叶酸修饰壳聚糖在肿瘤靶向制剂中的研究进展（一）

癌症是叶酸全球第二大死亡原因，2018年全球癌症新发病例约有1810万例，修饰向制因癌症死亡960万例，壳聚相比于其他国家，糖肿我国癌症发病率、瘤靶死亡率居全球第一。剂中究进目前，叶酸癌症治疗最常见的修饰向制方法是化学治疗(化疗)，但其毒副作用大，壳聚易产生多药耐药性，糖肿对身体其他非癌变部位损伤严重。瘤靶聚合物纳米粒子作为药物载体的剂中究进靶向递送系统在肿瘤治疗和诊断具有里程碑意义。利用肿瘤组织中特异性过表达的叶酸分子标记物可以实现肿瘤靶向药物递送，如整合素、修饰向制叶酸受体、壳聚抗体、细胞黏附分子等。 

1壳聚糖及衍生物的性质和修饰

1．1壳聚糖 

几丁质(图1)又称甲壳素，是由N-乙酰-2-脱氧-2-氨基-D-葡萄糖以β-l，4-糖苷键连接而成的多糖，广泛存在于虾蟹等海洋甲壳类动物的外壳和真菌、藻类的细胞壁等。壳聚糖是甲壳素的脱乙酰化产物，是自然界中唯一的天然阳离子多糖。壳聚糖不溶于水和碱性溶液，可缓慢溶于稀酸溶液，形成黏稠透明的胶体溶液;其脱乙酰程度越高、相对分子质量越小，越易溶于水和稀酸溶液中。壳聚糖具有良好的生物相容性、黏附性、可降解性、成膜性，且无毒性，是一种优良的药物载体，广泛用于制备微米和纳米递药载体粒子。壳聚糖在水中可自组装成纳米尺寸的微球，因此被用作不同药物的潜在载体，例如小分子药物、多肽、蛋白质、DNA和肠胃外用药等。壳聚糖微粒包载的药物理化性质更加稳定;对于水溶性差的药物，壳聚糖包载可以提高其溶出速率和利用率。 

1．2羧甲基壳聚糖 

壳聚糖的C-2氨基和C-6羟基可作为活性位点进行化学修饰，这些基团可以很容易被不同种类的配体、官能团进行修饰形成各种衍生物，从而更广泛地扩展壳聚糖的应用领域，例如：季铵化、羧甲基化、硫醇化、烷基化、酯化等。壳聚糖的化学改性使其具有可控的溶解性、离子特性和亲水性等。羧甲基壳聚糖(carboxymethylchitosan，CMC)是壳聚糖的羧甲基衍生物，见图1。在壳聚糖结构中引入羧甲基能显著提高壳聚糖在中性和碱性pH值下的溶解度。由于形成羧酸盐、破坏壳聚糖的二级结构，降低了结晶度，使得CMC具有更好的水溶性。羧甲基壳聚糖在不同pH值环境下的水溶性受羧甲基化程度的控制，因此羧甲基壳聚糖具有较好的pH值敏感性。羧甲基壳聚糖会在羟基或氨基上发生取代，主要结构如图1所示，当取代度＜1时，羧甲基的取代主要是在羟基上;当取代度接近1和高于1时，才会同时在氨基上发生羧甲基取代，形成O，N-羧甲基壳聚糖。羧甲基壳聚糖在水性介质中具有自组装特性，使其在水中很容易形成纳米颗粒，因此在药物递送、生物成像和基因治疗应用方面显示出巨大的潜力。

1．3壳聚糖及其衍生物的修饰策略 

壳聚糖由于其无毒、生物相容性、可降解性、生物黏附性和阳离子特性，是一种极具潜力的药物载体。然而，壳聚糖在生理pH值(pH值＞6)下的不良溶解度及靶向特异性较低，使得其在生物医学中的单独应用受到限制。对壳聚糖进行化学修饰可以改变壳聚糖的物理化学性质，从而达到改善壳聚糖的溶解度、亲水性、亲脂性、靶向性，改变纳米粒子的粒径和Zeta电位等，使得壳聚糖衍生物具有更加广阔的应用空间。 

1．3．1叶酸修饰的壳聚糖衍生物 

解决壳聚糖靶向性不足最直接的策略是将具有靶向效应的分子化学键合到壳聚糖骨架上，例如抗体、激素、叶酸。由于叶酸受体在肿瘤细胞表面过表达，叶酸可通过受体介导的细胞内吞作用靶向进入肿瘤细胞，利用叶酸作为靶向配体可以将多种药物有效载荷传递到叶酸受体阳性细胞，从而增强细胞对药物的摄取。叶酸可通过羧基与壳聚糖的C-2位氨基进行共价结合，从而在壳聚糖骨架引入叶酸。叶酸修饰的壳聚糖可以在水中形成平均粒径为50～400nm、带有正电荷的纳米颗粒，可作为靶向载体将药物、基因等靶向递送到肿瘤组织，用于肿瘤的治疗或检测。相对于传统剂型和单独的壳聚糖纳米粒子，叶酸-壳聚糖可以显著增强肿瘤细胞对药物的摄取、增加药物在肿瘤组织中的浓度，克服耐药性，减少药物的用量、降低药物不良反应。类似地，叶酸修饰的羧甲基壳聚糖除了叶酸-壳聚糖具有的性质外，还具有一定的pH值敏感性和控释性。 

1．3．2功能基团修饰的叶酸-壳聚糖衍生物 

在叶酸修饰的壳聚糖衍生物中，叶酸的取代度一般＜10%，因此壳聚糖的C-2氨基和C-6羟基依然可作为活性位点进行化学修饰，从而对叶酸-壳聚糖衍生物进行进一步的改性(图2)。这些功能基团可以是亲水基团、疏水基团、磁性材料基团，可以是单一修饰也可以是组合修饰，不同的功能基团给予壳聚糖不同的性质，见表1。叶酸-壳聚糖衍生物经过功能基团的进一步修饰后，可以提高载药量、改变纳米粒子的粒径分布、赋予材料磁响应、温度敏感等特性，其结构修饰策略见图2。聚乙二醇修饰是增加叶酸-壳聚糖衍生物亲水性最常用的策略，聚乙二醇的修饰使得材料具有更好的溶解性和生物相容性，能更好地负载药物或者基因，提高肿瘤靶向传递效率。胆酸类、脂肪酸类通过羧基与C-6羟基进行共价结合，可提高叶酸-壳聚糖衍生物的疏水性;从而使材料在水中形成具有疏水内核的纳米粒子，可以更好地负载水溶性较差的药物，提高载药量。类似地，磁性材料、温敏材料、光敏材料、碳纳米管等功能基团均可通过化学键与叶酸-壳聚糖衍生物进行耦联，从而赋予壳聚糖磁响应、温敏、光敏、荧光等特性。 

2肿瘤靶向制剂应用

靶向制剂也被称为靶向给药系统，是近年来生物医学研究的重点。靶向制剂利用载体、配体和抗体等靶向特异性材料将药物专一性地导向于靶器官、靶组织，而对非靶组织几乎没有相互作用。靶向制剂可以减少药物的使用量，增加其生物利用度，降低药物毒副作用。按其作用机制，可以将其分为主动靶向制剂、被动靶向制剂和响应性靶向制剂。

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