溶栓药物纳米凝胶制剂的制备及性能研究

This research takes rtPA(Recombinant Tissue Plasminogen Activator) as model protein and cross-linking point that reacts with polymer and forms nanogels, which can enhance the stability of proteins against enzyme degradation. Meanwhile the relationship between the three-dimensional structure and protein bioactivity will be studied by adjusting the polymer/rtPA three-dimensional network structure (cross-linking degree, the molecular weight of the polymer, etc.), to prepare bioactivity adjustable polymer /rtPA protein nanogels, then ultimately solving the conflict of improving stability and reducing protein activity in the process of protein modification. rtPA is the only thrombolytic drug approved by FDA for acute cerebrovascular disease by now. By considering the porous structure of thrombus, the study of matchment between thrombus structure and nanogels size will be aiso involved. Moreover, targeting groups will be introduced to the surface of the nanogel particles to improve their specificity, and nanogel effects will be investigated by rats thrombosis in vitro and in vivo. This project has significant meaning to understanding the relationship between the structure and the function of protein/polymer complex, and expected to provide a new protein preparation for ischemic stroke thrombolytic therapy.

本项目以重组组织型纤溶酶原激活剂(rtPA)为模型,提出以蛋白本身做为交联点，通过在高分子/rtPA间形成化学键构筑蛋白纳米凝胶，以提高蛋白抗酶水解的能力；同时通过调节高分子/rtPA间三维网络结构(交联度、聚合物分子量等)，研究其三维结构与蛋白功能性之间的关系，以制备活性可调的高分子/rtPA蛋白纳米凝胶，力争解决蛋白改性过程中提高稳定性与降低蛋白活性间的矛盾。rtPA是目前唯一经FDA认证治疗急性缺血性脑卒中的溶栓药物，考虑到血栓具有多孔的生理结构，本工作还将研究纳米凝胶与血栓多孔结构的尺寸匹配对溶栓的作用；此外，还将进一步在凝胶颗粒表面引入靶向基团提高其特异性，并通过大鼠体内外实验验证药物制剂的疗效性。因此，本项目对深入认识蛋白/高分子复合结构与其功能性的关系具有重要意义，有望为缺血性脑卒中溶栓治疗提供新的蛋白制剂。

本项目主要关注蛋白酶功能化的修饰。将PEG接枝于溶栓药物尿激酶，观察其体内外溶栓的效果，研究结果发现，大鼠急性缺血性脑卒中1小时后，缺血组织部分pH值在6.7到7.1之间，溶栓过程中，PEG-尿激酶有显著的保护血脑屏障的作用。.蛋白质内大部分的自由巯基都以二硫键的形式存在，在此基础上选用相对普适性的蛋白-人血清白蛋白，表面含有少量的自由巯基，本项目通过外界引入多自由巯基到蛋白质或多肽表面，与聚合物形成多二硫键连接的蛋白质-聚合物复合物，可通过外界的氧化还原条件来智能的控制蛋白药物的性质。此外，由于细胞内外的还原性不同，此方法对于蛋白质/多肽类药物在细胞内的药物控制释放，具有潜在应用价值。.此外我们也关注到，利用肿瘤细胞内特殊的弱酸微环境，以亚胺键为基础设计、合成对生理环境的微小变化敏感的化学结构，构筑对生理pH值具有响应性的水凝胶。亚胺键的形成与破坏具有可逆性，由此可以通过调节pH值实现凝胶的可注射性。同时，引入苯硼酸基葡萄糖敏感单元，构筑pH/葡萄糖双敏感水凝胶载体。在肿瘤弱酸性和高葡萄糖浓度环境中，凝胶的pH值和葡萄糖响应性有利于加快药物的释放速度，达到较好的治疗效果。

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