本發(fā)明屬于生物醫(yī)用高分子材料與納米生物技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及靶向配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體及其制備方法。
背景技術(shù):
惡性腫瘤在世界范圍內(nèi)已經(jīng)成為人類面臨的主要?dú)⑹种?,每年?dǎo)致全球大約13%的死亡率。據(jù)世界衛(wèi)生組織(World Health Organization,WHO)統(tǒng)計(jì),在世界范圍內(nèi),每年有近100萬(wàn)人被診斷出癌癥,在近十年有超過(guò)8000萬(wàn)人死于癌癥。雖然化療在近些年的抗癌治療中取得了良好的效果,但是由于它治療的過(guò)程中不具有腫瘤靶向性,導(dǎo)致嚴(yán)重的副反應(yīng),給患者帶來(lái)極大地痛苦。此外,由于許多化療藥物還存在溶解度低,穩(wěn)定性差,生物利用度低,容易引發(fā)多藥耐性等問題,嚴(yán)重限制了抗腫瘤藥物在臨床上的應(yīng)用。所以,研究抗癌藥物合適的給藥載體是十分必要的。
隨著近年材料化學(xué)的進(jìn)步與發(fā)展,越來(lái)越多的人聚焦于納米遞藥系統(tǒng),包括納米載體,納米粒,脂質(zhì)體,聚合物-藥物共聚體,碳納米管,介孔硅載藥體系等。在這其中,聚合物載體作為一種具有廣闊應(yīng)用前景的新型納米給藥系統(tǒng),引起了人們的廣泛關(guān)注。
殼寡糖(CSO),一種低分子量的殼聚糖,在保留了殼聚糖的諸多理化性質(zhì)的條件下水溶性獲得了極大的提高,它是自然界中存在的唯一一種帶有氨基的堿性多糖,具有良好的生物相容性,生物可降解性和低毒性,因此可對(duì)其進(jìn)行疏水改性,來(lái)負(fù)載疏水性的藥物。
許多研究表明透明質(zhì)酸(HA)在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中起著重要作用,其特異性受體CD44在許多腫瘤細(xì)胞中過(guò)表達(dá),而正常細(xì)胞表面的CD44受體則處于一種非活躍的沉默狀態(tài),而透明質(zhì)酸與CD44之間的相互作用可介導(dǎo)藥物進(jìn)入細(xì)胞,可作為透明質(zhì)酸作為靶向配體治療惡性腫瘤的基礎(chǔ)。目前針對(duì)透明質(zhì)酸對(duì)藥物的靶向遞送多集中于利用透明質(zhì)酸中的羧基對(duì)載體進(jìn)行化學(xué)修飾或直接對(duì)透明質(zhì)酸進(jìn)行兩親性修飾,但有文獻(xiàn)報(bào)道,過(guò)多利用透明質(zhì)酸中的羧基對(duì)其進(jìn)行改性可能會(huì)影響透明質(zhì)酸對(duì)CD44受體的靶向結(jié)合能力,并且通過(guò)化學(xué)方法進(jìn)行透明質(zhì)酸修飾制備靶向載體,存在工藝復(fù)雜,過(guò)程繁瑣,批次重現(xiàn)差等問題。因此,采用靜電吸附作用結(jié)合透明質(zhì)酸作為靶向配體,可有效減少對(duì)透明質(zhì)酸結(jié)構(gòu)的影響,增加載體對(duì)CD44受體的靶向性,同時(shí)無(wú)需化學(xué)合成,節(jié)省時(shí)間和成本。
傳統(tǒng)腫瘤治療方法中常常會(huì)存在短時(shí)間內(nèi)頻繁用藥,出現(xiàn)血藥濃度高,毒副作用大,治療效果不明顯等問題,刺激響應(yīng)型納米載體由于可提高藥物的生物利用度,選擇性的將藥物濃集于腫瘤組織,經(jīng)腫瘤部位刺激(如溫度、PH、光、磁場(chǎng)、超聲強(qiáng)度、電子脈沖等)而迅速釋藥,因此智能型藥物遞釋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已逐漸成為藥劑學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一?;谀[瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞之間還原型谷胱甘肽(GSH)濃度的顯著性差異設(shè)計(jì)的還原敏感性遞藥系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)藥物高效安全遞送。
兩親性聚合物除了可以裝載藥物,還可以裝載磁性或者熒光納米粒子作為造影劑用做磁共振成像(MIR)或熒光成像,對(duì)藥物在腫瘤組織或者細(xì)胞中的分布進(jìn)行監(jiān)測(cè)。磁性納米粒子是一種智能型的納米磁性材料,它既具有納米材料所特有的性質(zhì)如粒徑小,比表面積大,又具有磁響應(yīng)性及超順磁性,可以在恒定磁場(chǎng)下聚集和定位。Fe3O4具有優(yōu)異的超順磁性能,可以用于體內(nèi)磁共振成像和實(shí)現(xiàn)藥物的磁靶向遞送,已經(jīng)被美國(guó)FDA批準(zhǔn)應(yīng)用于臨床。
