载体亲水性调控pH触发式吡柔比星释放的聚合物纳米药物：揭示连接子结构与释放动力学对抗癌性能的影响

　　本研究针对抗肿瘤纳米药物疗效受载体材料与刺激响应性连接子选择影响的关键问题，系统探讨了基于pH敏感腙键的聚合物-吡柔比星(Pir)偶联物。通过调控连接子疏水性与长度，发现氨基己酰基长连接子偶联物在酸性环境中释放更快，显著增强体内抗肿瘤活性，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理论依据。

　　

在肿瘤治疗领域，聚合物纳米药物作为递送系统备受关注，但其疗效受到多种因素制约，其中最关键的是载体材料的选择和刺激响应性连接子的设计。理想的生物材料必须兼具生物相容性，并能通过连接子实现药物在肿瘤组织中的选择性释放。目前常用的水溶性聚合物如N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺(HPMA)共聚物、聚噁唑啉(POx)和聚乙二醇(PEG)等，虽然能改善药物溶解性和药代动力学，但如何精确调控药物释放速率仍是重大挑战。

在这项发表于《Biomacromolecules》的研究中，捷克科学院高分子化学研究所的Sára Pytlíková、Benchun Jiang等科研人员设计合成了多种基于pH敏感腙键的聚合物-吡柔比星(Pir)偶联物，系统比较了不同连接子长度和聚合物载体亲水性对纳米药物性能的影响。

研究采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合技术制备结构明确的共聚物，通过高效液相色谱-多角度激光光散射(SEC-MALS)联用技术表征分子量，动态光散射(DLS)测定流体力学直径，紫外-可见光谱定量药物含量。体外释放实验在模拟内体(pH 5.0)和血液(pH 7.4)环境中进行，细胞实验采用人胰腺癌PANC-1和小鼠结肠癌C26细胞系，体内研究使用ddY小鼠S180肉瘤模型，通过高压液相色谱(HPLC)分析组织分布。

3.1. 荧光标记均聚物的合成

通过RAFT聚合制备了末端带有噻唑烷-2-硫酮(TT)基团的均聚物，然后与Dy647染料偶联，获得荧光标记的探针分子，其分子量分布均一，适用于细胞摄取研究。

3.2. 聚合物- Pir偶联物的合成

成功合成了五种不同结构的聚合物-Pir偶联物：MPC-long-Pir、HPMA-long-Pir、DHPMA-long-Pir、DHPMA-mid-Pir和DHPMA-short-Pir。所有偶联物分子量在40-49 kDa范围内，流体力学直径约8-9 nm，呈单分子状态分散。

3.3. Pir从聚合物偶联物中的水解释放

研究发现连接子长度显著影响药物释放速率。在pH 5.0条件下，含氨基己酰基长连接子的DHPMA-long-Pir5小时释放50%药物，而直接连接的DHPMA-short-Pir仅释放12%。聚合物载体亲水性也影响释放行为，MPC基偶联物在中性条件下释放较快(24小时释放25%)，可能与其极高亲水性促进水分子接近腙键有关。

3.4. 癌细胞内均聚物的内化

荧光标记均聚物的细胞实验显示，所有聚合物都能被有效内化，其中MPC基聚合物因含磷脂酰胆碱结构，模拟生物膜成分，可能通过受体介导的内吞作用增强摄取。

3.5. 聚合物-Pir偶联物在癌细胞系中的体外细胞毒性

MTT实验表明，DHPMA-short-Pir细胞毒性最低，与其他偶联物的释放动力学结果一致，证实释放速率直接影响治疗效果。

3.6. Pir在小鼠体内的生物分布

体内分布研究显示，所有偶联物在肝、肾中的积累均很低(<0.2% ID/g)，生物相容性良好。DHPMA-short-Pir肿瘤积累最低(<0.2% ID/g)，而HPMA-long-Pir表现出最高的肿瘤积累(约6% ID/g)，可能与连接子灵活性促进肿瘤渗透有关。

3.7. 聚合物-Pir偶联物的抗肿瘤功效

动物实验证明，DHPMA-short-Pir抗肿瘤效果最差，而长连接子偶联物(HPMA-long-Pir、DHPMA-long-Pir和MPC-long-Pir)表现出优异的肿瘤生长抑制效果，其中HPMA-long-Pir和DHPMA-long-Pir在仅使用最大耐受剂量3%的情况下几乎完全治愈肉瘤肿瘤。

该研究得出结论：聚合物-Pir偶联物的治疗效果直接受药物释放速率调控，而释放速率又由连接子结构决定。含氨基己酰基长连接子的偶联物表现出最佳pH敏感性——在血液中保持稳定，在肿瘤微环境中快速释放药物。HPMA和DHPMA基载体系统优于MPC基系统，而直接连接的设计因肿瘤积累差和治疗效果低被排除。这些发现为设计高效刺激响应型纳米药物提供了关键设计原则，显著推进了聚合物纳米药物在癌症治疗领域的应用前景。