CN100438915C

CN100438915C - 靶向性纳米药物载体及其制备方法

Info

Publication number: CN100438915C
Application number: CNB2006100215564A
Authority: CN
Inventors: 范琳玉; 张恒
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2006-08-08
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2026-08-08
Also published as: CN1903366A

Abstract

本发明涉及一种靶向性纳米药物载体及其制备方法。该方法是制备海藻酸钠-甘露聚糖聚合物，通过海藻酸钠-甘露聚糖聚合物，采用溶剂乳化蒸发法，或超声乳化法，或高压乳均法，制备靶向性纳米药物载体，该方法工艺简单、操作方便；所制备的靶向性纳米药物载体含有海藻酸钠和甘露聚糖，其含量按重量份甘露聚糖是海藻酸钠的1-2倍，甘露聚糖靶向的海藻酸钠纳米微球粒径在50nm～300nm之间。本发明靶向性纳米药物载体具有稳定和较高的靶向性纳米微球，可以包裹抗肿瘤药物，抑癌基因以及基因疫苗；具有实用性强及广阔的应用前景。

Description

靶向性纳米药物载体及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种靶向性纳米药物载体及其制备方法，特别是涉及一种海藻酸钠-甘露聚糖聚合物的新型靶向性纳米药物载及其制备方法。

背景技术

在我国，每年约有130万人死于恶性肿瘤，估计发病率在180万-200万之间，总的发病率在不断上升。在国内多个大城市中，恶性肿瘤已超过心脑血管疾病，排在所有疾病死亡原因的第一位，而在35-59岁年龄段，恶性肿瘤一直是第一杀手。肿瘤是多机制的复杂疾病，目前的治疗方法仍采用传统的早期诊断、放疗、化疗等综合手段治疗。采用上述治疗方法，其最大的缺陷在于对病变细胞和正常细胞的分辨率较低，因而造成对人体的正常细胞损伤太大。因此，开发具有肿瘤靶向性的给药体系就显得尤为重要。随着肿瘤发生发展分子机制的阐明，肿瘤细胞与正常细胞的区别将会更加明确，一些肿瘤细胞特有的分子靶点将成为筛选特效抗癌药物的有用工具，而具有肿瘤靶向性的给药体系即靶向药物载体将可能使抗癌药物特异地攻击肿瘤细胞。这些抗癌药物对正常细胞损害很小，因而其疗效更好，也能在临床较长期地大剂量使用，因此，肿瘤的靶向治疗是肿瘤治疗最理想的用药途径。

在我国，近三十多年来应用化学药物治疗恶性肿瘤已有了较迅速的发展，国际抗癌联盟最近的报导认为化疗后可以明显延长癌症病人生存期。但是从另一方面可以看到，化学治疗具有靶向性不强的缺点，故一方面杀伤肿瘤细胞，另一方面能明显影响患者造血、免疫和某些器官的功能，易产生多药耐药而治疗失败。因此这就需要采取更有效的方法来缓解或消除这些副作用。用可降解的高分子聚合物制备的纳米微球，是七十年代末发展起来的具有缓释和靶向性的药物载体，它可以根据粒子的特异性将包裹的药物输送到病变部位，提高病灶的药物浓度，延长药物的作用时间，进而明显提高药物的治疗效果，以减少其毒副作用，从而达到在体内将药物靶向到病变部位和缓慢释放的目的。目前纳米生物材料已成为研究的热点，并在药物纳米载体和纳米颗粒基因转移技术方面已取得较好基础及做出实质性成果。这种技术是以纳米颗粒作为药物和基因转移载体，将化疗药物、D NA和RNA等基因治疗分子包裹在纳米颗粒之中或吸附在其表面，同时也在颗粒表面耦联特异性的靶向分子，如特异性配体、单克隆抗体等，通过靶向分子与细胞表面特异性受体结合，在细胞摄取作用下进入细胞内，实现安全有效的靶向性药物和基因治疗，即实现“强强联合”的原则。