目前利用兩親性聚合物形成膠束遞送藥物已有眾多報(bào)道,通過(guò)將超順磁性納米粒摻雜于兩親性聚合物中構(gòu)建磁性納米載體用于磁靶向或磁共振成像的案例也有相關(guān)報(bào)道,但是尚未發(fā)現(xiàn)將還原響應(yīng)特性、磁靶向、配體靶向多重特性集一身的靶向配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體的相關(guān)報(bào)道。本發(fā)明首次基于殼寡糖設(shè)計(jì)合成還原響應(yīng)型兩親性聚合物包裹超順磁性Fe3O4,同時(shí)利用靜電吸附作用附著透明質(zhì)酸作靶向配體,構(gòu)建靶向配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體,該載體具良好的生物相容性,是疏水性抗腫瘤藥物的理想載體。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供靶向配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體及其制備方法。
本發(fā)明所述的是靶向配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體,它具典型的核殼結(jié)構(gòu)。以超順磁性Fe3O4納米粒為內(nèi)核,包裹在具還原響應(yīng)性的兩親性聚合物內(nèi)部;所述的具還原響應(yīng)性的兩親性聚合物是由疏水基團(tuán)與親水性聚合物通過(guò)含還原敏感鍵的Linker連接而成;所述兩親性聚合物構(gòu)成所述納米載體的殼結(jié)構(gòu),殼表面通過(guò)靜電吸附作用附著靶向配體。
所述的具還原響應(yīng)性的兩親性聚合物是由疏水基團(tuán)與親水性聚合物通過(guò)含還原敏感鍵的Linker連接而成;進(jìn)一步地,所述的親水性聚合物為殼寡糖,其分子量為1000~10000Da;進(jìn)一步地,所述殼寡糖分子量為5000Da。
所述的具還原響應(yīng)性的兩親性聚合物是由疏水基團(tuán)與殼寡糖通過(guò)含還原敏感鍵的Linker連接而成;進(jìn)一步地,所述含還原敏感鍵的Linker為二硫代二丙酸,Linker中所含還原敏感鍵為二硫鍵;所述疏水基團(tuán)選自膽固醇、維生素E、C8~C16脂肪醇;
所述的具還原響應(yīng)性的兩親性聚合物合成過(guò)程中,鍵合有含還原敏感鍵Linker的疏水基團(tuán)與殼寡糖中氨基摩爾投料比為5%~100%。
所述靶向配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體,靶向配體為透明質(zhì)酸,并且通過(guò)靜電吸附作用與聚合物殼結(jié)構(gòu)相連,透明質(zhì)酸分子量為3500~250000Da;進(jìn)一步地,透明質(zhì)酸分子量為14600Da;
所述的靶向配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體具超順磁性,為球形結(jié)構(gòu),粒徑大小為50~250nm,磁性納米粒子具有超順磁性,粒徑為5~18nm。
當(dāng)殼寡糖分子量取5000Da,鍵合有含還原敏感鍵Linker的疏水基團(tuán)為十六醇時(shí),隨著投料比的改變,納米粒的平均粒徑(dn)和臨界膠束濃度(CMC),多分散系數(shù)(PDI)也發(fā)生改變。結(jié)果見表1。
表1
從表中可以看出,鍵合有含還原敏感鍵Linker的十六醇投料比越大,載體臨界膠束濃度越小,粒徑越小,當(dāng)投料比為30%時(shí)載體粒徑分布相對(duì)比較均一,PDI較小,透射電鏡下外觀呈球形,如圖7,因此本發(fā)明中鍵合有含還原敏感鍵Linker的十六醇投料比優(yōu)選為30%。
透明質(zhì)酸的投量會(huì)嚴(yán)重影響載藥體系的粒徑和穩(wěn)定性,參照Int.J.Biol.Macromol.2015,72:1391-1401,通過(guò)考察HA加入量對(duì)載體溶液在450nm處的吸光度的影響,可以反映所形成的納米粒的多少與粒徑的大小。如圖1可以看出當(dāng)HA與還原響應(yīng)性兩親性聚合物投料比在1/20~8/20時(shí),所形成的納米粒在48h內(nèi)比較穩(wěn)定,并且隨著HA投量的增加,溶液在450nm處的吸光度逐漸增大,這表明所形成的納米粒數(shù)目逐漸增多,載體粒徑逐漸變大,當(dāng)將所得納米粒溶液過(guò)0.22μm微孔濾膜后,投料比為4/20~8/20的納米粒溶液,納米粒大部分被截留,因此在本發(fā)明中HA的投料比優(yōu)選為3/20。
該納米載體具有超順磁性和腫瘤細(xì)胞多重靶向性,可同時(shí)用于體內(nèi)的磁共振成像和靶向遞送疏水性抗腫瘤藥物。
本發(fā)明所構(gòu)建的靶向配體修飾的還原響應(yīng)性磁性納米載體,具有以下優(yōu)點(diǎn):
