中科院西北特色植物资源化学重点实验室/甘肃省天然药物重点实验室知识库

碳纳米管（CNTs）具有独特的细胞穿透能力，表面可以方便的进行功能化，具有良好的药物负载和释放能力，是一种备受关注的药物及生物分子输送载体。O-羧甲基壳聚糖（OMCS）作为天然多糖壳聚糖的羧甲基化产物，水溶性得到很大的提高，而且具有比壳聚糖更好的抗菌性，生物可降解性和生物相容性，安全无毒，是一种具有应用前景的药物载体材料。姜黄素（Cur）是从姜黄中提取的一种天然多酚，具有多种药理活性，但其水溶性较差，生物利用度较低，限制了它的临床应用。因此本文借助多壁碳纳米管（MWCNTs）和OMCS 作为Cur 的药物载体，以解决Cur 的水溶性差和生物利用度低的问题。
1. 以OMCS 对MWCNTs 进行非共价功能化修饰，提高MWCNTs 的水溶性和生物相容性，并对OMCS 共价连接乳糖（LA）分子，使MWCNTs 载体具有肝靶向能力。然后将Cur 分子非共价吸附到功能化的MWCNTs 表面，最终制备了具有肝靶向能力， 并负载了Cur 的MWCNTs 药物输送系统，即MWCNTs-COOH/OMCS/Cur 和MWCNTs-COOH/OMCS-LA/Cur。紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱、透射电镜均验证了这种药物输送系统的成功制备。Cur 载药率大约为40-50%，而且在pH=5.0 的环境下Cur 的释放率比pH=7.4 时低，这种OMCS 非共价修饰的MWCNTs，可以作为口服药物的药物载体。与游离的Cur 相比， 制备的两种药物输送系统MWCNTs-COOH/OMCS/Cur 和MWCNTs-COOH/OMCS-LA/Cur 对人肝癌细胞HepG2 细胞均具有较强的细胞毒性，且MWCNTs-COOH/OMCS-LA/Cur 因具有肝靶向能力而具有最强的细胞毒性。
2. 以OMCS作为药物载体，OMCS的羧基与Cur的活性酚羟基在4-二甲氨基吡啶的催化作用下发生酯化反应而偶联在一起形成Cur-OMCS，并通过紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱、1H NMR进行表征，Cur的含量为1.50%，Cur在水中的浓度提高了300倍。Cur-OMCS既具有Cur的疏水部分，又具有OMCS的亲水骨架，所以具有两亲性，在水中发生自组装，形成粒径为319 nm的纳米粒子。以芘作为荧光探针，测得Cur-OMCS的临界聚集浓度为0.040 mg/mL。与游离的Cur相比，Cur-OMCS对HepG2细胞的毒性较强，在含有Cur的浓度为15 μg/mL时，Cur-OMCS对细胞生长的抑制率就达到80%，Cur的溶解度和抗癌活性均得到提高。
3. 以Cur共价修饰MWCNTs。羧基化的Cur与氨基化的MWCNTs通过酰胺化反应共价连接在一起形成MWCNTs-Cur，即原始的Cur是通过酯键与MWCNTs连接，酯键可以在酸性条件下水解，释放出原始的Cur。通过红外吸收光谱、热重分析、X射线光电子能谱对其进行表征，Cur的含量为9.22%。与相同浓度的游离Cur相比，MWCNTs-Cur对HepG2细胞具有相对较大的抑制能力，但是效果不是特别明显，其原因可能与MWCNTs负载的Cur含量较低有关。