药物载体或基因载体的重要特征之一是其生物降解性，通过成分控制和结构设计，生物降解的速率可以控制，部分及它们的共聚物可降解成细胞正常代谢物质，即-水和二氧化碳。通过降解，载体与药物/基因片段定向进入靶细胞之后，表层的载体被生物降解，芯部的药物释放出来发挥疗效，避免了药物在其他组织中释放。目前这类载体聚合物的研究主要在药物制剂和组织工程方面，而且在药物制剂方面大都通过化学反应与药物连接，从而达到治疗的目的，但采用上述的化学合成的方法其最大的缺陷在于该类药物进入人体后在不能特异地攻击肿瘤细胞，对正常细胞损害很大。对于聚合物表面修饰如调节材料表面亲水/疏水性及电荷、将细胞粘连因子和细胞增殖因子等生物活性因子固定于材料表面等，大都采用物理吸附的修饰方法，是由范德华力维持吸附分子与基材间的作用，所以结合力弱，被结合分子易脱落，影响材料的长期使用性能，不能满足应用需要。

海藻酸钠为褐藻的细胞膜组成成分，系多糖类化合物，于1881年被发现，1965年用核磁共振技术确定其结构式。海藻酸由聚β-1，4-甘露糖醛酸(β-1，4-D-mannosyluronicacid，M)与聚α-1-4-L-古洛糖醛酸(α-1-4-L-gulosyluronic acid，G)结合的线型高聚物，常用稀碱从褐藻中提取而得，海藻酸钠的结构式如下：

海藻酸钠是被美国FDA批准可用作创伤敷料等外用制剂及药物释放载体的生物材料，具有生物降解性和生物相容性，被广泛用于医药，化妆品，食品，纺织等领域。在药剂学中利用海藻酸钠的溶解度特性、凝胶和聚电解质性质作为缓释制剂的载体，包埋剂或生物粘附剂，利用其成膜性，制备微囊，利用其与二价离子的结合性，曾作为软膏基质或混悬剂的增粘剂，其作为缓释制剂和微囊材料等尤为重要。海藻酸钠用于药物载体的开发研究已有报道，但是将用于药物载体同样存在无靶向性的缺点。

众所周知，糖类化合物是一切生物体维持生命活动所需能量的主要来源，是生物体合成其它化合物的基本原料，或充当生物体的结构原料。糖类化学的研究较早，但在核酸、蛋白质的研究处于鼎盛时期，对糖类化合物的研究一度受到冷落。直到20世纪70年代后，随着分子生物学的发展，人们逐步认识到，糖类是涉及生命活动本质的生物大分子之一，糖类结构上具有多个羟基基团，糖链结构蕴含十分丰富的生物语言信息，是高密度的信息载体。对多种多糖抗肿瘤作用机理的研究表明，多糖类药物并非直接杀死癌细胞，而是通过刺激机体各种免疫活性细胞的成熟、分化和繁殖，使机体免疫系统恢复平衡，发挥机体自身的抵抗力去清除、吞噬癌细胞。近年来树突状细胞(dendriticcells，DCs)已成为当今肿瘤生物治疗领域备受关注的热点之一，越来越多的证据表明由DC激活的细胞免疫，特别是细胞毒性T淋巴细胞(CTL)介导的免疫反应，在机体抵御恶性肿瘤和传染性疾病中发挥着十分重要的作用，甘露聚糖被成功的发现它对树突状细胞(dendritic cells，DCs)等能有效递呈，从而能激起有效的抗肿瘤反应，其结构式如下：

因此，用甘露聚糖作为海藻酸钠微球的修饰基团，构建肿瘤特异性的新型靶向给药体系，能将微球包裹的药物或基因定向的送到病变部位，从而提高病灶部位的药效，同时兼有缓释的作用，是一种功能性和实用性强的新型给药体系。

