四、纳米粒子作为药物载体的用途

（一）概述

使用纳米药物作为载体有很多优点：①载药微球作为异物而被巨噬细胞吞噬，到达分布集中的肝、脾、肺、骨髓、淋巴等靶部位；连接有配基、抗体、酶底物所在的靶部位。②到达靶部位的载药微球，可由于载体材料的种类或配比不同而具有不同的释药速度。调整载体材料种类或配比，可调整药物的释放速度，制备出具有缓释特性的载药微球。③由于载药微球的黏附性及小的粒径，既有利于局部用药时滞留性的增加，也有利于药物与肠壁的接触时间与接触面积，提高药物口服吸收的生物利用度。④可防止药物在胃酸性条件下水解，并能大大降低药物与胃蛋白酶等消化酶接触的机会，从而提高药物在胃肠道中的稳定性。⑤载药微球可以改变膜运转机制，增加药物对生物膜的透过性，有利于药物透皮吸收与细胞内药效发挥。

药物既可以通过物理包埋也可以通过化学键合的方式结合到聚合物纳米粒子中。载有药物的聚合物纳米粒子通常以胶体分散体的形式通过口服、经皮、皮下及肌内注射、动脉注射、静脉滴注和体腔黏膜吸附等给药方式进入人体。

制备聚合物纳米粒子的方法主要有以下3种：①单体聚合形成聚合物纳米粒子；②聚合物后分散形成纳米粒子；③结构规整的两亲性聚合物在水介质中自组装形成纳米粒子。

1.单体聚合制备的聚合物纳米粒子

聚氰基丙烯酸烷基酯（polyalkylcyanoacrylate，PACA）在人体内极易发生生物降解，且对许多组织具有生物相容性。制备聚氰基丙烯酸烷基酯纳米粒子采用的是阴离子引发的乳液聚合方法，通常以OH^-为引发剂，反应一般在酸性水介质中进行，常用的乳化剂有葡聚糖、乙二醇与丙二醇的嵌段共聚物和聚山梨酸酯等，具体制备过程见图13-4。当反应介质pH偏高时，OH^-浓度大，反应速度快，形成的PACA分子量低，以此作为给药载体材料进入人体后，降解速度太快，不利于药物缓释。因此聚合反应介质的pH通常控制在1.0～3.5范围内。

PACA纳米粒子载药的方式有两种：一是药物与单体一起加入，药物在聚合反应过程中被包埋在粒子内；二是聚合反应完成后，药物通过吸附进入粒子内部。有学者报道用吐温-80（Tween-80）作为乳化剂合成聚氰基丙烯酸丁酯纳米粒子，用于脑部靶向给药，可以透过人体血-脑屏障，进入中枢神经系统，对治疗阿尔茨海默病、脑肿瘤等脑部疾病有明显效果。

2.聚合物后分散形成的纳米粒子

脂肪族聚酯类聚合物，如 PLA、PLG、PLGA、PCL等，还有一些天然高分子，如白蛋白、壳聚糖、海藻酸盐等，它们具有良好的可生物降解性，现已被广泛用于给药载体。要把这些聚合物制成纳米粒子，通常采用后分散法。以下列举文献报道的具体方法：①溶剂蒸发法（solvent evaporation method）。聚合物和药物一起溶于二氯甲烷、氯仿或醋酸乙酯等有机溶剂中，再加到含有乳化剂的水体系中进行乳化，形成O/W型乳液，然后通过加温、减压或连续搅拌等方式把有机溶剂蒸发除去，最后形成聚合物纳米粒子的水分散体系。②自发乳化/溶剂扩散法（spontaneous emulsion/solvent diffusion method）。用亲水性有机溶剂（如丙酮、甲醇等）和疏水性有机溶剂（如二氯甲烷、氯仿等）形成的混合溶剂溶解聚合物和药物作为油相，分散在水中，由于亲水性有机溶剂会自动从油相扩散到水相，两相之间的界面会产生湍流，从而形成纳米粒子。动物实验证明，与直接用胰岛素水溶液给药相比，聚合物纳米粒子给药具有明显的降血糖效果，且持续时间长。

3.药用生物降解性合成高分子材料

一般来说，药物载体是由高分子材料来充当的，包括天然高分子材料和合成高分子材料。由于天然高分子载体材料不能完全适合应用要求，所以生物降解性合成高分子材料愈来愈受重视，近年来国内外生物降解性合成高分子材料主要是聚乳酸和聚己内酯，作为药物缓释载体。

