CN101112361B - 脂溶性光敏剂的磁性纳米微粒的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种脂溶性光敏剂的磁性纳米微粒的制备方法，它是将多糖聚合物溶于碱性溶液中，加入乳化剂，在搅拌下，滴加溶有脂溶性光敏剂的有机溶剂，形成乳液；将二价铁盐和三价铁盐的水合物，在搅拌下滴入到乳液中，生成黑色沉淀，依次经加热、调pH值、取固相，洗涤、冷冻、干燥后即得脂溶性光敏剂的磁性纳米微粒，该纳米微粒是由30％-70％的多糖聚合物、5％-40％的脂溶性光敏剂和在外加磁场作用下具有磁响应性的10％-50％的含铁磁性粒子一起构成大小为5nm-300nm的复合纳米粒子。本发明具有安全无毒、磁响应性强和生物可接受性好的优点，它完全可以实现静脉给药，在磁导向作用下，显著提高对肿瘤的靶向性，从而提高光敏剂的光敏活性，达到减少用药量、降低毒副作用的目的。

Description

脂溶性光敏剂的磁性纳米微粒的制备方法

(一)、技术领域

本发明涉及一种医疗中的磁性纳米微粒的制备方法，特别是一种用于肿瘤光动力治疗的脂溶性光敏剂的磁性纳米微粒的制备方法。

(二)、背景技术

恶性肿瘤严重威胁人类健康。据世界卫生组织(WHO)预测，到2020年，每年新发恶性肿瘤病人数将达到1500万。在肿瘤治疗的众多方法中，光动力疗法(Photodynamic Therapy，PDT)以其有效、安全、副作用小、可协同性、可重复性和相对成本低等优点脱颖而出，并在肿瘤的治疗中显示出很强的生命力。目前光动力疗法已被美、英、德、日等国家正式用于临床多种肿瘤的治疗。

决定光动力疗效的一个重要因素是光敏剂的光敏活性。现临床上使用的光敏剂--血卟啉衍生物(Photofrin I)和双血卟啉醚(Photofrin II)在波长大于600nm的红光区吸收较弱，同时还存在成分复杂，选择性差、毒副作用大等缺点；而一些已进入临床试验的第二代光敏剂虽都具有结构单一、单态氧产率高、在波长650-800nm处有较强的吸收，可促进光对组织的渗透等优点，但对肿瘤组织的靶向性仍不够理想，尤其是他们的疏水结构不仅使肠道外用药非常困难，而且由于疏水骨架对水分子的排斥作用使其在水溶剂中倾向于自身聚集，从而严重影响了药物在体内的生物利用度和对光的吸收。

近年来，人们试图利用各种药物载体来提高光敏剂的光敏活性。因为适宜的药物载体不仅可以满足光敏剂的非肠道给药，促进光敏剂在靶组织的富集，还可防止其在水相中的自聚，从而达到提高光疗活性的目的。如将中位-四-对羟基苯基卟啉包封在D，L-丙交酯-乙交酯共聚物(PLGA)纳米粒中，其光动力活性至少是原药的2倍(Vargas A，Pegaz B，Debefve E，Konan-Kouakou Y，Int J Pharm.2004，286(1-2)：131-45.)。但由于这种纳米微粒表面的亲脂性使其很容易被网状内皮组织扣押，降低了在血循环中的存留时间和靶向性，从而严重影响了光敏剂的光敏活性。

而磁性纳米微粒在外磁场作用下能定向分布于靶组织，特别是当粒径为10nm-200nm且表面覆有亲水基团时，大多能逃避巨噬细胞的吞噬。目前，制备含药的磁性纳米微粒的方法，如阿霉素免疫磁性毫微粒的制备及体外试验(常津，中国生物医学工程学报，1996，15(2)，97-101)及磁导向阿霉素-羧甲基葡聚糖磁性毫微粒的研究(石可瑜，李朝兴，何炳林，生物医学工程学杂志，2000，17(1)，21-24)文献公开的技术，在制备过程中，均是先制备多糖磁性毫微米，再将多糖聚合物氧化，再与阿霉素反应制得载药的磁性毫微粒。该制备方法不仅步骤烦琐，产量低，并且要求所载药物必须含有特定的活性基团，且为水溶性的。因而应用范围极其有限。