1)具多重腫瘤靶向能力,提高抗腫瘤效率,降低對(duì)正常組織器官的毒副作用。
2)通過(guò)靜電吸附附著靶向配體,無(wú)需化學(xué)反應(yīng),節(jié)約時(shí)間和成本,增強(qiáng)載體腫瘤靶向性。
3)能快速響應(yīng)腫瘤高GSH微環(huán)境,使藥物在腫瘤細(xì)胞內(nèi)快速釋放,增強(qiáng)腫瘤抑制作用。
本發(fā)明的另一目的旨在提供一種制備前述納米載體的方法,包括以下步驟:
1.疏水性超順磁性Fe3O4納米粒子的合成:參照文獻(xiàn)J.Am.Chem.Soc.2004,126:273-279所述的高溫?zé)峤夥ê铣?~18nm、高度單分散、粒徑均一、具超順磁性的Fe3O4納米粒子,其形貌如圖2,磁滯回線如圖3。
2.鍵合有含還原敏感鍵Linker的疏水基團(tuán)的合成:將3,3’-二硫代二丙酸(1.50g,7.13mmol)和二環(huán)己基碳二亞胺(DCC,1.618g,7.84mmol)溶于20ml無(wú)水有機(jī)溶劑中,氬氣保護(hù)下冰浴攪拌30min,將疏水基團(tuán)(7.13mmol)和4-二甲氨基吡啶(DMAP,87mg,0.713mmol)加入其中,繼續(xù)在冰浴下攪拌反應(yīng)1h,之后將其轉(zhuǎn)移到室溫條件下繼續(xù)攪拌反應(yīng),反應(yīng)完全后加入等體積的乙酸乙酯終止反應(yīng),過(guò)濾除去二環(huán)己脲,濾液加入少量水后用乙酸乙酯萃取,合并乙酸乙酯層,減壓濃縮,于混合溶劑中重結(jié)晶,即得鍵合有含還原敏感鍵Linker的疏水基團(tuán)。
合成路線詳解如下:
3.鍵合有含還原敏感鍵Linker的疏水基團(tuán)改性殼寡糖:取殼寡糖1g溶于2ml超純水中后,加入20ml二甲基亞砜對(duì)其進(jìn)行稀釋,65℃下預(yù)熱30min,按照殼寡糖氨基含量的0.05~1倍摩爾當(dāng)量稱取2)中合成的鍵合有還原敏感鍵Linker的疏水基團(tuán),加入相當(dāng)于鍵合有還原敏感鍵Linker的疏水基團(tuán)1.5倍摩爾當(dāng)量的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基) 碳酰二亞胺鹽酸鹽(EDCI)和N-羥基琥珀酰亞胺(NHS),溶于適量的二甲基亞砜中,65℃下活化30min,將其逐滴加入已預(yù)熱好的殼寡糖溶液中,65℃下反應(yīng)24h,反應(yīng)結(jié)束后將溶液逐滴加入到10倍體積的丙酮中,11000r/min離心3min,收集沉淀,用少量水復(fù)溶后,逐滴加入丙酮中,離心收集沉淀,重復(fù)上述操作三次,最后將所得紅棕色沉淀溶于適量水中,裝入透析袋中(MWCO 1000Da)透析24h,冷凍干燥,得具還原響應(yīng)性的兩親性聚合物。該兩親性材料具良好的水溶性,在水溶液中可自組裝形成納米載體。
合成路線詳解如下:
4.還原響應(yīng)性兩親性聚合物對(duì)Fe3O4納米粒子的裝載:將Fe3O4納米粒溶解于氯仿或二氯甲烷或正己烷中,20mg兩親性聚合物溶解于10ml超純水中,通過(guò)超聲乳化-溶劑揮發(fā)法將Fe3O4納米粒包封于載體內(nèi)部;Fe3O4納米粒與兩親性聚合物的重量比為5%~50%,在有機(jī)溶劑揮發(fā)的過(guò)程中,F(xiàn)e3O4納米粒子自發(fā)被負(fù)載于兩親性聚合物內(nèi)部。
5.靶向配體修飾還原響應(yīng)型磁性載藥納米載體:將0.1~2mg/ml的透明質(zhì)酸溶液逐滴緩慢滴加于還原響應(yīng)型磁性載藥納米載體中(其中含兩親性材料的濃度為0.5~2mg/ml),室溫?cái)嚢?0min,將載體溶液依次通過(guò)0.45μm,0.22μm濾膜,通過(guò)冷凍干燥即得靶向配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體。
本發(fā)明所發(fā)明納米載體可用于疏水性抗腫瘤藥物的運(yùn)載,故本發(fā)明還提供一種負(fù)載疏水性抗腫瘤藥物的方法,其制備過(guò)程包括以下步驟:
1.還原響應(yīng)性兩親性聚合物對(duì)Fe3O4納米粒子和藥物的裝載:該過(guò)程通過(guò)一步法將Fe3O4納米粒子和藥物同時(shí)裝載或分兩步將二者中一種先裝載后再將另外一種裝載。采用一步法時(shí)裝載方法選用超聲乳化-溶劑揮發(fā)法或透析法,溶劑選自四氫呋喃、二氯甲烷、氯仿、正己烷、二甲亞砜、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、水;采用兩步法時(shí),裝載Fe3O4選用超聲乳化-溶劑揮發(fā)法,裝載藥物選擇透析法或超聲乳化-溶劑揮發(fā)法,溶劑選自四氫呋喃、二氯甲烷、氯仿、正己烷、二甲亞砜、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、水。
