CN101028520A - 抑制肿瘤细胞生长的靶向磁性镍纳米药物制剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

抑制肿瘤细胞生长的靶向磁性镍纳米药物制剂及其制备方法包括：1)将表面功能化的单分散磁性镍纳米材料制成溶液，经超声波超声处理使其成为均匀溶液；2)在槲皮素或其它可以抑制肿瘤细胞生长的药物溶液中加入Ni纳米材料溶液，轻轻搅拌均匀，制成一定浓度的混合溶液。该溶液是药物与Ni纳米材料的混合溶液，以表面功能化的单分散磁性纳米粒子Ni为载体，载体表面载有槲皮素或其它可以抑制肿瘤细胞生长的药物，在外加磁场的情况下，能明显增加药物在靶向肿瘤细胞内的蓄积浓度，显著提高治疗效果，降低药物的使用剂量，并可降低由于细胞耐药性带来的危害，从而减少药物的毒、副作用，在临床应用尤其是恶性肿瘤治疗方面具有潜在的应用价值。

Description

抑制肿瘤细胞生长的靶向磁性镍纳米药物制剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及生化医药技术领域，更详细的是一种靶向磁性Ni(镍)纳米药物制剂及其制备方法，应用本发明得到的槲皮素制剂可以通过全身给药方式，如：静脉、皮下注射等；也可以通过肿瘤内部介入给药治疗癌症。

背景技术

肿瘤是严重危害人类健康的疾病之一，其发病率和死亡率都较高。在肿瘤治疗过程中，常用的治疗方法是手术疗法、化学疗法、放射性疗法、生物疗法以及中药疗法。手术疗法主要适应于早期良性肿瘤或恶性无扩散转移的患者，缺点是对扩散转移的癌细胞却无能为力，单一方法复发率高；化学疗法是目前肿瘤治疗的主要手段，但却有着很强的毒副作用，且易引起患者的耐受性，从而导致一些患者很差的生活质量；放射性疗法在杀死癌细胞的同时，也可破坏正常组织和正常细胞，且临床易出现异常反应；生物疗法主要是提高病人的自身免疫能力，或用提高病人的抑癌基因的表达、降低癌基因的表达从而达到治疗目的；中药疗法的优点是既能杀死癌细胞，又能提高免疫能力，副作用小，但周期长。

因而，目前恶性肿瘤的主要有效治疗手段之一就是化疗。新的抗癌药物及化疗方案层出不穷但疗效仍不尽如人意，其中重要原因之一就是肿瘤细胞对化疗药物产生耐药性。肿瘤的多药耐药(Multidrug Resistance，MDR)是指肿瘤细胞接触一种抗肿瘤药物并产生耐药后，同时对结构和作用机理不同的多种天然来源的抗肿瘤药物具有交叉耐药性。目前认为，MDR是肿瘤细胞对化疗药物毒性损伤的最重要的自我保护防御机制，是肿瘤细胞耐药的常见形式，也是恶性肿瘤化疗失败和复发的主要原因。此外，在目前肿瘤治疗中，放化疗的毒副作用日显突出，而中医中药在综合治疗过程中作用显著，而且可以消除放化疗的毒副作用，提高机体免疫力，延长生命。由于中医中药从整体观念出发，实施辨证论治，既考虑了局部的治疗，又采取扶正培本的方法，因此中药对于改善患者的局部症状和全身状况都具有重要的作用。纳米技术是当前研究领域中的热点之一。当粒子尺寸进入纳米(nm，1nm＝10^-9m)量级时，其本身将产生量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等若干新的特性。纳米技术的核心是利用纳米材料的特殊性能如纳米效应等，来实现目前一般材料所不能达到的功能和用途。利用纳米材料的某些特点，与中药联合使用，可减少中药的使用剂量，并使其具有相应的靶向性，从而达到提高肿瘤治疗效果的目的，改善患者预后及生活质量，并可产生显著的社会效益和经济效益。