（1）聚乳酸（PLA）：

PLA是一种具有优良的生物相容性和可生物降解的聚合物，是目前研究最多的聚酯类生物降解材料之一。聚乳酸无毒、无刺激性、无免疫原性并且生物相容性好，可安全用于体内，因此，被用作可生物降解的药物缓释载体，已经得到美国FDA的认可。

（2）聚己内酯（PCL）：

PCL是具有良好药物通透性能的高分子材料，在医学领域已经有广泛的应用。Pitt和Schindler早在20世纪70年代就提出PCL可用作药物控释载体，并对其药物通过性和生物降解性进行了系统研究。宋存先等研究了PCL在大鼠体内的降解情况，发现PCL的降解分两个阶段进行：第一个阶段为分子量不断下降但不发生形变和失重，起始分子量6.6万的PCL在体内可以完整保存2年；第二阶段是低分子量的PCL开始变为碎片并发生失重，最终降解物逐渐被有机体吸收和排泄而不蓄积于体内，因此可以用作体内的药物控制释放材料。

4.两个生物可降解纳米药物载体报道

实例一

南京医科大学基础医学院生物技术系姚俊博士，利用味精的原料——谷氨酸，为抗癌药物打造了一辆“好车”。这辆“车”既能运药，又能精确打击癌细胞，降低药物的毒副作用。该发明叫作“γ-聚谷氨酸纳米药物载体”，能让药物更易在病灶组织滞留、富集，慢慢发挥效应；“车内空间”也大，能装载更多药物，从而增加药物疗效，降低毒副作用，目前已获国家专利。在癌细胞的表面，有特定的抗体受体，可以用作药物靶点。找到相应的抗体，安装在“车”上，可以自动“定位”癌细胞，并运药至癌细胞，避免对正常细胞的“误伤”。

这辆“车”很智能，能对“路况”作出响应。例如，人体内各组织的环境pH各有差别，特别是肿瘤组织的pH一般低于正常组织。设定遇到特定pH环境时，再释放药物，从而可设计针对某器官或肿瘤的给药机制。在这辆“车”的制造过程中，还可设置多种“开关”和“触发按钮”，除了上述的pH，还可让它对温度、酶等因素也有不同响应。姚俊介绍说：“例如肝脏有一种特有的酶，谷氨酰转移酶（glutamyl transpeptadase，GGT），它具有切开‘车厢’卸载药物的本领，那么我们可由此设计针对肝脏组织的给药系统。”由于原料易于获得，工艺绿色，可通过微生物发酵大规模制备γ-聚谷氨酸。而且，由于载体材料由谷氨酸单体组成，能被机体吸收、代谢和排泄，不易产生积蓄和毒副作用。

实例二

　湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室主任谭蔚泓带领课题组，研发出一种能向肿瘤细胞靶向输送大量抗癌药物的DNA“纳米火车”，其不仅可提高抗癌药物的靶向性，减少药物的毒副作用，还可大大增加药物的携带量。相关成果发表于《美国国家科学院院刊》。据了解，这种“纳米火车”的 “车体”由多条DNA短单链通过分子自组装而成，宽3～5nm，长度可视需要增减。其整体结构十分简单，三维结构形似火车。它的“火车头”由核酸适配体构成，可与某种特定癌细胞的膜蛋白结合，为给药系统提供“方向”和“动力”；通过分子自组装形成的DNA结构则构成了一节一节的高容量“车厢”，用于装载抗癌药物分子或其他生物试剂，比如可装载荧光成像试剂，对整个过程进行实时监测。

该“纳米火车”可大幅提高抗癌药物的携带量。由于传统给药系统是“一个萝卜一个坑”，一次往往只能携带一个药物分子，不足以杀死癌细胞。采用“火车”式设计，则可一次性携带300～1 000个药物分子。这有助于缩短患者的治疗周期，降低治疗成本。同时，由于核酸适配体可与目标物质或细胞高特异性地结合，由它构成的“火车头”可精准地将药物输送至癌变区域，从而避免对正常细胞的“误伤”，精准性大大高于传统的化学抗癌药物。此外，由于整列“火车”由生物分子组成，不存在传统的无机或高分子材料在生物体内难降解的问题，从而减少了对人体潜在的毒副作用。谭蔚泓透露说，该团队已针对白血病、肺癌、乳腺癌、胰腺癌和肝癌等癌细胞的特有生物标志物，筛选出不同的核酸适配体。这意味着运用“纳米火车”成果，将来还有望开发出一次靶向不同类型癌症的“多弹头”药物。

