金屬富勒烯單晶納米顆粒在制備特異性腫瘤血管阻斷劑中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種金屬富勒烯單晶納米顆粒在制備腫瘤血管阻斷劑中的應(yīng)用。所述單晶納米顆粒為表面荷負(fù)電的水溶性金屬富勒烯納米顆粒，其粒徑范圍為50-250納米；且所述納米材料能夠吸收外界輻射能量轉(zhuǎn)化成為熱能，當(dāng)溫度達(dá)到相變點(diǎn)時(shí)其體積將迅速膨脹。治療時(shí)，向荷瘤生物體注射給予金屬富勒烯單晶納米顆粒；金屬富勒烯單晶納米顆粒經(jīng)血液循環(huán)到達(dá)腫瘤部位，并滯留在腫瘤孔隙及缺陷部位；在外界輻射能量作用下金屬富勒烯的單晶納米顆粒蓄積熱量溫度升高，在溫度超過其相變臨界點(diǎn)時(shí)其體積急劇膨脹，從而導(dǎo)致腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)或功能的改變，阻斷腫瘤血管進(jìn)而餓死腫瘤細(xì)胞。
【專利說明】金屬富勒烯單晶納米顆粒在制備特異性腫瘤血管阻斷劑中的應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)藥領(lǐng)域，具體涉及金屬富勒烯單晶納米顆粒在腫瘤血管阻斷劑中的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來癌癥的發(fā)病率和死亡率均呈上升趨勢，每年全球新增癌癥患者多達(dá)1500萬人，嚴(yán)重地威脅著人類的健康。傳統(tǒng)的三大腫瘤治療方法即外科手術(shù)、放療和化療均有一些局限性，導(dǎo)致癌癥成為人類死亡的最主要原因之一。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一些新興的物理、化學(xué)和生物方法治療腫瘤，如熱療、射頻消融治療法、光動力療法和免疫治療等。
[0003]1971年Folkman等提出實(shí)體瘤的生長和轉(zhuǎn)移依賴于腫瘤新生血管生成，進(jìn)一步地提出以腫瘤血管生成為靶點(diǎn)，通過腫瘤血管生成抑制劑抑制或破壞腫瘤血管生成，切斷腫瘤營養(yǎng)來源而“餓死”腫瘤的癌癥的新療法。
[0004]血管是腫瘤生殖、生長發(fā)育和修復(fù)的基礎(chǔ)，絕大多數(shù)惡性實(shí)體腫瘤如卵巢癌、肝癌、宮頸癌和乳腺癌都是血管依賴性腫瘤。腫瘤血管是異常增生的血管，與正常血管相比，無論在結(jié)構(gòu)還是功能方面都有很大不同。正常的血管一般由內(nèi)膜、中膜和外膜三層膜組成，而腫瘤血管結(jié)構(gòu)上只有一層薄薄的內(nèi)膜，并且由于內(nèi)皮間隙較大、結(jié)構(gòu)不完整，導(dǎo)致腫瘤血管包含有大量納米尺寸的小孔，血漿能夠透過而出。此外，腫瘤處血運(yùn)豐富，腫瘤血管還具有血流量多，血壓高的特點(diǎn)，是正常血管壓力的3倍?；谝陨蠈φＱ芎湍[瘤血管差別的分析，可以設(shè)計(jì)針對腫瘤血管特點(diǎn)，特異性地將腫瘤血管破壞的方法治療腫瘤。
[0005]目前針對腫瘤新生血管的研究有兩大方向:抗血管生成劑(ang1genesisinhibitors, AIs)和血管阻斷劑(vascular disrupting, agents, VDAs)。VDAs 是指一類能選擇性破壞惡性腫瘤新生血管，從而達(dá)到治療癌癥目的的藥物。這一概念最初由Denekamp于20世紀(jì)80年代早期提出。研制VDAs的設(shè)想最初是從采用物理手段阻塞腫瘤血管來抑制腫瘤生長的實(shí)驗(yàn)研究中獲得啟示，逐步發(fā)展為一類以藥理作用達(dá)到與物理手段相似療效的藥物。其作用機(jī)制是利用惡性腫瘤新生血管與正常血管在病理生理上的不同，選擇性地與惡性腫瘤新生血管相結(jié)合，直接或間接地使腫瘤新生血管發(fā)生閉塞或損壞，造成腫瘤細(xì)胞的缺血壞死，從而起到治療惡性腫瘤的作用。但是，目前開發(fā)的小分子VDAs的臨床試驗(yàn)均報(bào)道有心血管不良反應(yīng)如高血壓、心動過速、緩慢性心律失常、心房顫動、心肌梗死等，這些不良反應(yīng)限制了其在臨床上的廣泛使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的之一是提供金屬富勒烯單晶納米顆粒的新用途。
