基于COSMO-RS模型的紫杉醇-PLGA纳米粒相容性预测与载药系统优化研究

为解决紫杉醇(PTX)水溶性差、生物利用度低的问题，研究人员通过COSMO-RS模型预测PTX与PLGA/PLGA-PEG的相容性，指导纳米粒(DDS)设计。实验证实模型可有效预测载药量上限（PLGA载药≤2 wt%）及PEG修饰提升载药能力，为减少实验筛选成本、优化抗癌递送系统提供新策略。

　　

紫杉醇(PTX)作为经典抗癌药物，其临床应用长期受限于极低的水溶性（≈1 μg·mL^?1）。尽管现有制剂如溶剂型注射剂和脂质体能部分解决问题，但聚合物纳米粒(DDS)因其可调控释放、靶向递送等优势成为研究热点。然而，高昂的原料成本与海量的聚合物筛选需求，使得传统试错法开发效率低下。捷克科学基金会支持的布拉格化学与技术大学（University of Chemistry and Technology Prague, UCT Prague）团队创新性地将量子化学计算模型COSMO-RS引入药物载体设计，通过预测PTX与不同分子量PLGA及PLGA-PEG嵌段共聚物的固-液平衡(SLE)，为纳米粒制备提供理论指导。该研究发表于《International Journal of Pharmaceutics》。

研究采用乳化-溶剂挥发法制备PTX负载纳米粒，结合核磁共振(¹H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)表征聚合物结构，通过X射线衍射(XRD)和差示扫描量热法(DSC)分析药物结晶状态，并利用SKOV-3等细胞系评估 cytotoxicity。

化学结构分析
¹H NMR证实PEG通过酰胺键成功接枝PLGA链端（化学位移1.58 ppm），FTIR显示特征羰基峰(1755 cm^?1)，DSC证明共聚物玻璃化转变温度(T_g)低于纯PLGA，表明PEG增强链段运动性。

COSMO-RS预测验证
模型预测PTX在PLGA中溶解度极低（与实验观测的≤2 wt%载药量一致），而PEG链段显著提升相容性。实验显示PLGA-PEG纳米粒载药量提高30%，且药物以无定形态均匀分散，印证了模型准确性。

释放与药效关联
PEG修饰使纳米粒呈现缓释特性（72小时释放80%），细胞实验证实PLGA-PEG组在HeLa细胞中的半数抑制浓度(IC₅₀)较纯PLGA载体降低2倍，MRC-5正常细胞毒性未增加，体现靶向增效优势。

该研究首次将COSMO-RS应用于抗癌药-聚合物纳米系统设计，突破传统PC-SAFT模型依赖实验参数的局限。通过量化预测API-polymer相互作用，不仅减少90%的试错成本，更为理性设计载药系统提供普适方法。研究证实PEG化可通过增强相容性突破载药瓶颈，为高载药、低毒性的下一代纳米制剂开发指明方向。