为了解决恶性肿瘤化疗相关的肿瘤多药耐药性等这些问题，人们开始了对药物载体的研究，以期使药物指向机体的特定部位，并以被动形式释放药物。目前生物学或医学领域中常用的载体大致可归纳为以下几类：(1)大分子物质如免疫球蛋白、去唾液糖蛋白、白蛋白、纤维原、脱氧核糖核酸(DNA)、葡萄糖等；(2)细胞如红细胞、白细胞、肝细胞等；(3)合成的非生物降解性大分子物质如尼龙或纤维素、半渗透微囊、聚丙烯凝胶等；(4)合成生物可降解性大分子物质脂质体、静脉乳、复合型乳剂、毫微型胶囊、微球剂、含磁性球剂、β-环糊精分子胶囊以及玉脂聚糖球等。自70年代研究人员提出磁控靶向药物传递系统的概念以来，磁性物质载体的研究一直是当前药物新型制剂最活跃的领域之一，它是将药物微球中加入了具有磁响应性的物质，将磁性药物注入组织内，在肿瘤外部施加有效强度和梯度的外磁场，利用磁性药物的流动性能和磁场诱导性能，将磁性药物载体固定于肿瘤靶区内。由于单分散的磁性纳米药物载体的制备一直是一个技术瓶颈问题，因而目前尚未见到利用Ni磁性纳米粒子作为药物载体的直接报道。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种抑制肿瘤细胞生长的靶向磁性镍纳米药物制剂及其制备方法。该方法所制成的镍(Ni)纳米材料作为药物载体，可用于抑制肿瘤细胞生长等方面，它提供了一种新的药物控释方式和途径，可显著提高药物的生物利用度，降低药物的毒、副作用以及肿瘤细胞的耐药性，提高药物的治疗效果。

技术方案：本发明提供一种靶向磁性Ni纳米药物制剂及其制备方法。它可以通过全身给药或靶体(如肿瘤)内介入给药来达到治疗疾病(如癌症)的目的。

本发明的抑制肿瘤细胞生长的靶向磁性镍纳米药物制剂，在该制剂中包括以表面功能化的单分散磁性纳米粒子镍作为载体，在载体表面载有槲皮素，其中在该制剂中靶向磁性纳米粒子镍的浓度为0.1μg/mL-100μg/mL。表面功能化的单分散磁性纳米粒子镍的粒径范围为5nm～120nm，单分散的磁性镍纳米粒子表面带有正电荷和疏水性功能团。

本发明的抑制肿瘤细胞生长的靶向磁性镍纳米药物制剂的制备方法是：该纳米药物制剂在制备时，首先用二甲基亚砜溶解槲皮素，然后再使用溶剂进行稀释，配制成所需要的药物浓度，再加入单分散的磁性镍纳米粒子，自组装成抑制肿瘤细胞生长的靶向磁性镍纳米药物制剂。单分散磁性纳米粒子镍是在电化学氧化条件下用电沉积方法制备的；其电解过程在0.1M TBA-Br-2丙醇溶液中进行，其中用高纯的Ni片作阳极，用玻碳做阴极，沉积磁性纳米团簇覆盖有TBA，沉积以后在有机溶液或水中进行热处理，从而得到表面功能化的单分散磁性纳米粒子镍。所述的溶剂为：生理盐水，或磷酸盐缓冲溶液。

有益效果：我们的实验研究表明，通过使用Ni磁性纳米载体载有的药物固定于肿瘤组织细胞内，使药物在肿瘤细胞中以控释的方式从载体中释放出来，可以有效地提高靶细胞中的药物浓度，减小由于细胞耐药性带来的危害，延长药物在靶区细胞中的作用时间，使药物在肿瘤组织的细胞或亚细胞水平发挥治疗作用，而对正常组织或细胞无太大影响。