[0007]本發(fā)明所提供的金屬富勒烯單晶納米顆粒的新用途是其在制備腫瘤血管阻斷劑中的應(yīng)用。
[0008]金屬富勒烯是將金屬原子嵌入富勒烯碳籠而形成的一類新型內(nèi)嵌富勒烯(又稱為內(nèi)嵌金屬富勒烯)，同一碳籠內(nèi)可以嵌入各種形態(tài)的金屬原子，如單金屬原子、同核或異核雙金屬團(tuán)簇等。
[0009]本發(fā)明中所用的金屬富勒烯種類主要有:M@C2n、M2@C2n、MAiC2n, M3NiC2n, M2C2@C2n、M2SiC2n, M2OiC2n和MxA3_xN@C2n ;其中，M、A均代表金屬元素，所述M、A均選自Sc、Y和鑭系金屬兀素(La-Lu)中的任意一種，30 < η < 60 ;0 < χ < 3)。
[0010]本發(fā)明所用的金屬富勒烯既包括順磁性的金屬富勒烯，也包括非順磁性的金屬富勒烯。
[0011]其中，所述金屬富勒烯單晶納米顆粒為表面荷負(fù)電的水溶性金屬富勒烯納米顆粒；所述單晶納米顆粒的粒徑范圍為50-250納米；所述單晶納米顆粒具有剛性(不易變形)，使其在通過腫瘤血管壁時(shí)被卡在孔隙處；且所述納米顆粒能夠吸收外界輻射能量轉(zhuǎn)化成為熱能，導(dǎo)致內(nèi)部蓄積溫度升高，當(dāng)達(dá)到相變溫度時(shí)單晶納米顆粒體積劇烈膨脹，從而導(dǎo)致腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)或功能改變，達(dá)到阻斷或破壞腫瘤血管的目的。
[0012]所述金屬富勒烯單晶納米顆粒的形態(tài)和/或結(jié)構(gòu)的改變途徑如下:根據(jù)金屬富勒烯單晶顆粒的種類、尺寸和表面修飾化學(xué)基團(tuán)的不同，其相變溫度在40-90°C之間可調(diào)，當(dāng)蓄積的溫度超過材料的相變溫度點(diǎn)發(fā)生相變時(shí)，顆粒體積迅速地發(fā)生膨脹，若該金屬富勒烯納米顆粒正位于腫瘤血管處，其相變將破壞腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞，引致其調(diào)亡或從基膜脫落，損壞腫瘤血管餓死癌細(xì)胞，達(dá)到高效治療腫瘤的效果。
[0013]本發(fā)明中所述表面荷負(fù)電的水溶性金屬富勒烯納米顆粒是將金屬富勒烯單晶納米顆粒進(jìn)行水溶化修飾得到的，并保證表面帶有電負(fù)性。
[0014]當(dāng)然為了簡化修飾的步驟，也可以通過選擇合適的水溶化修飾方法，同步實(shí)現(xiàn)對金屬富勒烯單晶的負(fù)電修飾。
[0015]本發(fā)明所使用金屬富勒烯單晶納米顆粒需具備水溶性，能夠經(jīng)由靜脈注入到生物體內(nèi)，并隨著血液循環(huán)輸送至腫瘤血管起作用。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，需對金屬富勒烯單晶納米顆粒進(jìn)行水溶化修飾。修飾后的金屬富勒烯單晶納米顆粒內(nèi)部以金屬富勒烯分子的單晶形式存在，外部則修飾了多個水溶性官能團(tuán)。這些化學(xué)官能團(tuán)含有一種或多種羥基、羧基、巰基或氨基等親水性基團(tuán)或其組合，使金屬富勒烯單晶納米顆?？扇苡谒蛑苯佑糜H水性生物小分子如氨基酸、肽鏈等包裹金屬富勒烯或其衍生物晶體，也可以借助具有生物相容性的載體材料負(fù)載金屬富勒烯或其衍生物晶體顆粒，如脂質(zhì)體、細(xì)胞膜載體等包覆，亦可以通過自組裝形成水溶性超分子體系等。上述修飾方法均可按照現(xiàn)有技術(shù)公開的方法進(jìn)行修飾。
