孫冰冰 趙紅玲 李瑩瑩 李松濤 劉喜綱 王汝興

中圖分類號 R965 文獻標志碼 A 文章編號 1001-0408（2019）21-2926-06

DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2019.21.10

摘 要 目的：制備一種包載難溶性抗腫瘤藥物的聚合物膠束，以提高難溶性抗腫瘤藥物的抑瘤作用。方法：先用殼聚糖（CSO）、硬脂酸（SA）制成膠束（CSO-SA），再依次以端醛基聚乙二醇（mPEG）和葉酸（FA）對其進行修飾制成膠束（PEG-CSO-SA和FA-PEG-CSO-SA），采用紅外光譜檢測CSO-SA、PEG-CSO-SA、FA-PEG-CSO-SA的特征官能團，透射電鏡觀察膠束的微觀形態(tài)，激光粒度測定儀測定膠束的粒徑和Zeta電位。以蛇床子素（OST）為模型藥，采用透析法制備載藥納米膠束（FA-PEG-CSO-SA/OST），以MTT法檢測FA-PEG-CSO-SA、OST溶液和FA-PEG-CSO-SA/OST對人肝癌細胞HepG2的抑制率，并計算半數(shù)抑制濃度（IC50）。結(jié)果：成功制得FA-PEG-CSO-SA。CSO-SA、PEG-CSO-SA、FA-PEG-CSO-SA均呈橢圓形，粒徑分別為（96.01±5.99）、（112.93±1.06）、（216.01±4.76） nm（n=3），Zeta電位分別為（39.30±1.75）、（38.03±2.91）、（15.17±2.10） mV（n=3）。FA-PEG-CSO-SA/OST中OST的包封率為（84.47±2.07）%，載藥量為（16.01±0.90）%（n=3），F(xiàn)A-PEG-CSO-SA對HepG2細胞的抑制率<20%，OST溶液和FA-PEG-CSO-SA/OST對HepG2細胞的IC50分別為（62.08±5.21）、（27.49±0.50） μg/mL（n=3）。結(jié)論：所制FA-PEG-CSO-SA能明顯提高難溶性藥物OST對HepG2細胞的抑瘤作用，其有望成為一種新型的抗腫瘤藥物載體。

關(guān)鍵詞 葉酸;殼聚糖;聚合物;膠束;聚乙二醇;蛇床子素;抑瘤作用

Preparation of Chitosan-stearic Acid Nano-micelles Modified with Folic Acid and mPEG

SUN Bingbing，ZHAO Hongling，LI Yingying，LI Songtao，LIU Xigang，WANG Ruxing（Institute of Chinese Materia Medica， Chengde Medical University/Hebei Province Key Laboratory of Research and Development for Chinese Materia Medica， Hebei Chengde 067000， China）

ABSTRACT ? OBJECTIVE： To prepare insoluble anti-tumor drug-loading polymer micelles， and to increase inhibitive effect of insoluble anti-tumor drug. METHODS： Chitosan （CSO） and stearic acid （SA） were used to prepare blank micelles （CSO-SA）， then modified with mPEG and folic acid （FA） to prepare PEG-CSO-SA and FA-PEG-CSO-SA. Characteristic functional groups of CSO-SA， PEG-CSO-SA and FA-PEG-CSO-SA were detected by infrared spectroscopy. The morphology of micelles was observed by transmission electron microscopy. The particle size and Zeta potential of micelles were measured by laser particle size analyzer. Osthole （OST） was used as the model drug and drug-loading micelles （FA-PEG-CSO-SA/OST） were prepared by dialysis. MTT assay was used to detect the inhibitory rate of FA-PEG-CSO-SA， OST solution and FA-PEG-CSO-SA/OST to human liver cancer cell HepG2. Half inhibitory concentration （IC50） was calculated. RESULTS： FA-PEG-CSO-SA was successfully prepared. CSO-SA， PEG-CSO-SA， FA-PEG-CSO-SA were oval in shape; particle sizes were （96.01±5.99）， （112.93±1.06）， （216.01±4.76） nm （n=3） and Zeta potentials were （39.30±1.75）， （38.03±2.91）， （15.17±2.10） mV （n=3）， respectively. Encapsulation efficiency and drug-loading amount of OST in FA-PEG-CSO-SA were （84.47±2.07）% and （16.01±0.90）% （n=3）， respectively. The inhibition rates of FA-PEG-CSO-SA to HepG2 cells were<20%. IC50 of OST solution and FA-PEG-CSO-SA/OST to HepG2 cells were （62.08±5.21）， （27.49±0.50） μg/mL （n=3）， respectively. CONCLUSIONS： Prepared FA-PEG-CSO-SA can significantly increase inhibitive effect of insoluble drug OST to HepG2 cells， and it is expected to become a new anti-tumor drug carrier.