2.靶向配體修飾還原響應(yīng)性磁性載藥納米復(fù)合物:將0.1~2mg/ml的透明質(zhì)酸溶液逐滴緩慢滴加于1所得溶液(其中含兩親性材料的濃度為0.5~2mg/ml),室溫?cái)嚢?0min,將載體溶液依次通過(guò)0.45μm,0.22μm濾膜,通過(guò)冷凍干燥即得靶向配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載藥復(fù)合物。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明所述的技術(shù)方案具以下優(yōu)點(diǎn):
1)可同時(shí)負(fù)載Fe3O4納米粒子和疏水性抗腫瘤藥物,結(jié)合靶向配體主動(dòng)靶向作用,超順磁性磁納米的磁靶向作用和載體腫瘤微環(huán)境還原響應(yīng)特性,使該載體更具腫瘤細(xì)胞靶向性,到達(dá)腫瘤細(xì)胞內(nèi)部后,能快速響應(yīng)腫瘤細(xì)胞高GSH,迅速將抗腫瘤藥物釋放,具較強(qiáng)的抗腫瘤效率,能有效降低毒副作用。
2)該納米載體具超順磁性,可同時(shí)用于體內(nèi)磁共振成像和藥物的靶向遞送。
3)靶向配體通過(guò)靜電吸附作用附著于載體表面,制備方法簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)便。
4)所用材料具有良好的生物相容性。
附圖說(shuō)明
圖1:透明質(zhì)酸的加入量對(duì)納米載體在450nm處的吸光度的影響;
圖2:實(shí)施例1中通過(guò)高溫?zé)峤夥ê铣傻母叨葐畏稚ⅰ⒘捷^均一約為8nm的Fe3O4的TEM圖;
圖3:實(shí)施例1中通過(guò)高溫?zé)峤夥ê铣傻腇e3O4在300K下的磁滯回線;
圖4:實(shí)施例2中Hex-SS-COOH的1H-NMR圖譜;
圖5:實(shí)施例2中殼寡糖(CSO)的1H-NMR圖譜;
圖6:實(shí)施例2中CSO-SS-Hex的1H-NMR圖譜;
圖7:實(shí)施例2中還原響應(yīng)性兩親性材料的TEM圖;
圖8:實(shí)施例2中還原響應(yīng)性兩親性材料的粒徑分布圖;
圖9:實(shí)施例2中還原響應(yīng)性兩親性材料在10mM GSH條件下粒徑的動(dòng)態(tài)變化圖;
圖10:實(shí)施例5中透明質(zhì)酸修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體(HA/CSO-SS-Hex/Fe3O4)的TEM圖;
圖11:實(shí)施例5中透明質(zhì)酸修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體(HA/CSO-SS-Hex/Fe3O4)的動(dòng)態(tài)光散射柱狀分布圖;
圖12:實(shí)施例5中透明質(zhì)酸修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體(HA/CSO-SS-Hex/Fe3O4)在300K下的磁滯回線;
圖13:實(shí)施例5中透明質(zhì)酸修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體磁響應(yīng)性,a為加磁鐵吸附前載體溶液的狀態(tài),b為加磁鐵吸附1h后載體溶液的狀態(tài),c為將b輕搖后載體溶液的狀態(tài);
圖14:實(shí)施例5中透明質(zhì)酸修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體(HA/CSO-SS-Hex/Fe3O4)的細(xì)胞毒性;
圖15:實(shí)施例5中A549細(xì)胞對(duì)透明質(zhì)酸修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體(HA/CSO-SS-Hex/Fe3O4)攝取的定量分析;
圖16:實(shí)施例5中A549細(xì)胞對(duì)未經(jīng)透明質(zhì)酸修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體(CSO-SS-Hex/Fe3O4)攝取的定量分析;
圖17:實(shí)施例8中透明質(zhì)酸修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載藥復(fù)合物(HA/CSO-SS-Hex/Fe3O4/PTX)在不同環(huán)境下的藥物釋放曲線圖。
具體實(shí)施方式
以下具體實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明,但下述僅用于說(shuō)明本發(fā)明而非用于限定本發(fā)明的范圍。
1.疏水性超順磁性Fe3O4納米粒的合成
實(shí)施例1:
參照文獻(xiàn)J.Am.Chem.Soc.2004,126,273-279,稱取乙酰丙酮鐵(0.7063g,2mmol),1,2-十二烷二醇(2.0234g,10mmol),油酸(l.6948g,6mmol),油胺(1.605g,6mmol),二苯醚(20mL)在氬氣流110℃下攪拌1h以除去水和氧氣,將溫度上升至200℃(每分鐘升高8℃),在此溫度下反應(yīng)2h,停止通氮?dú)?,溫度加熱?65℃,回流反應(yīng)30min,等反應(yīng)液冷卻至室溫后,將反應(yīng)液倒入40ml乙醇中沉淀,11000r/min*30min,用無(wú)水乙醇洗滌三次之后,將其分散到25ml的氯仿中保存。
通過(guò)透射電鏡(TEM)對(duì)其進(jìn)行形貌觀察,結(jié)果如圖2,粒子形態(tài)近球形,粒徑在10nm以下。
通過(guò)振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)對(duì)它的磁性能進(jìn)行表征,結(jié)果如圖3,磁滯回線表明,合成的磁納米粒飽和磁化強(qiáng)度為39.58emu/g,幾乎沒有剩磁和矯頑力,驗(yàn)證了合成的Fe3O4納米粒具有很好的超順磁性行為。
2.還原響應(yīng)性兩親性聚合物的制備
實(shí)施例2:鍵合有含還原敏感鍵Linker的十六醇改性殼寡糖的制備(CSO-SS-Hex)
1)鍵合有含還原敏感鍵Linker的疏水基團(tuán)的合成:
將3,3’-二硫代二丙酸(1.50g,7.13mmol)和DCC(1.618g,7.84mmol)溶于20ml無(wú)水DMF中,氬氣保護(hù)下冰浴攪拌30min,將十六醇(1.729g,7.13mmol)和DMAP(87mg,0.713mmol)加入其中,繼續(xù)在冰浴下攪拌反應(yīng)1h,之后將其轉(zhuǎn)移到室溫條件下攪拌反應(yīng)2h,加入等體積的乙酸乙酯終止反應(yīng),過(guò)濾除去二環(huán)己脲,濾液加入少量水后乙酸乙酯萃取,合并乙酸乙酯層,減壓濃縮,于20ml甲醇/乙酸乙酯=1/1的混合溶劑中重結(jié)晶即得產(chǎn)物Hex-SS-COOH。其1H-NMR譜圖如圖4。
2)疏水改性殼寡糖的合成:
取分子量為5000Da的殼寡糖1g溶于2ml超純水中后,加入20ml DMSO對(duì)其進(jìn)行稀釋,65℃下預(yù)熱半小時(shí),按照殼寡糖氨基含量的0.3倍當(dāng)量稱取上述合成的含還原敏感連接臂的疏水基團(tuán),加入1.5倍當(dāng)量的EDCI,NHS,溶于適量的DMSO中,65℃下活化30min,將其逐滴加入已預(yù)熱好的殼寡糖溶液中,65℃下反應(yīng)24h,反應(yīng)結(jié)束后將溶液逐滴加入到10倍體積的丙酮中,11000r/min離心3min,收集沉淀,用少量水復(fù)溶后,逐滴加入丙酮中,離心收集沉淀,重復(fù)上述操作三次,最后將所得紅棕色沉淀溶于適量水中,裝入透析袋中(MWCO 1000Da)透析24h,冷凍干燥,得CSO-SS-Hex。
Hex-SS-COOH 1H-NMR圖譜如圖4,圖譜中δ=1.25的峰歸屬22個(gè)亞甲基H信號(hào),δ=0.874的峰歸屬為端甲基H信號(hào),殼寡糖(CSO)1H-NMR圖譜如圖5,圖譜中δ=1.99的峰歸屬為-NHCOCH3的H的特征峰,CSO-SS-Hex 1H-NMR譜圖如圖6,圖譜中同時(shí)出現(xiàn)了上述兩種物質(zhì)的特征峰,說(shuō)明Hex-SS-COOH成功鍵合到了殼寡糖的骨架上。
通過(guò)透射電鏡對(duì)其形貌進(jìn)行考察,結(jié)果如圖7,載體外觀呈球形,形態(tài)完整,具核殼結(jié)構(gòu)。
通過(guò)馬爾文粒度儀對(duì)其粒徑分布進(jìn)行考察,結(jié)果如圖8,粒徑比透射電鏡所測(cè)稍大,可能與透射電鏡測(cè)定是在粒子干燥情況下測(cè)定有關(guān)。
本發(fā)明采用將一定量的CSO-SS-Hex加入到10mM還原性谷胱甘肽溶液中,模擬載體在腫瘤組織中還原響應(yīng)特點(diǎn),間隔一段時(shí)間對(duì)其粒徑分布進(jìn)行考察,結(jié)果如圖9,隨時(shí)間推移,載體粒徑分布逐漸變大,出現(xiàn)大于1000nm的粒子,表明該載體能快速響應(yīng)高谷胱甘肽環(huán)境。
實(shí)施例3:鍵合有含還原敏感鍵Linker的膽固醇改性殼寡糖的制備(CSO-SS-Chol)
1)鍵合有含還原敏感鍵Linker的疏水基團(tuán)的合成:
將3,3’-二硫代二丙酸(1.50g,7.13mmol)和DCC(1.618g,7.84mmol)溶于20ml無(wú)水THF中,氬氣保護(hù)下冰浴攪拌30min,將膽固醇(2.756g,7.13mmol)和DMAP(87mg,0.713mmol)加入其中,繼續(xù)在冰浴下攪拌反應(yīng)1h,之后將其轉(zhuǎn)移到室溫條件下攪拌反應(yīng)12h,過(guò)濾除去二環(huán)己脲,減壓濃縮,于20ml乙酸乙酯/正己烷=1/1的混合溶劑中重結(jié)晶即得產(chǎn)物Chol-SS-COOH。
