一種金團簇作為腫瘤放療增敏劑和ct造影劑的應用及其藥物制劑的制作方法
【專利說明】一種金團簇作為腫瘤放療增敏劑和CT造影劑的應用及其 藥物制劑 一、技術領域
[0001] 本發(fā)明的超小Auiq12 (SG) 1Q 12團簇作為腫瘤放療增敏劑和CT造影劑及其藥物制劑 屬于醫(yī)藥領域中的應用技術。特別是涉及Auw 12 (SG) 1(] 12團簇在制備腫瘤放射治療中的輔 助增加放療療效的藥物，以及在腫瘤CT診斷中造影劑藥物制劑中的應用。
[0002] 二、背景介紹
[0003] 輻射治療已經被認為是臨床腫瘤治療的重要組成部分，在癌癥病人抗擊病魔的斗 爭中，可以達到50%臨床腫瘤病人需要使用輻射治療的高效利用率 [1]。然而，治療期間高 能量的射線不僅殺傷腫瘤細胞，健康細胞也隨之受到損傷。局部照射及控制放射劑量能最 大化提高腫瘤放療療效，并減小副作用。放療增敏劑的使用可以增加腫瘤局部放療效果，相 對安全的低劑量放射是應對這種挑戰(zhàn)比較有前景的解決方案。基于輻射增敏機制的經典藥 物，如硝基咪唑，其在腫瘤部位局部給藥有效，但沒有任何的靶向性作用，而僅依賴于給藥 時精確定位于腫瘤組織 [2]。有些時候，對組織中散在分布的非常小的腫瘤，不可避免地會影 響到鄰近的正常組織。
[0004] 一種理想的輻射增敏劑應該具有良好的提高放射治療效果，具有好的腫瘤靶向能 力（包括組織和細胞兩種水平），有良好的生物相容性（或稱低毒性），以及良好的腎臟清 除率，避免藥物對病人造成潛在短期和長期的腎毒害作用。而特別是特定規(guī)格超小尺寸的 A Ul。12(SG)1(] 12團簇在該領域的應用研究尚屬空白，更缺乏體內分布、代謝、清除和毒副作用 方面的研究，以及未來臨床腫瘤診療應用可能性的研究。 三、
【發(fā)明內容】
[0005] 面對這些尚未解決的難題，本發(fā)明公開一種新型的含金的超小團簇輻射增敏 劑--幾種金（Au)原子包埋在一種天然發(fā)生的肽殼中，如谷胱甘肽（GSH)殼而構成。如圖 1所示，如同設計的含金團簇具有確定的分子式Au w 12(SG)w 12，可以歸類為GSH-Au超小團 簇。GSH覆蓋團簇的表面而具有相似的理化和生理學性能，如同由幾個GSH分子構成的多 肽，而且這類材料在生物系統(tǒng)中已經顯示出具有良好的生物相容性。GSH殼也可能受體內藥 動學影響，GSU-Au團簇具有良好的腫瘤沉積作用。超小的尺寸和肽殼能夠順利通過網狀內 皮系統(tǒng)，并因此而改善其在腫瘤的定位沉積。另外，如同設計的在GSH-Au團簇中高比例的 GSH(或在團簇表面過高暴露的GSH)可能會激活體內GSH轉運子，其能夠促進GSH-Au團簇 被腫瘤細胞攝取，從而提高其在腫瘤內部的蓄積程度。
[0006] 在近來的幾個高原子數（Z)材料中可發(fā)展為輻射增敏劑的[3]，包括碘（Z = 53)釓 (Z = 64)，由于Au大至79的原子數，其在提高放療功效上是無可比擬的。GSH-Au團簇中的 Au原子能夠被用作放射增敏劑來提高腫瘤放射療法的治療效果。通過提升腫瘤局部Au濃 度改善放療效果，包埋在GSH殼內的數個Au原子具有潛在的協(xié)同功效。輻射療效的提高源 于Au與射線的相互作用，這里，在接受高能量的X-射線或Y _射線照射時，GSH-Au團簇通 過散布光子，光電子，康普頓散射電子，錐形電子，以及電子-正電子對，在細胞內由輻射誘 生的化學物質（自由基和離子化成分）可以發(fā)出高的能量，成為一個新的輻射源，能有效損 傷和殺死癌細胞。
[0007] 總之，GSH-Au團簇中Au原子和自發(fā)分子間固有的吸收特征，能夠延長其在血液循 環(huán)中的時間并改善它們的腫瘤靶向沉積效應。GSH-Au團簇超小的尺寸也使得腫瘤治療后 的藥物獲得高的腎臟清除率成為可能，這樣可以最大程度降低由于Au在體內蓄積其產生 的潛在副作用。這種特征不能被其他基于無機的診療試劑所復制或取代，如金屬納米顆粒 [4]，碳納米管[5]，以及半導體量子點[6]，因為它們有相對大的流體動力學直徑（HDs，典型地 > IOnm)，由于其大于腎臟過濾的孔徑門檻限制（~5. 5nm)而無法及時得到清除m。正是 由于超小的Auw 12(SG)w 12團簇可代謝易清除的特征，可以進一步將其推向臨床應用。
[0008] I. GSH-Au團簇的制備研究
[0009] GSH-Au團簇的制備比較簡單。在一個有代表性的合成實驗中，GSH水溶液和 HAuC14(GSH與Au比例=2 : 1)首先在25°C混合5分鐘，接下來通過加入NaOH使pH調 整到~7. 0?；旌衔镌?0°C培育~2h，形成GSH-Au團簇。上述形成過程包括2步，第一步 是Au (III)被GSH還原形成不溶性Au (I) -SG復合聚合物集合體；第二步通過加入NaOH溶 液，使聚合的復合體解離形成水溶性的寡聚體Au (I) -SG復合物或GSH-Au團簇，在330nm和 375nm處顯示出2個不同的峰（圖la)。產品中Auiq12 (SG)iq12團簇的形成通過電噴射離子 化質譜進行分子結構的確證（圖lb-d)。