5.高分子纳米药物载体系统

目前，人们已经成功研制尺寸在1～1 000nm的多种形态的高分子纳米药物，如高分子纳米微球、高分子纳米凝胶、高分子蛋白复合物、高分子纳米囊泡、树枝状大分子载体等（图13-5）。

与其他胶体载体相比，聚合物纳米颗粒在与生物体液接触时稳定性更高，它们的聚合物性质可控，可实现持续的药物释放。它们有非常好的理化性质，如大小、表面电位、亲水-疏水平衡等。基于这个原因，聚合物纳米颗粒可作为潜在的药物载体用于生物活性成分，如抗肿瘤药物、疫苗、寡核苷酸、肽等。

（二）纳米载体治疗作用靶向治疗癌症/肿瘤

生物可降解聚合物纳米载体（例如胶束和囊泡）在药物和蛋白质的控制和释放领域展现了广阔的应用前景。

理想的纳米靶向药物释放系统应该能够在血液中保持稳定，具有较长的循环时间，其通过主动或被动靶向方式富集到肿瘤组织后，可被肿瘤细胞高效内吞，在肿瘤细胞内载体会快速分解、快速释放药物，实现肿瘤特异性高效治疗，同时降低药物的毒副作用。

癌症/肿瘤的靶向治疗（含纳米载体技术）见图13-6。

（三）纳米聚合物胶束载体

自20世纪90年代以来，基于聚合物的药物传递系统就被作为治疗人类重大疾病的有效手段开始研究，包括聚合物胶束、脂质体、纳米球、纳米囊等，被统称为纳米药物。其粒径可能超过100nm，但通常应小于500nm。作为一种新型的载体，聚合物胶束具有载药范围广、结构稳定、组织渗透性优良、体内滞留时间长、能使药物有效地到达靶点等特点，是很有发展前景的药物载体。

1.自聚集胶束

把两亲性聚合物溶解到水中，当浓度高于临界胶束浓度（critical micelle concentration，CMC）和临界胶束温度（critical micelle temperature，CMT）时，可自聚集形成纳米聚集体，即自聚集聚合物胶束。疏水链段之间由于疏水相互作用而聚集形成粒子的内核，外壳则由亲水链段形成刷状结构，这些亲水链段通常具有生物相容性并对粒子分散在水中起立体稳定作用，在亲水链段末端还可引入具有靶向功能的组分。在水中溶解度低的两亲性聚合物也可以先溶解在有机溶剂中，然后在水性缓冲液中透析。

两亲性二嵌段（亲水-疏水）或三嵌段（亲水-疏水-亲水）共聚物最常用于制备自聚集聚合物胶束用于药物的传输，也有应用接枝聚合物的报道（图13-7）。亲水性嵌段通常由聚乙二醇（PEG）或聚氧乙烯（PEO）组成，疏水性嵌段的选择主要取决于药物与疏水核的相容性和胶束的动力学稳定性，组成二嵌段共聚物疏水嵌段，如聚-L-氨基酸；L-生物可降解聚酯，包括聚乙醇酸、聚-D-乳酸、聚-D，L-乳酸、乳酸/乙醇酸共聚物和聚-ε-己内酯；磷脂/长链脂肪酸；组成三嵌段共聚物的疏水嵌段如聚氧丙烯。

当嵌段共聚物胶束化形成的纳米粒子用于给药载体时，其特点是内核载药量大，在人体内分布主要由粒子大小和粒子表面性质决定，与内核包裹的药物无关。与小分子表面活性剂相比，聚合物的临界胶束浓度（CMC）很低，在水溶液中离解速度慢，因此药物可在载体内停留较长时间，保证有足够量的药物到达人体病灶部位。

Kataoka等为了把抗癌药物多柔比星用聚合物纳米粒子作为载体输送到肿瘤细胞，他们首先合成出PEG与聚天冬氨酸（polyaspartic acid，PAsp）的嵌段共聚物（PEG-PAsp），然后利用PAsp链段上的羧基与多柔比星（DOX）分子上的伯氨基发生缩合反应，就可以通过化学结合的方式把DOX连接到PAsp链段的侧链上（图13-8）。