2)疏水改性殼寡糖的合成:
取分子量為5000Da的殼寡糖1g溶于2ml超純水中后,加入20ml DMSO對(duì)其進(jìn)行稀釋,65℃下預(yù)熱半小時(shí),按照殼寡糖氨基含量的0.3倍當(dāng)量稱取上述合成的含還原敏感連接臂的疏水基團(tuán),加入1.5倍當(dāng)量的EDCI,NHS,溶于適量的DMSO中,65℃下活化30min,將其逐滴加入已預(yù)熱好的殼寡糖溶液中,65℃下反應(yīng)24h,反應(yīng)結(jié)束后將溶液逐滴加入到10倍體積的丙酮中,11000r/min離心3min,收集沉淀,用少量水復(fù)溶后,逐滴加入丙酮中,離心收集沉淀,重復(fù)上述操作三次,最后將所得紅棕色沉淀溶于適量水中,裝入透析袋中(MWCO 1000Da)透析24h,冷凍干燥,得CSO-SS-Chol。
實(shí)施例4:鍵合有含還原敏感鍵Linker的維生素E改性殼寡糖的制備(CSO-SS-VE)
1)鍵合有含還原敏感鍵Linker的疏水基團(tuán)的合成:
將3,3’-二硫代二丙酸(1.50g,7.13mmol)和DCC(1.618g,7.84mmol)溶于20ml無(wú)水CH2Cl2中,氬氣保護(hù)下冰浴攪拌30min,將維生素E(3.071g,7.13mmol)和DMAP(87mg,0.713mmol)加入其中,繼續(xù)在冰浴下攪拌反應(yīng)1h,之后將其轉(zhuǎn)移到室溫條件下攪拌反應(yīng)12h,過(guò)濾除去二環(huán)己脲,減壓濃縮,于20ml乙酸乙酯/正己烷=1/1的混合溶劑中重結(jié)晶即得產(chǎn)物VE-SS-COOH。
2)疏水改性殼寡糖的合成:
取分子量為5000Da的殼寡糖1g溶于2ml超純水中后,加入20ml DMSO對(duì)其進(jìn)行稀釋,65℃下預(yù)熱半小時(shí),按照殼寡糖氨基含量的0.3倍當(dāng)量稱取上述合成的含還原敏感連接臂的疏水基團(tuán),加入1.5倍當(dāng)量的EDCI,NHS,溶于適量的DMSO中,65℃下活化30min,將其逐滴加入已預(yù)熱好的殼寡糖溶液中,65℃下反應(yīng)24h,反應(yīng)結(jié)束后將溶液逐滴加入到10倍體積的丙酮中,11000r/min離心3min,收集沉淀,用少量水復(fù)溶后,逐滴加入丙酮中,離心收集沉淀,重復(fù)上述操作三次,最后將所得紅棕色沉淀溶于適量水中,裝入透析袋中(MWCO:1000Da)透析24h,冷凍干燥,得CSO-SS-VE。
3.配體修飾的的還原響應(yīng)兩親性聚合物對(duì)Fe3O4納米粒子裝載
實(shí)施例5:
稱取具還原響應(yīng)性的兩親性聚合物(CSO-SS-Hex)20mg溶于10ml超純水中,吸取1ml Fe3O4溶液(約10mg),在劇烈攪拌條件下將其注入兩親性聚合物溶液中,細(xì)胞破碎儀(振幅30%,工作2s,停3s)超聲乳化3min,室溫下敞口攪拌使氯仿自然揮發(fā),待氯仿?lián)]盡后,在劇烈攪拌下,以極緩慢的速度逐滴將3ml 1mg/ml的透明質(zhì)酸(分子量為14600Da)溶液加入其中,攪拌30min后,將溶液以4000r/min離心10min,棄去沉淀,收集上清液,上清液過(guò)0.45μm微孔濾膜,收集濾液,凍干即為配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體。
為了更好的說(shuō)明本方法制備的透明質(zhì)酸修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載藥載體的性能,根據(jù)以下測(cè)試方法進(jìn)行性能測(cè)定,包括形貌表征、粒徑分布測(cè)定、磁性能考察。
本發(fā)明通過(guò)透射電鏡(TEM)對(duì)制備的透明質(zhì)酸修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載藥載體形貌進(jìn)行表征,制備的載藥載體外觀呈球形,形貌均一,結(jié)果如圖10。
通過(guò)馬爾文粒度儀對(duì)其粒徑分布進(jìn)行考察,所測(cè)粒徑大小與透射電鏡結(jié)果相一致,結(jié)果如圖11。
利用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)對(duì)其磁性能進(jìn)行考察,所得磁滯回線如圖12,飽和磁強(qiáng)度為8.53emu/g,幾乎觀測(cè)不到矯頑力和剩磁,故表現(xiàn)出超順磁性行為,可滿足生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用。