KEYWORDS ? Folic acid; Chitosan; Polymer; Micelles; Polyethylene glycol; Osthol; Inhibitive effect

現(xiàn)有的抗腫瘤藥物中有許多為難溶性化合物，并且隨著新藥發(fā)現(xiàn)和篩選手段的不斷進步，使越來越多的具有抗腫瘤活性的化合物被發(fā)現(xiàn)，其中有很多目標化合物為難溶性化合物。較低的溶解度往往使得這些化合物吸收差、到達腫瘤部位藥量少、生物利用度低，從而成為制約其發(fā)展的重要因素[1]。

針對這種情況，本研究設(shè)計了一種聚合物膠束作為抗腫瘤藥物的載體。這種載體以碳二亞胺為交聯(lián)劑，首先使殼聚糖（CSO）上的氨基與硬脂酸（SA）上的羧基發(fā)生化學反應，得到兩親性的CSO-SA膠束，并利用端醛基化聚乙二醇（mPEG）上的端醛基與CSO上的氨基發(fā)生席夫堿反應得到PEG-CSO-SA膠束，以減少巨噬細胞對聚合物膠束的攝取，增加其在體內(nèi)的循環(huán)時間，再利用此化合物上殘留的氨基與葉酸（FA）末端的羧基，經(jīng)碳二亞胺偶聯(lián)發(fā)生化學反應，最終得到兩親性FA-PEG- CSO-SA納米膠束，以增加所載藥物對腫瘤細胞的主動靶向性。由于FA-PEG-CSO-SA具有獨特的核-殼結(jié)構(gòu)，其內(nèi)核可通過疏水作用力包載疏水性的小分子抗腫瘤藥物。蛇床子素（Osthol，OST）屬于難溶性抗腫瘤藥物，本研究以O(shè)ST為模型藥，將其包載于FA-PEG-CSO-SA中制備成FA-PEG-CSO-SA/OST納米膠束，并比較OST溶液與FA-PEG-CSO-SA/OST對人肝癌細胞HepG2的抑瘤作用。

1 材料

1.1 儀器

LGJ-22D型冷凍干燥機（北京四環(huán)科學儀器廠有限公司）;GT16-3型高速臺式離心機（北京時代北利離心機有限公司）;Agilent1260型高效液相色譜儀（美國安捷倫公司）;JY92-IIN型超聲波細胞粉碎機（寧波新芝生物科技股份有限公司）;ZEN3690型微粒粒度與表面電位測定儀（英國馬爾文公司）;JA2003型電子天平（上海精科天平儀器有限公司）;KQ2200DE型數(shù)控超聲波清洗儀（昆山市超聲儀器有限公司）;FTIR-1500型傅立葉紅外光譜儀（日本島津公司）;H-100型透射電鏡（日本日立公司）;EASY20型超純水儀（上?？道追治鰞x器有限公司）。

1.2 藥品與試劑

CSO（濟南海得貝海洋生物工程公司，批號：180306，分子量：5 000 Da，脫乙酰度：>85%）;碳二亞胺（上海吉爾科技生物有限公司，批號：GLS180326- 00805）;SA（天津市東麗區(qū)天大化學試劑廠，批號：20000704）;mPEG（上海子起科技生物有限公司，批號：WYF-XC-90-6，分子量：2 000 Da）;OST原料藥（西安天本生物工程有限公司，批號：TBSC20180504-5，純度：≥98%）;三硝基苯磺酸（TNBS，合肥博美生物科技有限責任公司，批號：2508-19-2，純度：≥99%）;FA（西格瑪奧德里奇貿(mào)易有限公司，批號：WXBB4821V）;芘（美國Aldrich Chem公司）;無水乙醇（杭州長征化工廠，批號：20180401）;碳酸氫鈉（上?；瘜W試劑廠，批號：20120909）;二甲基亞砜[DMSO，薩恩化學技術(shù)（上海）有限公司，批號：FH220131];0.25%胰酶（批號：2053591）、青霉素（批號：25200-056）、鏈霉素（批號：15140-122）、DMEM高糖培養(yǎng)基（批號：81190101）和磷酸鹽緩沖液（批號：8117170）均購自賽默飛世爾（蘇州）儀器有限公司;胎牛血清（以色列貝爾特謝克生物工業(yè)有限公司，批號：0010316）;MTT（北京博奧拓達科技有限公司，批號：C18H16N5SBR，純度：>98%）;其他試劑均為分析純。