为获得具有靶向功能的聚合物纳米粒子，在合成两亲性嵌段共聚物时，常在亲水链段端基引入可反应性基团，如缩醛基。类似的，还可以把糖基固定在聚合物粒子表面，作为具有特异性识别功能的组分。如果接枝共聚物是由疏水的骨架链和亲水的支链构成，该接枝共聚物分散在水中就会自组装形成具有核壳结构的纳米粒子（图13-9），粒子内核由疏水骨架链组成，而外壳则是亲水的支链。

一方面，像多肽、蛋白类亲水性较强的生物大分子药物很难通过口服而被胃肠道吸收，是由于生物大分子药物易被胃肠道中的酶分解，稳定性差；另一方面是由于肠道表面黏膜是亲脂性的，水溶性好和极性高的药物很难透过。如果采用上述接枝共聚物形成的纳米粒子作为给药载体，由于粒子表面存在大量离子基团或亲水基团，亲水性药物通过静电相互作用或氢键作用结合在粒子表面，载有药物的粒子可以吸附在肠道黏膜上，释放药物进入上皮细胞，并最终到达毛细血管（图13-10）。

2.单分子胶束

单分子胶束从形貌上类似于自聚集胶束，但由单一的聚合物分子组成，该聚合物分子通过共价键和两亲链链接。例如，取决于它们的结构和组成，共聚物可能具有星状或树枝状结构，这些共聚物可能会聚集形成多分子，或以单分子胶束形式存在。树枝状大分子被广泛用作制备单分子胶束的嵌段，因为它们高度支化，具有明确的球状形态而且表面功能可控。树枝状的核可包载各种药物分子。但是，由于在树枝状聚合物合成过程中的结构限制，以及树枝状聚合物的相对紧凑的结构，这种胶束的载药能力是有限的。为增加载药量，可用疏水嵌段修饰树枝状的内核，然后再附加上PEO链。研究表明，这些单分子胶束可以包封疏水性药物依托泊苷，而且载药量较高。

（四）聚合物复合物作为抗癌纳米药物

随着生命科学和高分子科学的发展，两种学科的联系和交叉越来越密切。众多的低毒或无毒的高分子材料被应用到药物研发领域，高分子材料已逐渐由辅助作用向主导地位转变，形成具有特征的高分子药物，为药物的发展提供了更为广阔的空间。一些传统的小分子药物和蛋白类药物，以抗肿瘤药物为例，如紫杉醇、喜树碱、L-天门冬酰胺酶等，具有优良的抗肿瘤活性，但由于水溶性差、毒性高、在人体内易被酶代谢失活等不足，使这些药物在临床应用中受到了一定的限制。高分子耦联药物的出现，为这些药物的临床应用带来了新的契机。

1.高分子耦联药物

根据药代动力学以及载体药物的设计思想，Ringsdorf教授首次提出高分子耦联药物的模型。Ringsdorf教授认为，对于一个具有生物活性的高分子耦联药物，其结构至少应由3个不同的功能单元所组成：①高分子聚合物部分，使得整个体系可溶，所选聚合物对人体无毒或低毒。②药物部分，用于治疗特定疾病。③具有靶向或透膜作用的功能部分，用于将药物运送到病变部位。

高分子耦联药物的优点可以归纳为以下4点：①药物与高分子耦联后，药物可被高分子链缠绕包裹，从而可避免药物达到作用部位前就被人体内的一些酶代谢、失活，高分子链对药物起到保护作用。②用水溶性高分子修饰难溶性药物，可改善药物的水溶性，达到增溶的目的。③高分子药物在血液循环中是稳定的，且不能自由穿越细胞壁，这使得高分子耦联药物在血液循环中停留的时间有所延长，延长了药物的作用时间。④高分子耦联药物能在特定组织部位或细胞内释放药物。目前高分子耦联抗肿瘤药物是该研究领域的热点，这类高分子药物只能通过肿瘤组织所特有的血管裂隙才能进入组织间，再通过胞吞作用被细胞摄取，使药物能较多地富集在肿瘤组织处，起到一种被动靶向的作用。