发明内容

本发明的目的是提供一种靶向性纳米药物载体及其制备方法，该靶向性纳米药物载体为海藻酸钠和甘露聚糖合成的靶向载药微球；该方法是将甘露聚糖作为海藻酸钠的修饰基团，经酯化反应等工艺，制备具有靶向性的纳米药物载药微球；所制备的载药微球对抗肿瘤药物的包封率可达80％以上，提高了对治疗目标细胞的亲和性。

本发明的靶向性纳米药物载体的制备方法，一方面，将对树突状细胞具有靶向性的甘露聚糖作为海藻酸钠的修饰基团，制备海藻酸钠-甘露聚糖聚合物，另一方面，用制备好的海藻酸钠-甘露聚糖聚合物，采用溶剂乳化蒸发法，或超声乳化法，或高压乳均法，制备甘露聚糖靶向的海藻酸钠微球，即靶向性纳米药物载体，海藻酸钠-甘露聚糖聚合物的制备主要包括以下工艺步骤：

(1)在室温条件下，将海藻酸钠和甘露聚糖置于容器中，按重量份甘露聚糖为海藻酸钠的1-2倍，在浓度为0.01-0.1mol/l的酸性溶液HCl中进行酯化反应，搅拌下，反应0.5-2小时后，将反应溶液的PH值调至中性；

(2)在上述反应溶液中，加入过氧化物过硫酸胺1-5重量份作为引发剂，加入表面活性剂十二烷基硫酸钠1-5重量份作为乳化剂，升温至40℃-60℃，搅拌下，反应时间2-4小时，用去离子水洗涤，除去表面活性剂后，于冻干机中干燥，即制得海藻酸钠-甘露聚糖聚合物备用。

本发明制备的海藻酸钠-甘露聚糖聚合物采用IR进行分析检测，其酯化反应达到100％。

本发明靶向性纳米药物载体的制备方法中，所述的溶剂乳化蒸发法，主要经以下工艺步骤制备的靶向性纳米药物载体，其纳米微球的粒径大小在200nm～300nm之间：

(1)将制备好的海藻酸钠-甘露聚糖聚合物，溶于有机溶剂中，使其得浓度为0.1-5mg/ml的混合溶液，向该混合溶液中加入占混合溶液体积百分比为0.01-0.1％的潜溶剂，得复合溶液；

(2)将难溶或不溶于水的抗肿瘤药物长春新碱溶解在上述复合溶液中，使其浓度为1-5mg/ml，然后缓慢的滴加入含有按体积百分比为1-10％的表面活性剂的水溶液中，得乳化液，在室温下，搅拌反应4-12小时，使乳化液中的有机溶剂蒸发；

(3)用离心机高速离心收集微球颗粒，用蒸馏水洗涤微球颗粒至少三次，即得到靶向性纳米药物载体，置于冻干机中冻干保存备用。

上述方案中，所述的有机溶剂为二氯甲烷，或三氯甲烷，或乙酸乙酯；所述有机溶剂中用二氯甲烷制备的微球包封率更好。

上述方案中，所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠，或聚乙烯醇。

上述方案中，所述的潜溶剂为丙酮，或甲醇，或二甲亚砜。

本发明靶向性纳米药物载体的制备方法中，所述的超声乳化法，主要经以下工艺步骤制备的靶向性纳米药物载体，其纳米微球的粒径大小在50nm～150nm之间：

(1)将制备好的海藻酸钠-甘露聚糖聚合物，溶于有机溶剂中，使其得浓度为0.1-5mg/ml的混合溶液；

(2)用超声乳化器，将上述混合溶液和溶于水的抗肿瘤药物，分散于含有按体积百分比为1-10％的表面活性剂聚乙烯醇的水溶液中，使溶液的浓度为1-5mg/ml，然后进行超声乳化1-5分钟，超声功率为50-100W，得乳化液，搅拌，除去乳化液中的有机溶剂；

