基本信息
- 项目名称：
- 基于树枝形分子的纳米药物输送载体的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 树枝形分子作为纳米药物载体具有巨大应用潜力；然而要使这些人工合成大分子材料最终走上临床，还需进行深入的剂型设计及载体优化研究。本作品以抗凝血剂肝素钠为例，通过研究肝素钠与树枝形分子的主客体相互作用，分析得到稳定的潜在药物给药剂型，为发展肝素钠基于树枝形分子的安全高效的新药物剂型奠定了基础；同时鉴于传统聚酰胺-胺树枝形分子的缺陷，本作品从智能响应性着手对树枝形分子药物载体进行了发展与优化。
- 详细介绍：
- 树枝形分子是一类具有低分散度、可控的分子质量及纳米尺寸以及大量多种表面官能团的人工合成超支化大分子材料。由于其独特的理化性质，近年来树枝形分子在纳米医药尤其是药物输送系统设计优化领域受到了越来越多的关注。 然而要使这些人工合成大分子材料最终走上临床应用，仍需进行深入的剂型设计及载体优化研究工作。本作品以抗凝血剂肝素钠为例，通过探讨树枝形分子/肝素钠复合物的主客体相互作用规律，分析得到了稳定的潜在药物给药新剂型，为发展肝素钠基于树枝形分子的安全高效的新药物剂型奠定了基础，同时研究中所使用的方法对今后有关树枝形分子/药物分子系统相互作用的研究工作也具有一定的借鉴意义；另外，通过探讨二硫键为核的树枝形分子对不同还原剂的刺激响应性，并以此为基础研究其对药物分子的还原响应释放能力，从智能性方面着手对树枝形分子纳米药物载体进行了优化与发展。 总的来说，本作品关于树枝形分子纳米药物剂型设计及载体优化的研究工作为发展基于树枝形分子的纳米药物输送系统做出了贡献。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 树枝形分子是一类具有巨大应用潜力的药物载体，然而这些人工合成大分子材料要想最终走上临床，还需进行深入的剂型设计及载体优化研究。本作品以抗凝血剂肝素钠为例，通过探讨树枝形分子/肝素钠复合物的主客体相互作用规律，得到了稳定的潜在药物剂型；另外，通过探讨二硫键为核的树枝形分子对不同还原剂的刺激响应性，并基于此研究其对药物分子的还原响应释放能力，从智能性着手对树枝形分子药物载体进行了优化与发展。
科学性、先进性及独特之处
- 本作品以肝素钠为例，详细研究了树枝形分子/药物分子（肝素钠）复合物的主客体相互作用规律，并以此为基础分析得到了一种潜在的肝素钠稳定给药剂型。 同时本作品从智能性方面着手对树枝形分子纳米药物载体进行了优化与发展，探讨了二硫键为核的树枝形分子对不同还原剂的刺激响应性，并以此为基础研究了其对药物分子的还原响应释放能力。
应用价值和现实意义
- 对树枝形分子与肝素钠的相互作用的研究，填补了当前有关肝素钠/树枝形分子复合物理化信息的空白，为进一步发展肝素钠的更加高效安全的药物剂型奠定了基础。同时研究中所采用的方法对有关树枝形分子/药物分子相互作用的研究工作也具有普遍的借鉴意义。 鉴于传统树枝形分子的诸多缺陷，从智能性方面着手的优化工作为使树枝形分子纳米药物载体能够早日造福人类健康做出了贡献。
学术论文摘要
- 论文一：基于树枝形分子的抗凝血药物肝素钠的给药剂型设计 通过运用等温量热滴定技术、多种核磁共振技术以及原子力显微镜技术等探究了传统的聚酰胺-胺 (PAMAM) 树枝形分子与抗凝血药物肝素钠之间的相互作用。实验发现肝素钠与PAMAM树枝形分子在摩尔比0.5到1.2阶段形成的复合物是一种潜在有效的非侵入式肝素钠药物给药剂型。 论文二：通过核磁共振方法研究还原敏感型树枝形分子的刺激响应性 本文研究了二硫键为核的PAMAM树枝形分子对于不同还原剂(VC、NaHSO3、DTT)的刺激响应性。并通过NOE 核磁实验研究了二硫键为核的PAMAM树枝形分子对内部装载的客体药物分子的还原响应释放能力。结果显示，这种新型树枝形分子是一种潜在的刺激响应型纳米药物载体。
获奖情况
- 与本作品相关的两篇论文发表在了国际高水平刊物Journal of Physical Chemistry B上，该刊物为SCI Top Journal，美国化学会出版，2009年影响因子为3.471 （1）Insights into the Design of Formulations for Noninvasive Delivery of Heparin Revealed by Isothermal Titration Calorimetry and NMR Studies （Journal of Physical Chemistry B，2010, 114 (34), 11017-11026）申报人为论文第一作者 （2）Stimuli Response of Reduction-Sensitive Dendrimers Revealed by Diffusion and NOE NMR Studies（Journal of Physical Chemistry B，2011, 115（14）：3777-3783）申报人为论文第一作者
鉴定结果
- 论文一“I strongly recommend its publication” 论文二“I would recommend publication without alteration.”
