联物5小时内释放50%的药物，而中长度和短连接子偶联物的释放率分别为40%和12%。在pH 7.4(模拟血液环境)下，所有偶联物释放缓慢(<9%)，表明腙键在血液循环中稳定。不同聚合物载体中，HPMA-long-Pir在pH 5.0释放最快(6小时释放65%)，MPC-long-Pir在pH 7.4释放较高(24小时释放25%)，可能与MPC的高度亲水性有关。

3.4. 癌细胞内化均聚物

荧光标记的均聚物细胞摄取实验表明，所有聚合物均能被PANC-1细胞有效内化，其中MPC基聚合物因含磷脂酰胆碱结构，与生物膜相似，可能通过受体介导的内吞作用增强摄取。

3.5. 聚合物-Pir偶联物的体外细胞毒性

MTT法检测显示，除DHPMA-short-Pir外，所有偶联物对C26细胞均表现出剂量依赖性细胞毒性，与药物释放速率结果一致。

3.6. Pir在小鼠体内的分布

静脉注射24小时后，所有偶联物在肝、肾中的蓄积均低(<0.2% ID/g)，表明生物相容性良好。DHPMA-short-Pir在肿瘤中蓄积最低(<0.2% ID/g)，而HPMA-long-Pir蓄积最高(约6% ID/g)，可能与连接子长度影响聚合物构象和肿瘤靶向效率有关。

3.7. 聚合物-Pir偶联物的抗肿瘤功效

在S180肉瘤模型中，DHPMA-short-Pir抑瘤效果最差，而含长连接子的偶联物(HPMA-long-Pir、DHPMA-long-Pir和MPC-long-Pir)抑瘤效果显著，其中HPMA-long-Pir和DHPMA-long-Pir在极低剂量(2.5 mg/kg，约为最大耐受剂量的3%)下几乎完全抑制肿瘤生长。

本研究系统阐明了连接子结构对聚合物-Pir偶联物药物释放动力学和抗肿瘤功效的调控作用。长连接子(氨基己酰)能显著增强pH敏感性，促进酸性环境中药物释放，提高肿瘤蓄积和治疗效果，而聚合物主链亲水性影响相对较小。HPMA和DHPMA基偶联物表现出最优的治疗潜力，特别是HPMA-long-Pir兼具高肿瘤靶向性和治疗效率。该研究为理性设计刺激响应型纳米药物提供了重要理论基础，对推进肿瘤靶向治疗具有重要临床意义。