在CN1803134A中公开了一种名称为“一种含有丝裂霉素C的磁性纳米粒的制备方法”的发明专利，它是将白蛋白、Fe₃O₄、丝裂霉素C等溶解在水中，再与含有表面活性剂的油相在乳化剂的存在下搅拌乳化，然后加热固化得到所述的载药磁性纳米粒。这种方法适合于水溶性的药物的磁性纳米微粒的制备，根本不能制备出脂溶性的卟啉类光敏剂磁性纳米微粒。

在CN1923287A中公开了一种名称为“载药磁性手性壳聚糖纳米粒子”的发明专利，它是将手性修饰的壳聚糖、Fe₃O₄纳米粒、药物用戊二醛交联聚合，从而得到所述的磁性纳米微粒。这种方法得到的微粒粒径过大(10-1000nm)，对于(300nm-1000nm)范围内的微粒，极容易被巨噬细胞捕获，从而影响药物的生物利用度。该磁性纳米微粒存在的最大不足是：在制备过程中，它直接使用四氧化三铁作为原料，要使四氧化三铁直接被包裹在壳聚糖内是非常困难的，为了解决这个问题，它选择加入交联剂戊二醛进行交联聚合，而戊二醛极容易与药物中的活性成分发生反应，严重影响药物活性成分的疗效和安全性。

因而，将脂溶性的卟啉类光敏剂负载在磁性材料上，制备一种磁性纳米光敏剂，通过磁导向作用提高光敏剂的光敏活性，减少其毒副作用，具有十分重要的理论和临床意义。

(三)、发明内容

本发明的目的就是提供一种脂溶性光敏剂的磁性纳米微粒的制备方法，它操作简便，在无需脂溶性光敏剂与多糖聚合物发生化学反应的前提下，同时，在不使用交联剂的条件下，实现脂溶性光敏剂磁性纳米微粒的制备。所制备的纳米微粒完全可以实现静脉给药，在磁导向作用下，显著提高对肿瘤的靶向性，从而提高光敏剂的光敏活性，达到减少用药量、降低毒副作用的目的。

本发明的目的是按照这样的步骤进行制备的：

(1)、将多糖聚合物溶于碱性溶液中，形成多糖聚合物重量百分比浓度为5～25％的溶液；其中，碱性溶液是氢氧化钠的水溶液、氢氧化钾的水溶液或氨水，碱性溶液的浓度是10％-50％；多糖聚合物是葡聚糖T-40或壳聚糖；

(2)、在上述溶液中加入乳化剂，在搅拌下，滴加溶有脂溶性光敏剂的有机溶剂，形成乳液；其中，乳化剂是吐温、单硬脂酸甘油脂或司盘，乳化剂占碱性多糖聚合物溶液总重量的百分比是1％～10％；有机溶剂是二氯甲烷或氯仿，碱性多糖聚合物溶液与有机溶剂的重量比是10∶1～100∶1；加入乳化剂的目的是为了使含光敏剂的有机溶剂均匀分散在碱性的多糖聚合物水溶液中。

(3)、将二价铁盐和三价铁盐溶解于少量双蒸水中，在快速搅拌下滴加入上述乳液中，生成黑色沉淀，加热处理，调pH值为中性，采用常规方法收集其中的固相，经洗涤、冷冻、干燥后即得脂溶性光敏剂的磁性纳米微粒；其中，二价铁盐和三价铁盐是氯化亚铁和三氯化铁，或者是硫酸亚铁和硫酸铁，或者是硝酸亚铁和硝酸铁，二价铁盐与三价铁盐摩尔数之比是0.1∶1～10∶1；搅拌速度是800rpm～3000rpm；加热温度是40℃～100℃，加热时间是5分钟～60分钟。加热处理的目的是使形成的黑色的磁性粒子固化稳定。

二价铁盐和三价铁盐(盐酸盐、硫酸盐或硝酸盐等)在碱性溶液中发生如下化学反应：

Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-→2Fe₃O₄↓+4H₂O

2Fe³⁺+6OH^-→Fe₂O₃↓+3H₂O

生成含铁磁性粒子沉淀，该含铁磁性粒子是四氧化三铁，或者是四氧化三铁与三氧化二铁的混合物，在沉淀形成的同时，由于吸附作用而使体系中的多糖聚合物、脂溶性光敏剂、含铁磁性粒子发生共沉淀，形成如下三种形式中的一种或多种磁性纳米微粒：