2.蛋白类高分子耦联抗肿瘤药物

首次应用于肿瘤治疗的高分子药物是以高分子-蛋白耦联药物的形式出现的。1990年初，新抑癌蛋白耦联苯乙烯-马来酸共聚物（novel tumor suppressor protein coupled with styrene-maleic acid copolymer，SMANCS）和聚乙二醇（PEG）修饰蛋白在临床中的应用，标志着一类新型抗肿瘤药物的出现。目前，高分子-蛋白耦联药物在化疗过程中多作为一种辅助手段，但对其本身的抗肿瘤研究也在进行当中。已上市或进入临床试验阶段的高分子-蛋白耦联药物见表13-2。

（1）新抑癌蛋白耦联苯乙烯-马来酸共聚物（SMANCS）：

新抑癌蛋白（new tumor suppressor protein，NCS）是一种活性很强的抗肿瘤蛋白，在纳摩尔浓度级有效，但 NCS毒性很大，主要是骨髓抑制，而且生物半衰期很短，严重限制了它的临床应用。苯乙烯-马来酸共聚物（styrene-maleic acid copolymer，SMA）与NCS的载体药物可大大延长NCS的生物半衰期，同时，它能特异地载运NCS进入肝癌细胞中。在SMANCS的首次临床研究中，研究人员对44例患者进行了治疗观察，将 SMANCS溶于油性淋巴闪烁试剂后注入患者体内，通过X线放射显影观察到SMANCS在肿瘤部位富集明显，86%的患者体内α-胎蛋白（肝癌细胞的生物标记物）浓度显著降低，96%的患者肿瘤组织体积明显缩小。经临床证明SMANCS适用于大多数肝癌患者，患者在给药一周后病情明显减轻。SMANCS于1994年在日本上市，用于晚期和复发性肝癌的治疗。

（2）PEG修饰蛋白：

PEG是中性、无毒、两亲性的聚合物，主要分为线性结构 （相对分子质量5×10³～30×10³）和支化的链状结构（相对分子质量40×10³～600×10³）。 由于 PEG的无毒特性及良好的生物相容性和血液相容性，使之成为一种被广泛应用的生物修饰材料，也是被美国食品药品监督管理局（FDA）批准的、极少数能作为体内注射药用的合成聚合物之一。

PEG修饰蛋白质、多肽类药物，可以延长药物的半衰期、降低免疫原性，同时最大限度地保留其生物活性。自1991年第一个用PEG修饰的蛋白药物 PEG-腺苷脱氨酶（PEG-adenosine deaminase，PEG-ADA）被FDA批准上市后，许多国际知名制药公司，如 Enzon、Schering Plough、Roche、Amgem 等，积极推进PEG修饰蛋白质、多肽类药物的技术。

1）PEG-天门冬酰胺酶（PEG-L-asparaginase, PEG-L-ASP）：

L-ASP是一种有效的抗肿瘤药物，能够催化L-天冬酰胺（肿瘤生长所需氨基酸之一）水解成为L-天冬氨酸，将它与其他化疗药物联合应用是治疗白血病的一种常用方法。但由于L-ASP是从大肠埃希菌中提纯出来的，且在血液中的存留时间很短，需要长期接受治疗的白血病患者极易发生免疫反应。经PEG修饰后，L-ASP的免疫原性显著降低，血浆半衰期从20小时增加到357小时。PEG-L-ASP（oncaspar）于1994年上市，是第二个被批准上市的PEG修饰的蛋白药物，用于治疗急性淋巴性白血病和恶性黑色素瘤。

2）PEG-粒细胞集落刺激因子（PEG-granulocyte colony stimulating factor, PEG-GCSF）：

GCSF 可诱导造血干细胞的增殖和分化，导致血液中的中性粒细胞数目增加，另外它还能刺激成熟中性粒细胞从骨髓中释放并激活中性粒细胞的功能，常用于治疗因化疗或先天原因导致的血液中中性粒细胞减少症。PEG-GCS于2002年上市，它是将相对分子质量200×10³的mPEG共价耦联在重组人粒细胞集落刺激因子（recombinant human granulocyte colony stimulating factor，rhGCSF）的 N 末端氨基，其体内半衰期比rhGCSF延长10倍。临床上用于治疗由化疗引起的中性粒细胞减少症，每个化疗周期只需皮下注射一次6mg，即能达到rhGCSF每天注射的治疗效果。