[0016]本發(fā)明所使用的金屬富勒烯單晶納米顆粒應(yīng)帶有一定的電負(fù)性。電負(fù)性修飾方法包括直接在金屬富勒烯晶體表面通過共價(jià)鍵引入電負(fù)性官能團(tuán)，如羥基、羧基和氨基酸等，亦可以通過帶有電負(fù)性的載體進(jìn)行非共價(jià)作用包覆，如羥基化的二氧化硅層、羧基化的碳膜、肽鏈等。使得材料不易在血液中聚集，并且在正常血管壁無吸附，即使發(fā)生碰撞也會被迅速彈開，這樣在富勒烯單晶納米顆粒相變時(shí)可降低對正常細(xì)胞或生物組織的損傷。
[0017]本發(fā)明中所述表面荷負(fù)電的水溶性金屬富勒烯單晶納米顆粒在水溶液中一般具有50-250nm的尺寸，并且該納米顆粒具有一定的剛性(不易變形)，使得納米顆粒不易穿過腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞間的納米孔隙，但又能夠利用血管內(nèi)外壓力差緊緊地貼合在血管壁的孔隙部位，以利于納米顆粒相變引起材料形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí)更有效地?fù)p毀腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞。
[0018]為了獲得具體剛性結(jié)構(gòu)的表面荷負(fù)電的水溶性金屬富勒烯單晶納米顆粒，最為有效的途徑是通過在堿性條件下的固液反應(yīng)制備得到。
[0019]這種金屬富勒烯納米材料(即表面荷負(fù)電的水溶性金屬富勒烯單晶納米顆粒)可以吸收外界輻射能量，并在單晶顆粒內(nèi)部快速蓄積能量，當(dāng)溫度超過此材料的相變溫度點(diǎn)(40-900C )時(shí)，材料體積迅速地發(fā)生膨脹；所使用的外界能量源主要包括:射頻、微波、紅外激光和X射線等。
[0020]本發(fā)明所述外界輻射的能量源主要包括射頻(又稱為無線電波)、微波、紅外光、可見光、激光、X射線和交變磁場等及其任意組合。能量形式盡可能為超短時(shí)間脈沖輻射，例如激光脈沖、電磁脈沖(包括射頻脈沖)等，以利于金屬富勒烯單晶納米顆粒吸收輻射能量而使溫度迅速上升，發(fā)生相變釋放能量。脈沖能量源同時(shí)可降低外界輻射對生物體的損傷。
[0021]適用于本發(fā)明所述的金屬富勒烯單晶納米顆粒具體可為順磁性的金屬富勒烯單晶修飾有多羥基的納米顆粒，如GdOC82(OH)x和GdOC6tl(OH)x，亦可以是金屬富勒烯羧基衍生物，還可以具有多個衍生化基團(tuán)如Lu3NOC8tl (OH) x (NH2) y或GdOC82 (OH) x (COOH) y等。所述χ和y均代表10-30之間的整數(shù)，通常為偶數(shù)。
[0022]本發(fā)明的目的之二是提供一種用于治療腫瘤的藥物套裝。
[0023]本發(fā)明所提供的藥物套裝由上述金屬富勒烯單晶納米顆粒和提供與其相匹配的輻射能量源的裝置組成。
[0024]藥物套裝可具體為非順磁性的金屬富勒烯單晶納米顆粒+脈沖激光，或順磁性的金屬富勒烯單晶納米團(tuán)簇+射頻。當(dāng)金屬富勒烯中的內(nèi)嵌金屬為原子序數(shù)大的金屬(如La系金屬)，藥物套裝還可為金屬富勒烯單晶納米顆粒+X射線。
[0025]關(guān)于上述能量源，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的教導(dǎo)，依據(jù)形成所述納米材料中主材料對不同輻射能量的吸收性質(zhì),做出合理的選擇。