本发明的目标是用于将难溶于水的药物(如槲皮素)经Ni纳米载体携带从而实现药物在体内有效运输的过程。应用本发明可以实现难溶于水的药物的运输并可具有靶向性；应用本发明得到的药物既可以通过全身给药的方式，如：静脉或皮下注射等，也可以通过肿瘤内部介入给药方式治疗癌症。应用本发明可以降低药物的使用剂量，提高药物的利用度，并具有靶向给药的功能，还可降低肿瘤细胞的耐药性，提高治疗效果。

总之，本发明具有明显的治疗效果，开发成本低，靶向用药准确，对传统药物(如中药)的现代化具有重要的价值。

我们研究和制备了肿瘤细胞的靶向Ni磁性纳米药物，探讨了表面功能化Ni磁性纳米药物载体在与不同抗肿瘤药物联合作用增强抗癌药物的抑瘤效果和有效杀伤肿瘤细胞的途径。

由于纳米粒子处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，是一种典型的介观系统，因而它具有表面效应、小尺寸效应和量子隧道效应等许多奇特性质。当其与某些物质共同使用时，可以改变其性质，如增加药物的溶解性，提高细胞膜的通透性，有助于外界物质进入细胞从而增加其在细胞内的蓄积浓度。实验证实，使用一定浓度的纳米粒子作为载体对于生物体本身并没有危害，相反还可以明显提高药物的治疗效果，降低药物的使用剂量，并可降低因药物合用而带来的细胞耐药性，具有明显的优势，因此我们选择使用Ni磁性纳米粒子作为肿瘤靶向药物的载体也可减少药物对生物体的损害。

具体实施方式

本发明提供的靶向磁性Ni纳米药物制剂及其制备方法，是以表面功能化的单分散磁性纳米粒子Ni为载体，在载体表面载有槲皮素，或其它抑制肿瘤细胞生长的药物。表面功能化的单分散Ni磁性纳米粒子的粒径范围为5nm～120nm。单分散磁性纳米粒子Ni是在电化学氧化条件下用电沉积方法制备的；其电解过程在0.1M TBA-Br-2(tetrabutylammonium-bromide(TBA-Br)2-propanol)丙醇溶液中进行，其中用高纯的Ni片作阳极，用玻碳做阴极，沉积磁性纳米团簇覆盖在TBA上。沉积磁性纳米团簇采用热液方法进一步改进，即沉积以后在有机溶液或水中进行热处理，从而得到表面功能化的单分散磁性纳米药物载体。单分散的磁性纳米粒子表面带有正电荷和疏水性功能团等。

本发明的Ni载药纳米粒子用作治疗药物时，其中所述的Ni纳米粒子所使用的浓度范围在0.1μg/mL-100μg/mL之间。

本发明的抑制肿瘤细胞生物的靶向Ni磁性纳米药物可以制成静脉注射的冻干粉制剂，也可以制备成溶液。实验表明，用Ni纳米粒子作为载体的药物对肿瘤细胞的抑制率明显高于单纯药物组。此外，该靶向磁性Ni纳米药物在外加磁场的情况下辅助治疗，能明显增加肿瘤区域的肿瘤细胞内药物浓度，减小由于细胞耐药性带来的危害，并且其靶向性有助于降低药物的全身毒性作用，从而达到控制与有效杀伤癌细胞的作用，而对正常细胞影响较小，因此对于肿瘤细胞的靶向治疗具有重要应用前景。实例如下：

(1)单分散表面功能化Ni纳米粒子的制备：

在电化学氧化条件下，用电沉积方法制备单分散Ni纳米粒子。电解过程在TBA-Br-2丙醇溶液中进行，其中用高纯的Ni作为阳极，用玻碳电极作为阴极。电解过程在室温下进行，沉积团簇覆盖在TBA上。沉积过程中，采用热液方法来合成单分散纳米结构。热液处理在有机溶剂或水中进行，从而得到表面功能化的单分散磁性纳米药物载体。通过控制氧化条件和加热温度，可调节所得到的表面功能化的单分散磁性纳米粒子的粒径。本发明中所使用的磁性Ni纳米粒子的最佳粒径范围为5nm～120nm。