3）PEG-干扰素（PEG-Interferon, PEG-IFN-α）：

IFN-α是一类能提高机体免疫力的细胞因子，具有抗病毒、抗肿瘤作用。目前IFN-α主要作为肿瘤、慢性病毒性肝炎等疾病的治疗剂，其疗效和安全性得到了广泛的认同。与未经PEG修饰的IFN-α相比，PEG-IFN-α的半衰期延长，毒性降低，免疫原性减弱，副作用减少，蛋白水解减少，生物活性相对提高。2000年，欧洲联盟批准了先灵葆雅公司的PEG-IFN-α 2b上市，这是世界范围内第一个PEG化的干扰素产品。2002年，罗氏公司的PEGIFN-α 2a被FDA批准上市。这两种药物主要用于慢性病毒性肝炎的治疗，对肿瘤（如神经胶质瘤和转移性黑色素瘤）的治疗研究正在进行中。

4）PEG-白介素2（PEG-Interleukin 2, PEG-IL-2）：

IL-2是一个糖基化的淋巴因子，它能促进T淋巴细胞增殖，并激活淋巴因子，是目前免疫疗法中重要的细胞因子。但其水溶性差、生物活性不稳定、血浆半衰期短，影响了它的疗效。基因工程菌株生产的重组IL-2（rIL-2）是非糖基化蛋白，但生物活性与天然IL-2相当。研究者发现，用PEG修饰rIL-2后，其溶解度增加，血浆半衰期延长。在小鼠实验中，PEG-rIL-2明显延长了肝癌腹水小鼠的生存期，并明显抑制了肝癌细胞向肺部转移。

3.小分子类高分子耦联抗肿瘤药物

多柔比星、紫杉醇、喜树碱等小分子药物在抗肿瘤治疗中具有重要的地位，但是这些小分子药物在治疗过程中对肿瘤组织缺乏特异选择性，对正常组织的毒副作用较大。此外，水溶性不好、体内的不稳定性和剂量限制性毒性等不足也限制了该类药物的应用。因此，研究者将这类小分子药物通过可解离的化学键连接到高分子上，制成高分子耦联药物，以改善药物的溶解性，提高药物对肿瘤组织的靶向性，减少药物毒性和免疫原性等。目前，常用于耦联小分子药物的聚合物主要有N-（2-羟丙基）甲基丙烯酰胺[N-（2-hydroxypropyl）methacrylamide，HPMA]、聚L-谷氨酸 （poly-L-glutamic acid，PG）、聚乙二醇（PEG）等。

（1）N-（2-羟丙基）甲基丙烯酰胺类（HPMA）：

HPMA的水溶性好、油/水分配系数接近1、稳定性较高，有较好的生物相容性，且易于连接到糖基和抗体上。药物可以直接或通过小肽片段间接连接到HPMA上，在药物进入人体后，通过溶酶体蛋白酶降解聚合物的侧链或小肽片段，从而释放药物。HPMA的不足是不能在人体内被酶降解，属于非生物降解聚合物。目前，进入临床Ⅰ/Ⅱ期的HPMA-抗肿瘤药物主要有 HPMA-多柔比星 （PK1，FCE28068）、HPMA-氨基半乳糖-多柔比星（PK2，FCE28069）、HPMA-抗体-多柔比星、HPMA-紫杉醇（PNU166945）、HPMA-喜树碱 （PNU166148）、HPMA-铂酸盐 （AP5280）等。

PK1对多种癌症都有不错的治疗效果，尤其是对肺癌和乳腺癌的疗效较为显著，而其毒性较多柔比星小很多。在小鼠实验中，研究人员发现多柔比星在肿瘤细胞中的含量较正常组织高近70倍，而且小鼠对这种高分子药物的耐药剂量也是多柔比星的10倍左右。目前，在Ⅱ期临床研究中，PK1在乳腺癌和非小细胞型肺癌的治疗中显示出了较好的活性。