1.3 細胞

人肝癌細胞HepG2購自上海細胞生物學研究所，由承德醫(yī)學院基礎(chǔ)醫(yī)學院中心實驗室細胞庫培養(yǎng)保種。

2 方法與結(jié)果

2.1 FA-PEG-CSO-SA膠束的制備

2.1.1 CSO-SA膠束的制備 精密稱取0.5 g CSO，溶于40 mL去離子水中，于80 ℃保溫溶解1 h。將0.45 g SA和2.88 g碳二亞胺溶于60 mL無水乙醇中，于60 ℃，400 r/min電磁攪拌30 min。將SA和碳二亞胺的混合無水乙醇溶液緩慢滴加到CSO的去離子水溶液中，于400 r/min電磁攪拌6 h。反應結(jié)束后，將反應產(chǎn)物以再生纖維素透析袋（分子量：3 500 Da，下同）透析48 h，持續(xù)換水除去水溶性副產(chǎn)物。透析后的反應產(chǎn)物凍干，然后以乙醇洗滌3次，除去未反應的SA。最后將反應產(chǎn)物以去離子水溶解，凍干，即得0.39 g的CSO-SA膠束。

2.1.2 PEG-CSO-SA膠束的制備 精密稱取CSO-SA 51.0 mg、mPEG 19.0 mg溶于40 mL去離子水中，探頭超聲（功率：400 W，工作2 s，停3 s）20次，室溫下400 r/min磁力攪拌過夜，終反應液置于再生纖維素透析袋中，以去離子水透析24 h，樣品凍干，即得0.18 g的PEG-CSO- SA膠束。

2.1.3 FA-PEG-CSO-SA膠束的制備 稱取1.2 mg FA，以10 mL無水DMSO溶解，再加入2.1 mg碳二亞胺，充分溶解反應4 h，得到FA活性酯的DMSO溶液。稱取20.0 mg PEG-CSO-SA溶于10 mL去離子水中，400 r/min磁力攪拌條件下緩慢加入FA活性酯的DMSO溶液，室溫下避光反應24 h。終反應液置于再生纖維素透析袋中，以去離子水透析72 h，透析液冷凍干燥，即得20.50 mg的FA-PEG-CSO-SA膠束。FA-PEG-CSO-SA的制備路線圖見圖1。

2.2 紅外光譜結(jié)構(gòu)表征

稱取CSO、SA、CSO-SA，PEG-CSO-SA以及FA- PEG-CSO-SA樣品各2.0 mg，與溴化鉀混勻研成粉末后壓制成片，測定紅外光譜圖，對聚合物膠束的特征官能團進行紅外光譜分析。CSO、SA、CSO-SA、PEG-CSO- SA和FA-PEG-CSO-SA的紅外光譜圖見圖2。

由圖2顯示，SA中的羧基與CSO的氨基形成酰胺鍵后，SA中羧酸的羰基由1 701.22 cm-1移至CSO-SA中酰胺鍵羰基1 631.30 cm-1，同時CSO-SA中還出現(xiàn)酰胺鍵的特征吸收峰1 401.70 cm-1和1 385.50 cm-1，表明CSO的氨基與SA的羧基發(fā)生了反應。與CSO-SA紅外光譜比較，在PEG-CSO-SA中，1 466.10 cm-1和1 426.40 cm-1為mPEG與CSO-SA中的氨基進行了席夫堿反應而產(chǎn)生的席夫堿鍵的吸收峰，表明mPEG已經(jīng)與CSO-SA發(fā)生了化學反應，得到了PEG-CSO-SA。在FA-PEG- CSO-SA紅外光譜中，除CSO-SA的酰胺鍵羰基吸收峰外，又出現(xiàn)了FA中的羧基與PEG-CSO-SA膠束中CSO上殘留的氨基反應所形成酰胺鍵的羰基吸收峰1 608.40 cm-1，表明FA已經(jīng)成功地連接在PEG-CSO-SA上，并得到FA-PEG-CSO-SA。

2.3 形態(tài)觀察

分別精密稱取CSO-SA、PEG-CSO-SA、FA-PEG- CSO-SA樣品各5.0 mg，溶于5 mL去離子水中，探頭超聲（功率：400 W，工作2 s，停3 s）30次，制備成樣品溶液。將樣品溶液滴于覆蓋有碳膜的銅網(wǎng)上，并以濾紙吸去多余的液體，以2%磷鎢酸染色并干燥，以透射電鏡觀察樣品的形態(tài)。CSO-SA、PEG-CSO-SA和FA-PEG- CSO-SA的透射電鏡圖見圖3。