[0026]本發(fā)明的目的之三是提供一種基于所述金屬富勒烯單晶納米顆粒的特異性摧毀腫瘤血管的腫瘤治療方法。
[0027]本發(fā)明所提供的腫瘤治療方法，包括下述步驟:
[0028]I)向需要治療的荷瘤生物體注射給予有效劑量的所述金屬富勒烯的水溶性單晶納米顆粒；
[0029]2)用與所述金屬富勒烯單晶納米顆粒相匹配的輻射能量源對所述荷瘤生物體的腫瘤部位進(jìn)行輻照。
[0030]本發(fā)明所述的輻照時(shí)間為注射納米材料O-1h后輻照一段時(shí)間，例如10min_2h。
[0031]本發(fā)明中所述的“有效劑量”是指當(dāng)通過本發(fā)明的方法給予生物體富勒烯單晶納米顆粒時(shí)，足以有效傳遞用于治療癌癥的活性成分的量。
[0032]本發(fā)明中所述的生物體是指包括人在內(nèi)的哺乳動物。
[0033]上述腫瘤治療方法優(yōu)選的注射方式為靜脈注射，直接在血液中發(fā)揮作用，無需滲透，所用的藥劑量小，療效高。
[0034]在穿透性很強(qiáng)的射頻作用下，該治療方法既可治療生物體表附近的腫瘤，亦可治療生物體深部器官或組織的腫瘤。由于物理療法針對腫瘤血管所特有的缺陷，所以治療腫瘤類型具有廣譜性，適用于一切實(shí)體腫瘤，包括且不限于常見的惡性腫瘤類型，如肝癌、肺癌、結(jié)腸直腸癌、腎癌、胰腺癌、骨癌、乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、食管癌、胃癌、口腔癌、鼻癌、喉癌、肝癌、膽管癌、宮頸癌、子宮癌、睪丸癌、腦膜瘤、皮膚癌、黑色素瘤、肉瘤等。
[0035]本發(fā)明所述的治療方法具有非常高的針對腫瘤血管的特異性，且不受限于腫瘤組織的微環(huán)境。
[0036]本發(fā)明所用的金屬富勒烯單晶納米顆粒在治療腫瘤的同時(shí)，對于正常生物組織無毒副作用，具有極高的生物安全性表現(xiàn)在:
[0037]I)金屬富勒烯中所含的金屬離子被富勒烯殼層保護(hù)，在生物體內(nèi)不會泄露，131I標(biāo)記實(shí)驗(yàn)證明其在生物體內(nèi)可以正常代謝，48小時(shí)后大部分金屬富勒烯可代謝出體外，7天后體內(nèi)金屬富勒烯殘留低于檢測限，所以其不會滯留體內(nèi)帶來長期毒副作用。
[0038]2)電負(fù)性的金屬富勒衍生物不易吸附在正常血管和細(xì)胞膜上，而是經(jīng)過血液循環(huán)直接作用于腫瘤血管，所以可以在低藥物濃度下發(fā)揮作用，避免了對機(jī)體的損傷。
[0039]另外，本發(fā)明所采用金屬富勒烯單晶納米顆粒還具有以下功能:
[0040]1、釓金屬富勒烯可用作為磁共振造影劑，可實(shí)時(shí)觀察腫瘤的形貌變化，以評價(jià)金屬富勒烯納米材料對于腫瘤的治療效果。對于表面修飾有氨基的水溶性富勒烯衍生物，還可通過熒光檢測腫瘤治療效果。
[0041]2、金屬富勒烯衍生物具有高效地清除自由基的特性，不僅不會對正常組織帶來傷害，還可以進(jìn)一步保護(hù)正常細(xì)胞。
[0042]3、金屬富勒烯不僅在外界輻射作用下阻斷腫瘤血管，同時(shí)具有抑制腫瘤血管生長的雙重作用。
[0043]另外，本發(fā)明所使用的金屬富勒烯單晶納米顆粒在水溶液中濃度為0.01-20mmol/L，細(xì)胞實(shí)驗(yàn)所用的濃度為0.01-lmmol/L，結(jié)果表明該藥物無明顯細(xì)胞毒性；動物實(shí)驗(yàn)所用藥物濃度為l-20mmol/L，靜脈注射后，小鼠無明顯不良反應(yīng)。