参考文献
- (1)Mintzer M.A.; Grinstaff M.W. Chem. Soc. Rev. 2011, 40: 173. (2)Pavan G.M.; Danani A.; Pricl S.; Smith D.K. Journal of the American Chemical Society 2009, 131: 9686. (3)Astruc D.; Boisselier E.; Ornelas C. Chemical Reviews 2010, 110(4), 1857. (4)Kaminskas L.M.; Kelly B.D.; McLeod V.M.; Boyd B.J.; Krippner G.Y.; Williams E.D.; Porter C.J. Molecular Pharmaceutics 2009, 6, 1190. (5)Medina S.H.; El-Sayed M.E. Chemical Reviews 2009,109, 3141. (6) Tekade R.K.; Kumar P.V.; Jain N.K. Chemical Reviews 2009, 109, 49. (7) Menjoge A.R.; Kannan R.M.; Tomalia D.A. Drug Discovery Today 2010, 15(5-6), 171. (8) Cheng Y.Y.; Zhao L.B.; Li Y.W.; Xu T.W. Chemical Society Reviews 2010, 40, 2673. (9) Bai, S.; Ahsan, F. Pharm. Res. 2008, 26, 539. (10) Zhao L.B.; Wu Q.L.; Cheng Y.Y.; Zhang J.H.; Wu J.H.; Xu T.W. Journal of the American Chemical Society 2010, 132(38), 13182.
同类课题研究水平概述
- 树枝形分子是一类具有纳米尺寸、低分散度、可控的分子质量以及大量多种表面官能团的人工合成超支化大分子。其独特的物理化学性质使得其在纳米医药尤其是药物输送系统设计优化领域得到了越来越多的关注。开展关于树枝形分子的新型药物输送载体以及相应药物新剂型的设计研究工作，对发展高效、低毒、可控缓释的新型纳米药物输送系统有着重要的理论与现实意义。 第一部分: 肝素钠/树枝形分子给药剂型研究 肝素钠已有超过80年的治疗血栓患者的临床使用经验。在使用中，该药物受到药效、用药安全等诸多问题的限制；同时临床上所使用的注射给药方式也不为病人所乐意接受。如何发展肝素钠的更加安全高效的非侵入性给药方式治疗血栓仍然是一个亟待解决的问题。 最近，有研究将树枝形分子用来作为非侵入性输送肝素钠的药物载体。研究表明树枝形分子/肝素钠复合物有着增强了的穿透粘膜能力以及抗凝血效果。然而，当前有关树枝形分子/肝素钠复合物的物理化学结构信息却非常有限，而这在设计肝素钠的更加安全有效稳定的给药剂型及配方优化中具有重要意义。 第二部分: 还原敏感型树枝形分子刺激响应性的研究 刺激响应性高分子是一类会随着特殊环境变化而发生巨大自身理化性质变化的智能材料。在过去十年，这些智能高分子在诸多领域吸引了越来越多的关注。由于细胞内外氧化还原环境不同，还原敏感型材料相比于其他材料更加适合于用作细胞内的药物靶向载体。 具有还原响应性的二硫键为核的PAMAM树枝形分子最先由Tomalia于2003年合成。树枝形结构以及还原敏感特性在这种新型树枝形分子上的结合使得它可以作为一种潜在的还原响应性药物输送载体。因此，研究二硫键为核的PAMAM树枝形分子的还原刺激响应性，对于将这种树枝形分子应用于设计刺激响应性靶向纳米药物输送载体具有重要的意义。