由圖3顯示，CSO-SA、PEG-CSO-SA和FA-PEG- CSO-SA均呈橢圓形，且大小均勻、分散良好。

2.4 粒徑與Zeta電位檢測

取適量的CSO-SA、PEG-CSO-SA、FA-PEG-CSO-SA樣品，以去離子水溶解，探頭超聲（功率：400 W，工作2 s，停3 s）20次，以微粒粒度與表面電位測定儀測定各樣品的粒徑和Zeta電位。結(jié)果顯示，CSO-SA、PEG-CSO- SA、FA-PEG-CSO-SA的平均粒徑分別為（96.01±5.99）、（112.93±1.06）、（216.01±4.76） nm（n=3），Zeta電位分別為（39.30±1.75）、（38.03±2.91）、（15.17±2.10） mV（n=3），均符合膠束的粒徑要求。CSO-SA、PEG-CSO- SA和FA-PEG-CSO-SA的粒徑分布圖見圖4，Zeta電位分布圖見圖5。

2.5 載藥膠束的制備

稱取20 mg FA-PEG-CSO-SA膠束，加入20 mL去離子水，探頭超聲（功率：400 W，工作2 s，停3 s）20次。工作停后，加入含4 mg OST的DMSO溶液，室溫下400 ? ? r/min磁力攪拌，使藥物和膠束溶液混合均勻，產(chǎn)物以透析袋透析6 h，得到載藥膠束FA-PEG-CSO-SA/OST溶液，避光低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

2.6 載藥膠束包封率和載藥量的測定

2.6.1 色譜條件 色譜柱：Agilent C18（200 mm×4.6 mm，5 μm）;流動相：甲醇-0.5%甲酸（75 ∶ 25，V/V）;流速：1.0 mL/min;檢測波長：322 nm;柱溫：25 ℃;進樣量： ? 10 μL。

2.6.2 方法學考察 將300 μg/mL的OST對照品溶液，置于10 mL量瓶中，以流動相分別將其稀釋成系列質(zhì)量濃度的OST對照品溶液。按照“2.6.1”項下色譜條件進樣分析，以O(shè)ST的峰面積為縱坐標（y）、質(zhì)量濃度為橫坐標（x），繪制標準曲線。得標準曲線回歸方程為y=25.03x-1.513（r=0.999），OST質(zhì)量濃度在0.78～50.00 μg/mL范圍內(nèi)與峰面積呈良好的線性關(guān)系，精密度試驗的日內(nèi)RSD為1.05%（n=6），日間RSD為1.62%（n=3），準確度試驗的平均回收率為99.6%，RSD為0.19%（n=6），穩(wěn)定性（24 h）試驗的RSD為1.05%（n=8）。

2.6.3 測定方法與結(jié)果 稱取適量FA-PEG-CSO-SA/OST膠束，置于10 mL量瓶中，以適量甲醇超聲（功率：400 W，工作2 s，停3 s ，200次）溶解破乳，再按“2.6.1”項下色譜條件進樣，測定載藥膠束中OST的濃度，計算包封率和載藥量，包封率=OST的測得量/OST的加入量×100%，載藥量=OST的測得量/載藥膠束總量×100%。結(jié)果顯示，F(xiàn)A-PEG-CSO-SA/OST中OST的包封率為（84.47±2.07）%（n=3），載藥量為（16.01±0.90）%（n=3）。

2.7 體外抗腫瘤試驗

2.7.1 細胞培養(yǎng) 取HepG2細胞，置于含有10%胎牛血清的DMEM培養(yǎng)基中，于37 ℃、5%CO2培養(yǎng)箱中連續(xù)孵育，并以胰酶消化傳代。

2.7.2 細胞增殖檢測 采用MTT法檢測細胞增殖。取對數(shù)生長期的HepG2細胞，經(jīng)胰酶消化，制成單細胞懸液，以DMEM培養(yǎng)基稀釋，按細胞密度為5×104 mL-1將單細胞懸液接種于96孔培養(yǎng)板中，每孔90 μL，置于37 ℃、5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h。待細胞完全貼壁后，分別加入不同濃度的FA-PEG-CSO-SA膠束溶液（質(zhì)量濃度分別為7.8、15.6、31.3、62.5、125、250、500、1 000 ? ? ?μg/mL）、OST溶液和FA-PEG-CSO-SA/OST溶液（以O(shè)ST計，質(zhì)量濃度分別為2.0、13.0、6.0、12.0、24.0、48.0、96.0、192.0 μg/mL），以空白細胞為對照組，每組設(shè)3個復孔，放入含5%CO2培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng)48 h。取出，在避光條件下每孔加入10 μL MTT，繼續(xù)培養(yǎng)4 h，吸棄上清液，每孔加入200 μL DMSO，將培養(yǎng)板振蕩10 min，使藍紫色結(jié)晶物充分溶解，以酶標儀在570 nm波長處測定各孔光密度（OD），計算細胞抑制率=（1-OD給藥組/OD對照組）×100%。FA-PEG-CSO-SA 對HepG2細胞抑制率的結(jié)果見表1，OST溶液和FA-PEG-CSO-SA/OST對HepG2細胞抑制率和IC50的結(jié)果見表2。