[0044]使用時(shí)將濃度為l-20mmol/L的金屬富勒烯單晶納米顆粒水溶液經(jīng)靜脈注射于生物體，經(jīng)血液循環(huán)后，可以特異選擇性滯留于腫瘤血管孔隙處。并于注射5-30分鐘后，對腫瘤部位施加外界輻射源(以射頻為例)，金屬富勒烯納米材料在射頻作用下發(fā)生相變體積迅速膨脹，導(dǎo)致腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞受損，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，從而暴露基膜，瓦解實(shí)體瘤內(nèi)部的血管系統(tǒng)，導(dǎo)致腫瘤局部缺血和大范圍壞死。
[0045]金屬富勒烯單晶納米顆粒治療腫瘤主要通過以下機(jī)理:
[0046]1、水溶性金屬富勒烯單晶納米顆粒經(jīng)靜脈注射后，通過血液循環(huán)，可以滯留在腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞孔隙或者血管缺陷處，而其在正常血管則不蓄積。由于腫瘤血管內(nèi)外壓差大，位于孔隙中的金屬富勒烯單晶納米顆粒緊緊嵌在血管內(nèi)皮細(xì)胞之間。
[0047]2、金屬富勒烯單晶納米顆粒在射頻或激光作用下吸收能量產(chǎn)生熱量，可以有效在材料內(nèi)部蓄積熱量，當(dāng)蓄積的溫度超過材料的相變溫度點(diǎn)(40-90°C)時(shí)，其體積迅速地發(fā)生膨脹，直接快速地誘導(dǎo)腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，暴露基膜，進(jìn)而發(fā)生血管血液滲漏，切斷腫瘤組織的營養(yǎng)供給，達(dá)到治療腫瘤的目的。
[0048]3、受損的腫瘤組織存在于生物體內(nèi)，激發(fā)機(jī)體的免疫反應(yīng)進(jìn)一步產(chǎn)生抗腫瘤效應(yīng)。
[0049]4、利用金屬富勒烯在免疫反應(yīng)方面的特殊性質(zhì)，可進(jìn)一步增強(qiáng)機(jī)體的免疫響應(yīng)，例如通過調(diào)節(jié)細(xì)胞因子分泌和促進(jìn)樹突狀細(xì)胞成熟等。
[0050]5、金屬富勒烯不僅在外界能量作用下通過物理作用阻斷血管，同時(shí)其自身亦可以發(fā)揮抑制腫瘤血管生長的作用。
[0051]細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí)本發(fā)明所述金屬富勒烯單晶納米顆粒對正常細(xì)胞無明顯殺傷作用，這是由于這種金屬富勒烯單晶納米顆粒表面電負(fù)性使其不易在血液中聚集及不被正常血管吸附，同時(shí)材料本身具有保護(hù)細(xì)胞的作用，可有效地避免了對體內(nèi)正常細(xì)胞和組織的損傷。
[0052]以羥基修飾的水溶性GdOC82單晶納米顆粒在射頻作用下對荷瘤小鼠(腫瘤直徑為5_左右)的腫瘤治療效果進(jìn)行考察。動物實(shí)驗(yàn)活體磁共振成像結(jié)果實(shí)驗(yàn)顯示，在靜脈注射于荷瘤鼠體內(nèi)4小時(shí)后即可觀察到腫瘤部位發(fā)生明顯的改變，6小時(shí)后，在腫瘤部位出現(xiàn)明顯的瘀血現(xiàn)象，24小時(shí)內(nèi)觀察到腫瘤內(nèi)部中空，表面結(jié)痂，而正常生物組織如肝、脾、腎臟等器官保持完好無損。動物實(shí)驗(yàn)對于荷瘤鼠其它器官成像及解剖結(jié)果發(fā)現(xiàn)，金屬富勒烯納米材料并沒有對其它器官造成明顯的毒副作用并且可以在體內(nèi)正常代謝。
