疏水基团接枝的壳寡糖在水溶液中聚集包药过程的分子动力学研究
癌症一直是人类生命重大威胁之一，药物治疗在肿瘤的几大疗法中占重要地位。不断开发新的抗肿瘤药物给药系统，提高药物的靶向性和生物利用率，降低毒副作用，改善治疗效果，是自然医学界专家不断实践和探索的方向。聚合物胶束能够自组装形成独特的核壳结构，将药物包裹在胶束的内核中，作为药物运输材料已成为高分子材料和生物医学领域的热点之一。聚合物胶束的稳定性好，分子设计性强并且载药量大。通过对疏水链段的设计，可以提高胶束的载药量、稳定性;通过对亲水链段的设计，可以提高胶束的靶向性、内吞性、药物的刺激响应性释放等。壳寡糖作为一种天然的高分子材料，由于其良好的生物相容性、生物降解性和低毒性，来源丰富，被广泛地用作药物运输的载体。通过从分子水平上研究药物与载体材料的相互作用，可以指导人们对载体材料的设计和开发，因此有非常重要的现实意义。
本论文利用分子动力学的模拟方法，从原子和分子层面上研究了水杨酸接枝的壳寡糖链自聚集的动力学行为，探讨了疏水基团修饰的壳寡糖载体包裹紫杉醇药物的机制。模拟结果发现水杨酸接枝的壳寡糖链在水溶液中能够自聚集，包裹紫杉醇药物形成纳米粒子。分析纳米粒子的结构，证明纳米粒子由壳寡糖基团形成的亲水外核和水杨酸基团形成的疏水内核组成，紫杉醇药物被包裹在疏水内核中。进一步分析了纳米粒子中各组成部分的径向分布函数和溶剂可及表面积，发现与水溶液中的紫杉醇相比，纳米粒子有很好的亲水性，从而证明了纳米粒子可以实现提高疏水药物在体内循环时间的目的。为了深入了解两亲性聚合物包药过程的机理，我们分析了水杨酸接枝的壳寡糖链与药物之间、糖链和糖链之间的相互作用，发现在水杨酸接枝的壳寡糖自聚集的过程中链与链之间的范德华作用力和氢键作用力占主导部分，在包药过程中范德华作用力和疏水作用是主要的驱动力。改变紫杉醇的投药量，分析各体系的包封情况，发现水杨酸接枝的壳寡糖作为紫杉醇药物运输的载体，最佳的载药量为10％(w/w)。
然后在此基础上，初步研究了接枝不同疏水基团（水杨酸、硬脂酸、脱氧胆酸）的壳寡糖链对包药过程的影响。在三个体系中，糖链都能自聚集形成纳米粒子，但包封的程度不同。载药过程中的主要驱动力都是范德华力，静电作用力和氢键也贡献了一定的作用。计算了溶剂可及表面积来评价接枝在糖链上的各个不同疏水基团的相对亲疏水性的强弱，发现相对疏水性的强弱顺序为:硬脂酸＞水杨酸＞脱氧胆酸。研究这三种疏水基团接枝的壳寡糖链包封紫杉醇药物的程度，发现硬脂酸的包封效果最好，脱氧胆酸的包封效果最差，由此说明疏水性越强的疏水基团接枝的壳寡糖链包封疏水药物的能力越强，为药物运输载体的设计提供理论的依据。
壳寡糖;紫杉醇;疏水基团接枝;药物运输载体;分子动力学模拟;聚合物胶束
浙江大学
硕士
物理化学
王琦;刘迎春
2013
中文
R979.1;R914.4
85
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）