由表1結(jié)果顯示，F(xiàn)A-PEG-CSO-SA膠束對HepG2細胞幾乎沒有抑制作用，各濃度的細胞抑制率均小于20%。由表2結(jié)果顯示，隨著OST質(zhì)量濃度的增加，OST溶液和FA-PEG-CSO-SA/OST對HepG2細胞的抑制作用逐漸增強;與相同濃度的OST比較，F(xiàn)A-PEG-CSO-SA/OST對HepG2細胞的抑制作用更強，F(xiàn)A-PEG-CSO-SA/OST的IC50明顯低于OST溶液。

3 討論

聚合物膠束由于具有獨特的核-殼結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為一種新型的靶向給藥載體，是由兩親性的聚合物在水溶性介質(zhì)中自發(fā)形成的[2-3]。膠束中的核可為難溶性藥物、蛋白質(zhì)和多肽類藥物提供儲庫，而親水性外膜則可進行各種理化性質(zhì)修飾，使其在體內(nèi)達到靶向分布、逃避巨噬細胞的吞噬并提高生物膜轉(zhuǎn)運的作用[4-5]。聚合物膠束可改善表面活性劑膠束的穩(wěn)定性以及克服其臨界膠束濃度高的缺點，減少藥物滲漏，以保證藥物能夠運送到體內(nèi)的靶部位。此外，膠束還可在其表面嫁接各種配體，在腫瘤部位特異性地釋放藥物以實現(xiàn)抗腫瘤藥物的主動靶向作用[6-7]。聚合物膠束還具有改變抗腫瘤藥物的細胞攝取途徑、亞細胞定位及克服腫瘤多藥耐藥等諸多優(yōu)點[8-9]，使其成為難溶性藥物理想的輸送系統(tǒng)。本研究選擇FA修飾聚合物膠束，是由于FA對FA受體具有高度的親和性，利用FA受體在腫瘤（如卵巢癌、乳腺癌、肝癌等）部位的過度表達而在正常組織低水平表達的特性實現(xiàn)抗腫瘤藥物的靶向輸送[10]。PEG可以改善載藥微粒在體內(nèi)的停留時間以及穩(wěn)定性[11]。連接PEG的聚合物既可以降低被免疫系統(tǒng)識別以及被蛋白酶降解的可能性，又可以降低網(wǎng)狀內(nèi)皮組織的清除率，同時PEG化可以增加聚合物的粒徑，從而降低藥物被腎過濾的可能性以及改變藥物在體內(nèi)的分布[12]。

蛇床子為傘形科植物蛇床Cnidium monnieri（L.） Cuss.的干燥成熟果實，為我國傳統(tǒng)中藥材，其中OST為其主要有效成分?，F(xiàn)代藥理學研究表明，OST具有抗炎、增強免疫、鎮(zhèn)靜、抗腫瘤、抗骨質(zhì)疏松、心血管保護以及保護肝臟等多種生物學活性[13-15]，藥理作用廣泛，具有良好的研究和開發(fā)前景。OST不溶于水和冷石油醚，溶于堿水、丙酮、甲醇、乙醇、氯仿、乙醚、乙酸乙酯，可溶于沸騰的石油醚[13]。本研究中之所以選擇OST為模型藥，不僅是因為其屬于難溶性藥物，同時也由于其價格便宜，且為具有抗腫瘤作用的中藥有效成分。

本研究成功制備了FA-PEG-CSO-SA，以O(shè)ST為模型藥考察發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)A-PEG-CSO-SA對OST的載藥能力較好，可提高OST對HepG2細胞的抑瘤作用。而在接下來的研究中，本課題組將對FA-PEG-CSO-SA的主動靶向性及體內(nèi)藥動學進行研究，考察其在體內(nèi)組織分布和吸收情況，以驗證該載藥系統(tǒng)的主動靶向性。

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（收稿日期：2019-06-25 修回日期：2019-09-12）

（編輯：鄒麗娟）