[0053]本發(fā)明提供了一種利用金屬富勒烯單晶納米顆粒在外界輻射能量(射頻、微波、紅外激光和X射線等)作用下特異性摧毀腫瘤血管實(shí)現(xiàn)惡性腫瘤高效快速治療的方法。這一治療過程中包括四個階段，即(I)將順磁性的金屬富勒烯構(gòu)造成尺寸50-250納米，表面修飾有水溶性基團(tuán)的剛性單晶納米顆粒，溶解在超純水中注入到生物體靜脈；(2)金屬富勒烯單晶納米顆粒經(jīng)血液循環(huán)到達(dá)腫瘤部位，由于腫瘤血管存在著大量的孔隙與缺陷，通過血壓差使得尺寸合適的金屬富勒烯滯留在腫瘤孔隙及缺陷部位；(3)在外界輻射能量作用下，金屬富勒烯單晶納米顆粒蓄積熱量，當(dāng)蓄積的溫度超過材料的相變溫度點(diǎn)(40-900C )時(shí)材料體積迅速地發(fā)生膨脹。(4)金屬富勒烯單晶納米顆粒由于相變引致的體積快速變化可以損傷腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞引至其調(diào)亡，導(dǎo)致血管破裂，切斷腫瘤組織營養(yǎng)供給，最終達(dá)到“餓死”腫瘤的作用。該腫瘤治療方法對多種腫瘤均有治療效果，無需進(jìn)行微倉IJ手術(shù)，并且通過切斷腫瘤血管，有效的避免了腫瘤的轉(zhuǎn)移，是一種廣譜、快速、安全無創(chuàng)的高效腫瘤治療方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0054]圖1為金屬富勒烯單晶納米顆粒特異性破壞腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞示意圖；圖中黑色顆粒代表滿足于上述性質(zhì)的納米材料；綠色顆粒代表未滿足上述條件的納米材料；紫色部分代表經(jīng)納米材料作用后導(dǎo)致腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞受損。
[0055]圖2為羥基修飾的釓金屬富勒烯(GdOC82)單晶納米顆粒的透射電鏡照片。
[0056]圖3為水溶性GdOC82單晶納米顆粒水溶液在13.5MHz射頻照射下，產(chǎn)生大量氣泡的照片。
[0057]圖4為水溶性GdOC82單晶納米顆粒通過尾靜脈注射于荷瘤鼠體內(nèi)經(jīng)射頻處理后各個時(shí)間點(diǎn)的腫瘤磁共振成像及腫瘤狀態(tài)變化(圖中黃色箭頭指示腫瘤部位)。
[0058]圖5為使用水溶性GdOC82單晶納米顆粒在射頻治療后腫瘤治療效果圖。
[0059]圖6為未使用水溶性GdOC82單晶納米顆粒而單獨(dú)進(jìn)行射頻作用的腫瘤血管的環(huán)境掃描電鏡照片。
[0060]圖7為經(jīng)過水溶性GdOC82單晶納米顆粒和射頻處理過的腫瘤血管的環(huán)境掃描電鏡照片(圖中黃色箭頭為腫瘤血管受損處)。
[0061]圖8為131I標(biāo)記的水溶性GdOC82單晶納米顆粒在荷瘤鼠體內(nèi)的代謝分布。

【具體實(shí)施方式】
[0062]下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不局限于此。
[0063]下述實(shí)施例中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。
[0064]下述實(shí)施例中采用的“金屬富勒烯單晶納米顆?！本唧w為水溶性的羥基修飾的釓金屬富勒烯單晶納米顆粒(GdOC82)。
[0065]具體制備方法如下:將GdOC82納米粉末(參考文獻(xiàn)Carbon, 2013, 65，175)在雙氧水(質(zhì)量濃度30%的H2O2溶液)作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，得到籠外修飾羥基的GdOC82水溶性金屬富勒烯單晶納米顆粒。該納米顆粒為剛性結(jié)構(gòu)，由于其表面修飾了大量羥基基團(tuán)，故該剛性單晶納米顆粒表面荷負(fù)電。
[0066]圖2為上述水溶性GdOC82單晶納米顆粒的透射照片，其顆粒的尺寸為10nm左右。
[0067]實(shí)施例1:水溶性GdOC82單晶納米顆粒射頻作用下產(chǎn)生氣泡實(shí)驗(yàn)