在制得了单分散磁性纳米药物载体后，将该磁性纳米粒溶于药物溶液中，由于相关Ni磁性纳米粒表面带有正电荷和疏水基团，因此可以表面负载槲皮素或其它可以抑制肿瘤生长的药物，如：抗菌素、化学合成药品，其它中草药或生物制品等药物进入靶向肿瘤细胞。

(2)与肿瘤细胞相互作用的研究

首先将槲皮素用DMSO溶解，配制成一定浓度的母液，以此为基础，用新鲜的培养基将槲皮素母液稀释制成25uM和50uM的工作液；同时，用无菌的新鲜培养基将Ni纳米粒子制成溶液，并用超声波破碎仪将溶液中Ni纳米粒子完全分散开，制成悬浮溶液，备用。

我们将含有Ni磁性纳米粒的槲皮素溶液与人肝癌细胞(SMMC-7721)共培养，并与未加入Ni纳米粒子的相同浓度的槲皮素的细胞溶液进行了对比实验。MTT的测定分析结果表明，磁性纳米粒Ni与槲皮素联合使用能够显著提高抑制细胞的生长率，表明在有Ni纳米粒子存在的情况下可显著促进细胞对槲皮素的吸收情况，增加其在细胞中的蓄积浓度。

我们经过实验研究，开发了以磁性Ni纳米颗粒为载体的槲皮素的抗肿瘤药物，经过细胞实验表明，含有磁性Ni纳米粒的药物明显优于无磁性Ni纳米颗粒的单纯药物，效果十分明显。因此，这种技术有希望用于临床对恶性肿瘤或其它疾病的目的靶向治疗。本发明将大大加快新药开发的速度，减少开发成本，提高效率和准确性，而且对传统中药的现代化以及扩大其使用范围具有重要的意义。

Claims (5)

1.一种抑制肿瘤细胞生长的靶向磁性镍纳米药物制剂，其特征在于：在该制剂中包括以表面功能化的单分散磁性纳米粒子镍作为载体，在载体表面载有槲皮素，其中在该制剂中靶向磁性纳米粒子镍的浓度为0.1μg/mL-100μg/mL。

2.根据权利要求1所述的抑制肿瘤细胞生长的靶向磁性镍纳米药物制剂，其特征在于表面功能化的单分散磁性纳米粒子镍的粒径范围为5nm～120nm，单分散的磁性镍纳米粒子表面带有正电荷和疏水性功能团。

3.一种如权利要求1所述的抑制肿瘤细胞生长的靶向磁性镍纳米药物制剂的制备方法，其特征在于：该纳米药物制剂在制备时，首先用二甲基亚砜溶解槲皮素，然后再使用溶剂进行稀释，配制成所需要的药物浓度，再加入单分散的磁性镍纳米粒子，自组装成抑制肿瘤细胞生长的靶向磁性镍纳米药物制剂。

4.根据权利要求3所述的抑制肿瘤细胞生长的靶向磁性镍纳米药物制剂的制备方法，其特征在于：单分散磁性纳米粒子镍是在电化学氧化条件下用电沉积方法制备的；其电解过程在0.1M TBA-Br-2丙醇溶液中进行，其中用高纯的Ni片作阳极，用玻碳做阴极，沉积磁性纳米团簇覆盖有TBA，沉积以后在有机溶液或水中进行热处理，从而得到表面功能化的单分散磁性纳米粒子镍。

5.根据权利要求3所述的抑制肿瘤细胞生长的靶向磁性镍纳米药物制剂的制备方法，其特征在于所述的溶剂为：生理盐水，或磷酸盐缓冲溶液。