(3)用离心机高速离心收集微球颗粒，用蒸馏水洗涤微球颗粒至少三次，即制得靶向性纳米药物载体，置于冻干机中冻干保存备用。

上述方案中，所述的有机溶剂为丙酮，或二氯甲烷。

上述方案中，所述的抗肿瘤药物为紫杉醇，或DNA，或蛋白质。

本发明用超声乳化法制备的微球颗粒更小、且均匀，其纳米微球的粒径大小为50nm～150nm之间。

本发明靶向性纳米药物载体的制备方法中，所述的高压乳均法，主要经以下工艺步骤制备的靶向性纳米药物载体，其纳米微球的粒径大小在50nm～150nm之间：

(1)将海藻酸钠-甘露聚糖聚合物溶于有机溶剂二氯甲烷，或三氯甲烷，或乙酸乙酯中，使其得浓度为0.1-5mg/ml的混合溶液，将基因，或基因疫苗溶于含有按体积百分比为1-10％的表面活性剂聚乙烯醇的蒸馏水中，

(2)用高压均质机，将上述复合溶液乳化分散于占体积百分比为1-10％的表面活性剂聚乙烯醇的水溶液中，进行高压乳化循环三次以上，每次2-3分钟，再中速搅拌，得乳化液，将乳化液中的有机溶剂蒸发除去；

(3)用离心机高速离心收集纳米微球，用蒸馏水洗涤纳米微球至少三次，即制得靶向性纳米药物载体，置于冻干机中冻干保存备用。

本发明采用高压乳均法制备的甘露聚糖靶向的海藻酸钠纳米微球颗粒粒径为50nm～150nm，微球分散更均匀，而且采用此方法，在制备过程中，可以不破坏包裹的DNA链段，且DNA的包封率高于60％。

本发明制备的甘露聚糖靶向的海藻酸钠纳米微球采用冻干保存，可以进一步有效的除去残留在纳米微球中的有机溶剂。

本发明上述制备方法中任一所述的方法制备的靶向性纳米药物载体，其特征是，该靶向性纳米药物载体含有海藻酸钠和甘露聚糖，其含量按重量份，甘露聚糖为海藻酸钠的1-2倍；其纳米药物微球粒径的大小在50nm～300nm之间。

本发明纳米药物载体为具有靶向性的甘露聚糖作为海藻酸钠的修饰基团的靶向性给药纳米微球载药体系；该纳米微球可以包裹化疗药物，或抗肿瘤药物，或抑癌基因以及基因疫苗等，将药物或基因定向的送到病变部位，是一种靶向性强的载药纳米微球。

本发明具有以下特点：

一、本发明所选用的材料制备的海藻酸钠-甘露聚糖聚合物载体的安全性好，毒副作用小，具有稳定和高的靶向性；海藻酸钠-甘露聚糖聚合物作为药物释放载体的生物材料，具有生物降解性和生物相容性；利用甘露聚糖的特异性，即它对树突状细胞(dendriticcells，DCs)等能有效递呈，从而能激起有效的抗肿瘤反应。

二、将甘露聚糖通过化学修饰连接到海藻酸钠上，进而制备具有靶向性的纳米微球；该纳米微球可以包裹化疗药物，或抗肿瘤药物，或抑癌基因以及基因疫苗等，是一种靶向性强的载药纳米微球，该载药纳米微球能将药物或基因定向的送到病变部位，从而提高病灶部位的药效；同时兼有缓释的作用，是一种功能性和实用性较强的新型靶向给药体系。

三、本发明靶向性纳米药物载体制备方法简单，操作方便，且反应条件温和；还可以通过调节反应时间、反应物浓度、或控制聚合反应温度，来调节聚合物载体材料的疏水性。

附图说明

附图为海藻酸钠的红外图谱，附图中海藻酸钠和甘露聚糖酯化反应后，用IR作分析检测，根据常见基团及化学键的特征吸收频率可知，酯化反应的化合物基团的特征吸收频率在1720～1750cm^-1的范围，从图中可看出，在吸收频率为1748.976cm^-1处出现一强的峰，即为得到的海藻酸钠-甘露聚糖聚合物。