[0068]如圖3所示,水溶性GdOC82單晶納米顆粒在射頻作用(13.5MHz射頻照射下)過程中觀察到在溶液持續(xù)產(chǎn)生大量氣泡。這是因?yàn)樗苄訥dOC82單晶納米顆粒在射頻作用下內(nèi)部蓄積能量，當(dāng)蓄積的溫度超過材料的相變溫度點(diǎn)(40-90°C )，材料體積迅速地發(fā)生膨脹產(chǎn)生氣泡。
[0069]實(shí)施例2:水溶性GdOC82單晶納米顆粒在射頻作用下腫瘤治療及效果驗(yàn)證
[0070]I)建立荷瘤鼠動物模型:
[0071]抽取腹腔接種H22肝癌細(xì)胞株的小鼠腹水，離心去上清液計(jì)數(shù)，接種細(xì)胞濃度為1VmL的細(xì)胞懸浮液50 μ L于每只小鼠右側(cè)大腿皮下。待生長5_7天后，腫瘤大小在5mm
左右進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
[0072]2)動物實(shí)驗(yàn)活體磁共振成像及腫瘤治療實(shí)驗(yàn):
[0073]通過尾靜脈注射水溶性GdOC82單晶納米顆粒水溶液(濃度為lOmmol/L) 150 μ L于荷瘤鼠體內(nèi)。在磁場下施加射頻脈沖Ih (溫度37°C、頻率200MHz、帶寬500kHz)，分別采集各個時(shí)間點(diǎn)(注射前、注射后30min、lh、2h、4h、8h、24h、48h、)腫瘤組織、腎臟和肝臟的成像情況。
[0074]圖4所示為水溶性GdOC82單晶納米顆粒在磁場下施加射頻脈沖后腫瘤磁共振成像及腫瘤狀態(tài)變化圖(其中，黃色箭頭所指部分為腫瘤)。從圖中可以發(fā)現(xiàn)在注射4h至8h，腫瘤組織發(fā)生了明顯的變化，腫瘤組織逐漸壞死變黑，磁共振成像為低信號，隨著時(shí)間的延長，大范圍的腫瘤組織逐漸消解。
[0075]圖5為使用本發(fā)明方法治療24h內(nèi)，腫瘤組織的變化照片，治療6h后可以明顯地觀察到腫瘤部位發(fā)生明顯的壞死變黑現(xiàn)象，24h后腫瘤內(nèi)部中空，外部結(jié)痂，大部分的腫瘤組織被機(jī)體消解。而正常生物組織如肝、脾、腎臟等器官保持完好無損。動物實(shí)驗(yàn)對于荷瘤鼠其它器官成像及解剖結(jié)果發(fā)現(xiàn)，金屬富勒烯納米材料并沒有對其它器官造成明顯的毒副作用并且可以在體內(nèi)正常代謝。
[0076]圖6和圖7分別顯示未經(jīng)過水溶性GdOC82單晶納米顆粒處理和經(jīng)過水溶性GdOC82單晶納米顆粒處理2天后的腫瘤在射頻作用后腫瘤血管的環(huán)境掃描電鏡照片。從圖7中可以觀察到經(jīng)過水溶性GdOC82單晶納米顆粒和射頻作用后，腫瘤血管發(fā)生大范圍內(nèi)皮細(xì)胞壞死脫落，露出血管基膜，說明水溶性GdOC82單晶納米顆粒在射頻作用下的爆炸沖擊力可以快速有效地摧毀腫瘤血管，最終“餓死”腫瘤組織，達(dá)到高效快速治療的作用。
[0077]圖8所示金屬富勒烯中所含的金屬離子被富勒烯殼層保護(hù)，在生物體內(nèi)不會泄露，mI標(biāo)記實(shí)驗(yàn)證明其在生物體內(nèi)可以正常代謝，48小時(shí)后大部分金屬富勒烯可代謝出體外，7天后體內(nèi)金屬富勒烯殘留低于檢測限，進(jìn)而不會滯留體內(nèi)帶來長期毒副作用。
【權(quán)利要求】