[0010] 見圖 1
[0011] 2.腫瘤的靶向沉積效應研究
[0012] 如同制備的Auiq12 (SG)iq12團簇相比于正常組織在腫瘤中顯示出超高攝取，如此強 的靶向沉積能力對于最小化正常組織損傷程度是十分必要的。研究A Ul。12 (SG) 1(] 12團簇的腫 瘤攝取，首先通過分析注射（P. U后Au在腫瘤組織中不同時間點的標準攝取值（SUVs)來 進行。SUV被定義為（Au重量/組織樣本重量）八注射入動物體內的41!重量/總體重）。 小鼠腹腔注射Auiq12 (SG) 1Q 12團簇，對尸檢的組織樣本進行處理和分析。如圖2a所示，Au 在腫瘤中的蓄積銳增時間是在注射后6-10小時，并且在注射后24小時逐漸達到最大值，此 時SUV在10. 86,還可以維持到注射后的48小時。Auiq12(SG) 1Q 12團簇在腫瘤中的超高攝取 可以歸結于其結構和尺寸的特征。第一個特征是超小的流體動力學直徑（HD)，大約2nm。 在這個尺寸的顆粒團更有利于提高穿透性和維持力（EPR) [8]，以及其誘導的內皮細胞孔洞 (NanoEL)效應。第二個特征是其高的GSH-Au比例1 : 1。GSH的高含量如同設計的分子中 能夠大大導致其行為像含有GSH分子的多肽，其能夠幫助超小團簇逃逸出RES的吸收作用， 而且可以激活細胞表面的GSH轉運子，進一步提高Auiq12 (SG)iq12團簇在腫瘤細胞中攝取率 的靶向沉積效應。
[0013] 見圖 2
[0014] 3.體內藥代動力學研究
[0015] 為了進一步了解AUl。12(SG)1(] 12團簇腫瘤超高攝取的原因，我們通過腹腔注射的給 藥方式研究了它的藥代動力學。如圖2b所示，Auiq12(SG)1Q 12團簇的體內藥代動力學遵循 二室模型方式。其體內分布的半衰期（即第一相的tl/2a)為2. 4小時。另外，圖2b也表 明Auiq12(SG)iq12團簇的血液清除半衰期為22小時。此外，即使腹腔注射24小時后，血液 中Auiq12(SG)iq12團簇的濃度仍然能達到4. 91SUV?？傊珹uiq12 (SG)iq12團簇的腫瘤高攝取 歸因于以上兩個長的半衰期和高血液濃度的持續(xù)時間長。
[0016]見圖 3
[0017] 為了進一步理解Auiq12(SG)1Q 12團簇的體內行為，我們還研究了腹腔注射后24小 時和23天的濃度分布情況。正如圖4所示，腹腔注射24小時后，Auiq12(SG)iq12團簇在腫 瘤部位的濃度比其他主要器官（包括腎和肝）都高。例如，腫瘤部位的團簇濃度與腎的濃 度比為1 : 0. 172,而腫瘤部位濃度與肝的濃度比達到1 : 0.0446。Auiq12(SG)iq12團簇的 腫瘤高攝取的靶向性特性的發(fā)現是令人十分滿意的，因為它因此能充分發(fā)揮對腫瘤的放射 治療增敏作用，并且把對正常組織的放射損傷可以實現最小化。A Ul。12(SG)1(] 12團簇的超高 的靶向特異性歸因于他們生物相容性的表面和超小的尺寸，這幫助它們逃避了肝、脾等RES 器官的攝取。另一方面，在腹腔注射23天后，GSH-Au團簇濃度在所有主要器官和腫瘤部位 均下降到0. 019SUV以下，這表明Auiq12(SG)iq12團簇是可以代謝的和具有高的腎清除率，不 會在體內長期蓄積。這一發(fā)現打消了人們傳統(tǒng)對Au制劑體內蓄積的相關顧慮。
[0018] 見圖 4
[0019] 4?腫瘤X射線CT影像診斷的研究
[0020] 為了證實AUl。12(SG)w 12團簇在腫瘤部位的選擇性沉積，我們用X射線計算機斷 層掃描技術來證實團簇在體內的分布。體內X射線CT影像在腫瘤影像中是非侵入式而 且十分可靠的診斷方法（3a) [1°]。CT影像信號強度是基于組織中Au原子（來自于注射的 Auiq12 (SG) 1Q 12團簇）的濃度。0. 2ml 40mmol的Au相當于745HU的CT值，這是體內合適的 濃度。Auiq12(SG) 1Q 12團簇通過尾靜脈注射入小鼠后，我們記錄了二維和三維的X射線CT 影像。正如圖3所示，尾靜脈注射6小時后，在腫瘤位點能觀察到清晰明顯的腫瘤攝取的 信號。腫瘤部位的CT值達到326HU，明顯高于肌肉組織的207HU。而且，我們還在腫瘤和 正常組織之間觀察到了清晰的邊界?？傊?，X射線CT影像的研究結果，不僅為前面討論的 A Ul。12(SG)iq12團簇的組織分布提供了有力證據，也為腫瘤的臨床CT影像診斷造影劑應用 展示了很好的前景。
[0021] 5.腫瘤放射增敏效應的研究
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