具体实施方式

实施例中所用仪器：冻干机，离心机，

本发明海藻酸钠-甘露聚糖聚合物的制备实例

实施例1

在反应瓶中，室温下，加入20mg的海藻酸钠和24mg的甘露聚糖，加入4ml的0.1mol/L的HCl，搅拌下，反应0.5小时，用0.1ml/L的NaOH，将上述溶液的PH值调至7；再加入1mg的过硫酸胺和1mg的十二烷基硫酸钠，此时将温度升至60℃，搅拌下反应2小时，用去离子水洗涤，冻干机干燥，即制得海藻酸钠-甘露聚糖聚合物备用。

实施例2

在反应瓶中，室温下，加入10mg的海藻酸钠和20mg的甘露聚糖，加入4ml的0.05mol/L的HCl，搅拌下，反应2小时，用0.1ml/L的NaOH，将上述溶液的PH值调至7；再加入0.8mg的过硫酸胺和0.8mg的十二烷基硫酸钠，此时将温度升至40℃，搅拌下反应4小时，用去离子水洗涤，于冻干机中干燥，即制得海藻酸钠-甘露聚糖聚合物载体备用。

采用上述方法制备的海藻酸钠-甘露聚糖聚合物接枝聚合物的转化率高，而且可以通过改变甘露聚糖的浓度来调节聚合物的酯化度50％～100％，进而改变聚合物的亲水性。

本发明用上述海藻酸钠-甘露聚糖聚合物制备靶向性纳米药物载体的实例

实施例3采用O/W溶剂乳化蒸发法制备实例

在反应瓶中，取1mg的海藻酸钠-甘露聚糖聚合物，取难溶或不溶于水的抗肿瘤药物长春新碱5mg，溶于5ml的CH₂CI₂中，缓慢的滴加入含有体积百分比为1％的表面活性剂聚乙烯醇(PVA)的10ml水溶液中，得乳化液，室温下，搅拌，反应8小时，使得乳化液中的有机溶剂蒸发，用离心机高速离心收集纳米微球，然后用蒸馏水反复洗涤纳米微球三次以上，即制得靶向性纳米药物载体，置于冻干机中冻干保存备用。

采用O/W溶剂乳化蒸发法，适用于对水不溶或难溶的抗肿瘤药物，通过该法制备的纳米微球其粒径大小为200nm～500nm之间；用冻干机保存可以进一步除去残留在微球中的有机溶剂；该载药纳米微球能将抗肿瘤药物长春新碱定向的送到病变部位，从而提高长春新碱在病灶部位的治疗药效。

实施例4采用超声乳化法制备实例

在反应瓶中，将1mg的海藻酸钠-甘露聚糖聚合物，和难溶或不溶于水的紫杉醇3mg，溶于5ml的CH₂Cl₂有机溶剂中得混合溶液，用超声乳化器将混合溶液分散于含有体积百分比为5％的表面活性剂聚乙烯醇(PVA)的10ml的水溶液中，得乳化液，超声乳化5分钟，超声功率为50W，搅拌，除去乳化液中的有机溶剂，再用离心机高速离心收集微球颗粒，用蒸馏水反复洗涤微球颗粒三次，即得靶向性纳米药物载体，于冻干机中冻干保存备用。

采用超声乳化法，制备的微球颗粒更小、且更均匀，通过该法制备的纳米微球其粒径大小为50nm～200nm之间；用冻干机保存可以进一步除去残留在微球中的有机溶剂；该载药纳米微球能将抗肿瘤药物紫杉醇定向的送到病变部位，从而提高紫杉醇在病灶部位的治疗药效。

实施例5采用高压乳均法制备实例

在反应瓶中，将5mg的海藻酸钠-甘露聚糖聚合物，溶于5ml的CH₂Cl₂溶剂中，将基因DNA溶于含有体积百分比为3％的表面活性剂PVA的10ml蒸馏水中，用高压乳化机将上述溶液乳化分散于PVA的水溶液中，得乳化液，进行高压乳化循环三次，中速搅拌，反应2小时，将乳化液中的有机溶剂蒸发除去，用高速离心收集纳米微球，用蒸馏水洗涤纳米微球三次，即得靶向性纳米药物载体，于冻干机中冻干保存备用。