1.一種金屬富勒烯單晶納米顆粒在制備腫瘤血管阻斷劑中的應(yīng)用； 其中，所述金屬富勒烯單晶納米顆粒為表面荷負(fù)電的水溶性金屬富勒烯單晶納米顆粒；所述納米顆粒的粒徑范圍為50-250納米；所述納米顆粒具有剛性，使其在通過腫瘤血管壁孔隙時(shí)被卡??；且所述納米材料能夠吸收外界輻射能量轉(zhuǎn)化成為熱能，同時(shí)將所述熱能蓄積，使得金屬富勒烯單晶納米顆粒由于相變而體積迅速膨脹，從而導(dǎo)致腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)或功能的改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于:所述金屬富勒烯單晶納米顆粒中的金屬富勒烯選自下述至少一種:M@C2n、M2@C2n、MAOC2n、M3NiC2n, M2C2OC2n' M2SiC2n, M2OiC2n 和 ΜΧΑ3_ΧΝ@Qto ;其中，M、A均代表金屬兀素,所述M、A均選自Sc、Y和鑭系金屬兀素中的任意一種，30彡η彡60 ;0彡X彡3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用，其特征在于:提供所述外界輻射能量的能量源選自下述至少一種:射頻、微波、紅外光、可見光、激光、X射線和交變磁場。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其特征在于:所述金屬富勒烯單晶納米顆粒為修飾有羥基的單晶納米顆粒如GdOC82(OH)x ;同時(shí)修飾有羥基和氨基單晶納米顆粒如GdiC82 (OH)x(NH2)y ;基于 C60 的金屬富勒烯單晶納米顆粒如 GdOC6tl (OH) x、GdOC6tl (COOH) χ 等；或其它金屬富勒烯單晶納米顆粒如 Gd3NOC8tl (OH) χ (ΝΗ2) y、GdiC82 (OH) x (COOH) y、Lu3NiC80 (OH)x (NH2) y等，所述χ均代表10-30之間的整數(shù)；所述y均代表0_20之間的整數(shù)。
5.一種用于治療腫瘤的藥物套裝，由權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的金屬富勒烯單晶納米顆粒和提供與所述金屬富勒烯單晶納米顆粒中的金屬富勒烯相匹配的輻射能量源的裝置組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的藥物套裝，其特征在于:所述納米材料中的金屬富勒烯為非順磁性的金屬富勒烯，與其相匹配的能量源為脈沖激光；所述納米材料中的金屬富勒烯為順磁性的金屬富勒烯，與其相匹配的能量源為射頻。
7.一種腫瘤的治療方法，包括下述步驟: 1)向需要治療的荷瘤生物體注射給予有效劑量的金屬富勒烯單晶納米顆粒； 2)用與所述金屬富勒烯單晶納米顆粒相匹配的輻射能量源對所述荷瘤生物體的腫瘤部位進(jìn)行輻照。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的治療方法，其特征在于:所述生物體是指包括人在內(nèi)的哺乳動物；所述注射的方式為靜脈注射。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的應(yīng)用、權(quán)利要求5-6所述的藥物套裝、權(quán)利要求7-8所述的治療方法，其特征在于:所述腫瘤為實(shí)體腫瘤。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用、藥物套裝或治療方法，其特征在于:所述實(shí)體腫瘤，包括:肝癌、肺癌、結(jié)腸直腸癌、腎癌、胰腺癌、骨癌、乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、食管癌、胃癌、口腔癌、鼻癌、喉癌、肝癌、膽管癌、宮頸癌、子宮癌、睪丸癌、腦膜瘤、皮膚癌、黑色素瘤、肉瘤。
【文檔編號】A61P35/00GK104127872SQ201410365005
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】王春儒, 甄明明, 舒春英, 王太山, 李 杰, 張國強(qiáng) 申請人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所