PK1本身并不具有肝靶向性，但临床前研究显示，在 HPMA共聚物分子上增加氨基半乳糖结构后，可显著提高药物的肝靶向。PK2是目前临床研究中唯一具有靶向配体的高分子耦联药物（图13-11），它是通过模拟无唾液酸蛋白酶 （asialoglycoprotein，ASGP）的结构，靶向肝细胞和肝癌细胞上的ASGP受体，用于原发性肝细胞癌和转移性肝癌的治疗。研究者在PK2的Ⅰ/Ⅱ期临床研究中发现，PK2经静脉注射给药24小时后，在肝部蓄积量可达到给药剂量的15%～20%，在肝肿瘤组织中的多柔比星含量是应用多柔比星单体治疗时的12～50倍，表明连有氨基半乳糖的PK2具有肝靶向性。

（2）聚L-谷氨酸类（PG）：

PG是无毒性的高分子聚合物，对人类、家兔和豚鼠没有免疫原性，具有生物可降解性，在溶酶体半胱氨酸蛋白酶，尤其是组织蛋白酶B的作用下降解成单体L-谷氨酸，主要经肾排出。目前，进入Ⅰ/Ⅱ期临床研究的PG-抗肿瘤药物主要为 PG-紫杉醇（PG-paclitaxel，PG-TXL，CT2103）和 PG-喜树碱（PG-camptothecin，PG-CPT，CT-2106）。

PG-TXL是最早进入临床试验的PG类高分子耦联药物，结构见图13-12，其溶解度比紫杉醇提高80 000倍，而且明显地减少了系统毒性、提高了抗肿瘤疗效。在用放射性元素[³H]标记[³H]PG-TXL、PG-[³H]TXL和[³H]TXL的细胞吸收试验中发现，PG-TXL可在肿瘤细胞附近持久释放TXL，显著延长了吸收时间。药代动力学数据显示，PG-TXL的血浆半衰期也明显延长。在PG-TXL的Ⅰ/Ⅱ期临床研究中，研究者发现PG-TXL对一些化疗无效的患者也有疗效。小鼠实验也证明PG-TXL对卵巢癌、乳腺癌治疗的效果比紫杉醇单体好。

喜树碱是拓扑异构酶Ⅰ的抑制剂，是重要的抗肿瘤药物，对于治疗顽固性结肠癌、肺癌和卵巢癌有良好的效果。然而，同紫杉烷类药物一样，喜树碱的水溶性极差，毒副作用明显。Singe等发现喜树碱（CPT）可通过自身的功能性基团 （20-OH）或者通过连接中间体与PG的羧基相连，所形成的PG-CPT水溶性明显增加，并且体内稳定性显著提高。临床前研究的数据显示，应用PG-CPT时，注射剂量增加到喜树碱单体治疗安全剂量的4倍时，都未显示出剂量限制性毒性。在一些动物模型中，PG-CPT单用或与5-氟尿嘧啶联合用药，都显示出很好的抗肿瘤活性。

（3）聚乙二醇类（PEG）：

鉴于PEG在蛋白类药物中的成功应用，小分子药物进行PEG修饰也越来越多。经PEG修饰能够显著改善难溶药物的水溶性，而且由于增强通透保留（enhanced permeability retention，EPR）效应，很多PEG-抗肿瘤药物能够被动靶向肿瘤组织。美国恩佐公司选用PEG-喜树碱复合物作为Ⅰ期药代动力学和安全性试验的测试物。喜树碱与PEG结合后，不仅溶解度提高，而且内酯环结构得到稳定。研究显示，PEG-CPT能明显延长喜树碱在体内的存留时间，半衰期>72小时。目前，PEG-CPT开始进入Ⅱ期临床研究，主要用于对小细胞肺癌的治疗。

（五）微凝胶/纳米凝胶交联聚合物颗粒在药物传输系统中的研究

纳米水凝胶是一种水溶胀性的、具有交联结构的亲水纳米高分子材料，因其含水量高、溶胀快、生物兼容性好等优点得到广泛研究及应用。纳米水凝胶，作为一种药物传递载体，主要应用于易被生物酶类降解、生物半衰期短的多肽、蛋白质及核酸类等生物大分子药物的口服给药或注射给药。“智能纳米水凝胶”可以响应环境的微小变化而发生可逆性相变，实现药物在体内的定点、定时、定量释放，从而减少用药次数、提高药物疗效、降低患者用药成本、减少药物的不良反应。

制备方法：光刻和微成型方法、微流体法、生物聚合法[水包油（O/W）乳化异构方法、水均相凝胶化法、喷雾干燥法、葡聚糖的化学交联]、非均相自由基聚合、异构控制/活性自由基聚合。