本發(fā)明利用永磁鐵對(duì)所制備的靶向配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體的磁響應(yīng)行為進(jìn)行更加直觀的考察。準(zhǔn)確配制1mg/ml的靶向配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體水溶液,將其置于10ml的西林瓶中,在西林瓶一側(cè)放一磁鐵,觀測(cè)載體的磁響應(yīng)行為,結(jié)果如圖13,所制備的靶向配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體具良好的磁響應(yīng)性,放置磁鐵前載體溶液呈均一的溶液狀態(tài)(圖13a),在溶液一側(cè)放置磁鐵后可快速在磁體附近富集(圖13b),輕搖后立即重新分散為均一狀態(tài),無(wú)沉淀析出(圖13c)。
本發(fā)明制備的靶向配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體通過(guò)MTT實(shí)驗(yàn)對(duì)其生物相容性進(jìn)行考察。精密稱取一定量的靶向配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體,加入適量的PBS緩沖液(PH=7.4),超聲配制成2mg/ml的載體懸液,實(shí)驗(yàn)前,在無(wú)菌的條件下,用新鮮的DMEM不完全培養(yǎng)基將載體懸液分別稀釋為400μg/ml,200μg/ml,100μg/ml,50μg/ml,25μg/ml,10μg/ml,5μg/ml,1μg/ml。取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的的A549或SMMC-7721細(xì)胞,胰酶消化收集細(xì)胞后,以5*10^3個(gè)/孔的密度接種到96孔板中,每孔加入100μl含10%胎牛血清的的DMEM培養(yǎng)基,每組設(shè)置三個(gè)平行孔。孵育24h待細(xì)胞貼壁80%后,用移液槍吸棄上清液,更換為100μl DMEM培養(yǎng)基或者含不同濃度樣品的DMEM培養(yǎng)基,繼續(xù)孵育48h,取出96孔板,避光條件下加入10μl 5mg/ml的MTT溶液,繼續(xù)避光孵育2h,使用酶標(biāo)儀在570nm波長(zhǎng)下測(cè)定各孔的吸光度值,記錄結(jié)果,按照下述公式計(jì)算細(xì)胞的存活率:
其結(jié)果如圖14,本發(fā)明制備的靶向配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體即使在400μg/ml的高濃度下,對(duì)人非小細(xì)胞性肺癌細(xì)胞(A549)和人肝癌細(xì)胞(SMMC-7721)共孵育48h,仍保持有70%以上田胞存活率,表明本發(fā)明制備的靶向配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體具有較低的細(xì)胞毒性,具有較好的生物相容性。
為說(shuō)明本發(fā)明制備的靶向配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體中靶向配體的修飾有助于腫瘤細(xì)胞對(duì)該載體的攝取,本發(fā)明以未經(jīng)靶向配體修飾的載體為對(duì)照組,通過(guò)FITC對(duì)載體進(jìn)行熒光標(biāo)記,以A549為模型細(xì)胞,采用流式細(xì)胞儀對(duì)細(xì)胞內(nèi)熒光強(qiáng)度進(jìn)行定量分析,HA/CSO-SS-Hex/Fe3O4和CSO-SS-Hex/Fe3O4細(xì)胞內(nèi)熒光強(qiáng)度結(jié)果分別如圖15和圖16,結(jié)果表明,經(jīng)共孵育后,胞內(nèi)載體的熒光強(qiáng)度呈時(shí)間依賴性,同一時(shí)間點(diǎn)時(shí),靶向配體修飾的載體組胞內(nèi)熒光強(qiáng)度更強(qiáng),說(shuō)明靶向配體的加入能有效促進(jìn)腫瘤細(xì)胞對(duì)載體的攝入。
實(shí)施例6:
稱取具還原響應(yīng)性的的兩親性聚合物(CSO-SS-Chol)20mg溶于10ml超純水中,吸取1ml Fe3O4溶液(約10mg),在劇烈攪拌條件下將其注入兩親性聚合物溶液中,細(xì)胞破碎儀(振幅30%,工作2s,停3s)超聲乳化3min,室溫下敞口攪拌使氯仿自然揮發(fā),待氯仿?lián)]盡后,在劇烈攪拌下,以極緩慢的速度逐滴將3ml 1mg/ml的透明質(zhì)酸(分子量為14600Da)溶液加入其中,攪拌30min后,將溶液以4000r/min離心10min,棄去沉淀,收集上清液,上清液過(guò)0.45μm微孔濾膜,收集濾液,凍干即為配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體。
實(shí)施例7:
稱取具還原響應(yīng)性的的兩親性聚合物(CSO-SS-VE)20mg溶于10ml超純水中,吸取1ml Fe3O4溶液(約10mg),在劇烈攪拌條件下將其注入兩親性聚合物溶液中,細(xì)胞破碎儀(振幅30%,工作2s,停3s)超聲乳化3min,室溫下敞口攪拌使氯仿自然揮發(fā),待氯仿?lián)]盡后,在劇烈攪拌下,以極緩慢的速度逐滴將3ml 1mg/ml的透明質(zhì)酸(分子量為14600Da)溶液加入其中,攪拌30min后,將溶液以4000r/min離心10min,棄去沉淀,收集上清液,上清液過(guò)0.45μm微孔濾膜,收集濾液,凍干即為配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體。
4.配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載體對(duì)疏水性抗腫瘤藥物的裝載
實(shí)施例8:
稱取具還原響應(yīng)性的的兩親性聚合物(CSO-SS-Hex)20mg溶于10ml超純水中,吸取1ml Fe3O4溶液(約10mg),在劇烈攪拌條件下將其注入兩親性聚合物溶液中,細(xì)胞破碎儀(振幅30%,工作2s,停3s)超聲乳化3min,室溫下敞口攪拌使氯仿自然揮發(fā),待氯仿?lián)]盡后,精密稱取10.0mg紫杉醇,溶于1ml無(wú)水乙醇中,配制成10mg/ml的紫杉醇乙醇溶液,將其以極緩慢的速度逐漸滴加到上述磁性納米載體溶液中,攪拌30min后,冰浴超聲(振幅30%,工作2s,停3s,15min),超聲完畢,在劇烈攪拌下,以極緩慢的速度逐滴將3ml 1mg/ml的透明質(zhì)酸(分子量為14600Da)溶液加入其中,攪拌30min后,將其轉(zhuǎn)移到透析袋(MWCO:1000Da)中透析過(guò)夜,待透析結(jié)束,將透析袋中溶液全部轉(zhuǎn)移至燒杯中,以4000r/min離心10min,棄去沉淀,收集上清液,上清液過(guò)0.45μm微孔濾膜,收集濾液,凍干即為配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載藥復(fù)合物。
本發(fā)明采用將一定量的透明質(zhì)酸修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載藥復(fù)合物置于3500Da透析袋中,并將其放入含有不同濃度還原性谷胱甘肽(GSH)的緩沖液中,模擬載體在不同生理環(huán)境下的藥物釋放行為,間隔一定時(shí)間取出一定量的透析液,利用高效液相色譜計(jì)算不同時(shí)間藥物的累計(jì)釋放量,結(jié)果如圖17所示,該載體具明顯的還原響應(yīng)性,在高濃度的還原條件下可使藥物短時(shí)間內(nèi)大量釋放,而在非還原條件下,藥物可以被很好地保護(hù),不會(huì)使其過(guò)早的釋放和泄露。
實(shí)施例9:
稱取具還原響應(yīng)性的的兩親性聚合物(CSO-SS-Chol)20mg溶于10ml超純水中,吸取1ml Fe3O4溶液(約10mg),在劇烈攪拌條件下將其注入兩親性聚合物溶液中,細(xì)胞破碎儀(振幅30%,工作2s,停3s)超聲乳化3min,室溫下敞口攪拌使氯仿自然揮發(fā),待氯仿?lián)]盡后,精密稱取10.0mg紫杉醇,溶于1ml無(wú)水乙醇中,配制成10mg/ml的紫杉醇乙醇溶液,將其以極緩慢的速度逐漸滴加到上述磁性納米載體溶液中,攪拌30min后,冰浴超聲(振幅30%,工作2s,停3s,15min),超聲完畢,在劇烈攪拌下,以極緩慢的速度逐滴將3ml 1mg/ml的透明質(zhì)酸(分子量為14600Da)溶液加入其中,攪拌30min后,將其轉(zhuǎn)移到透析袋(MWCO:1000)中透析過(guò)夜,待透析結(jié)束,將透析袋中溶液全部轉(zhuǎn)移至燒杯中,以4000r/min離心10min,棄去沉淀,收集上清液,上清液過(guò)0.45μm微孔濾膜,收集濾液,凍干即為配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載藥復(fù)合物。
實(shí)施例10:
稱取具還原響應(yīng)性的兩親性聚合物(CSO-SS-VE)20mg溶于10ml超純水中,吸取1mlFe3O4溶液(約10mg),在劇烈攪拌條件下將其注入兩親性聚合物溶液中,細(xì)胞破碎儀(振幅30%,工作2s,停3s)超聲乳化3min,室溫下敞口攪拌使氯仿自然揮發(fā),待氯仿?lián)]盡后,精密稱取10.0mg紫杉醇,溶于1ml無(wú)水乙醇中,配制成10mg/ml的紫杉醇乙醇溶液,將其以極緩慢的速度逐漸滴加到上述磁性納米載體溶液中,攪拌30min后,冰浴超聲(振幅30%,工作2s,停3s,15min),超聲完畢,在劇烈攪拌下,以極緩慢的速度逐滴將3ml 1mg/ml的透明質(zhì)酸(分子量為14600Da)溶液加入其中,攪拌30min后,將其轉(zhuǎn)移到透析袋(MWCO:1000)中透析過(guò)夜,待透析結(jié)束,將透析袋中溶液全部轉(zhuǎn)移至燒杯中,以4000r/min離心10min,棄去沉淀,收集上清液,上清液過(guò)0.45μm微孔濾膜,收集濾液,凍干即為配體修飾的還原響應(yīng)型磁性納米載藥復(fù)合物。