采用高压乳均法制备的纳米微球其粒径为50nm～150nm，且分散更均匀；而且采用该方法，在制备过程中，可以不破坏包裹的DNA链段，且DNA的包封率高于60％；该载药纳米微球能将抗肿瘤药物基因定向的送到病变部位，从而提高基因在病灶部位的治疗药效。

本发明采用甘露聚糖作为海藻酸钠微球的修饰基团，构建肿瘤特异性的新型靶向给药体系，提高了对治疗目标细胞的亲和性；所制备的载药微球对抗肿瘤药物的包封率可达80％以上，能将微球包裹的药物或基因定向的送到病变部位，从而提高病灶部位的药效；同时兼有缓释的作用，是一种功能性和实用性强的新型给药体系。

Claims

1.一种靶向性纳米药物载体的制备方法，其特征是，将对树突状细胞具有靶向性的甘露聚糖作为海藻酸钠的修饰基团，制备海藻酸钠-甘露聚糖聚合物，将制备好的海藻酸钠-甘露聚糖聚合物，采用溶剂乳化蒸发法，或超声乳化法，或高压乳均法，制备靶向性纳米药物载体，海藻酸钠-甘露聚糖聚合物的制备包括以下工艺步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述的溶剂乳化蒸发法，经以下工艺步骤制备的靶向性纳米药物载体，其纳米微球的粒径大小在200nm～300nm之间：

(1)将制备好的海藻酸钠-甘露聚糖聚合物，溶于有机溶剂二氯甲烷中，使其得浓度为0.1-5mg/ml的混合溶液，向该混合溶液中加入占混合溶液体积百分比为0.01-0.1％的潜溶剂甲醇，得复合溶液；

(2)将难溶或不溶于水的抗肿瘤药物长春新碱溶解在上述复合溶液中，使其浓度为1-5mg/ml，然后缓慢的滴加入含有按体积百分比为1-10％的表面活性剂聚乙烯醇的水溶液中，得乳化液，在室温下，搅拌反应4-12小时，使乳化液中的有机溶剂蒸发；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述的超声乳化法，经以下工艺步骤制备的靶向性纳米药物载体，其纳米微球的粒径大小在50nm～150nm之间：

(1)将制备好的海藻酸钠-甘露聚糖聚合物，溶于有机溶剂二氯甲烷中，使其得浓度为0.1-5mg/ml的混合溶液；

(2)用超声乳化器，将上述混合溶液和溶于水的抗肿瘤药物紫杉醇，分散于含有按体积百分比为1-10％的表面活性剂聚乙烯醇的水溶液中，使溶液的浓度为1-5mg/ml，然后进行超声乳化1-5分钟，超声功率为50-100W，得乳化液，搅拌，除去乳化液中的有机溶剂；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述的高压乳均法，经以下工艺步骤制备的靶向性纳米药物载体，其纳米微球粒径的大小在50nm～150nm之间：

(1)将海藻酸钠-甘露聚糖聚合物溶于有机溶剂二氯甲烷中，使其得浓度为0.1-5mg/ml的混合溶液，将基因，或基因疫苗溶于含有按体积百分比为1-10％的表面活性剂聚乙烯醇的蒸馏水中；

(2)用高压均质机，将上述步骤(1)中的混合溶液乳化分散于占体积百分比为1-10％的表面活性剂聚乙烯醇的水溶液中，进行高压乳化循环三次以上，每次2-3分钟，再中速搅拌，得乳化液，将乳化液中的有机溶剂蒸发除去；

5.权利要求1-4中任一所述的方法制备的靶向性纳米药物载体，其特征是，该靶向性纳米药物载体含有海藻酸钠和甘露聚糖，其含量按重量份，甘露聚糖为海藻酸钠的1-2倍，该药物载体为具有靶向性的甘露聚糖作为海藻酸钠的修饰基团的靶向性给药纳米微球载药体系，其纳米药物微球粒径的大小在50nm～300nm之间。