(1)、以多糖聚合物为载体，脂溶性光敏剂和含铁的磁性粒子均匀混合于多糖聚合物之中。

(2)、以多糖聚合物为壳体，脂溶性光敏剂和含铁的磁性粒子被包裹在多糖聚合物构成的壳体内。

(3)、以多糖聚合物为壳体，脂溶性光敏剂和含铁的磁性粒子被包裹在多糖聚合物构成的壳体内，壳体上含有少量的脂溶性光敏剂和含铁的磁性粒子。

上述的方法中，由于无需使用交联剂进行交联聚合，并充分利用二价铁盐和三价铁盐在碱性条件下的化学反应中的吸附作用及共沉淀作用，使主含四氧化三铁的含铁磁性粒子方便、快捷、牢固地被包裹在多糖聚合物内，并避免了脂溶性光敏剂中的活性成分发生不必要的反应，显著提高脂溶性光敏剂的光敏活性。

按照本发明的方法制备的复合纳米粒子，尺寸大小是5nm-300nm，多糖聚合物、脂溶性光敏剂、含铁磁性粒子占总重量的百分比分别是30％-70％、5％-40％、10％-50％。

所述的复合纳米粒子可以是以多糖聚合物为载体，脂溶性光敏剂和含铁的磁性粒子均匀混合于多糖聚合物之中。

所述的复合纳米粒子也可以是以多糖聚合物为壳体，脂溶性光敏剂和含铁的磁性粒子被包裹在多糖聚合物构成的壳体内。多糖聚合物构成的壳体上也可以含有脂溶性光敏剂和含铁的磁性粒子。

本发明中，多糖聚合物大多可生物降解，安全无毒；由于微粒尺寸极小，5nm-300nm，因此可以有效防止巨噬细胞捕获，同时，完全能够实现静脉给药；更重要的是，利用含铁磁性粒子的性质，在外加磁场作用下，可以实现光敏剂对肿瘤的磁导向，达到减少用药量、降低毒副作用的目的。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

1.采用可生物降解的多糖聚合物，安全无毒；

2.磁核主含四氧化三铁Fe₃O₄，具有较好的磁响应性，在外加磁场的导向下可实现光敏剂对肿瘤的主动靶向；

3.改善了生物可接受性，可实现静脉给药；

4.制备方法简便，尤其适用于脂溶性药物磁性纳米粒的制备，且不要求光敏剂和多糖聚合物发生化学反应。

(四)、附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明第一种实施例的结构示意图；

图2为本发明第二种实施例的结构示意图；

图3为本发明第三种实施例的结构示意图；

图4为实验例1中的磁性纳米微粒XRD衍射光谱图；

图5为实验例1的磁性纳米粒的透射电镜照片；

图6为实验例1的纳米粒磁饱和曲线。

图中：1.多糖聚合物；2.含铁磁性粒子；3.脂溶性光敏剂。

(五)、具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1、2、3所示，本发明所述的脂溶性光敏剂的磁性纳米微粒是由多糖聚合物、脂溶性光敏剂和在外加磁场作用下具有磁响应性的含铁磁性粒子一起构成的复合纳米粒子，该复合纳米粒子的尺寸大小是5nm-300nm，多糖聚合物、脂溶性光敏剂、含铁磁性粒子占总重量的百分比分别是30％-70％、5％-40％、10％-50％。

实施例1：如图1所示，所述的复合纳米粒子可以是以多糖聚合物为载体，脂溶性光敏剂和含铁的磁性粒子均匀混合于多糖聚合物之中。

实施例2：如图2所示，所述的复合纳米粒子也可以是以多糖聚合物为壳体，脂溶性光敏剂和含铁的磁性粒子被包裹在多糖聚合物构成的壳体内。

实施例3：如图3所示，所述的复合纳米粒子也可以是以多糖聚合物为壳体，脂溶性光敏剂和含铁的磁性粒子被包裹在多糖聚合物构成的壳体内，壳体上含有少量的脂溶性光敏剂和含铁的磁性粒子。

如图1、2或3所示，复合纳米粒子的形状可以是球形或接近于球形。

所述的多糖聚合物可以是羧甲基壳聚糖，重均分子量为30000Da～100000Da，羧基取代度大于80％。羧甲基壳聚糖重均分子量优选为50000Da，羧甲基壳聚糖占复合纳米粒子总重量的百分比最佳为60％。

所述的多糖聚合物也可以是葡聚糖T-40，还可以是壳聚糖，其中，葡聚糖T-40可以占复合纳米粒子总重量的70％，或者，壳聚糖可以占复合纳米粒子总重量的30％。

所述的脂溶性光敏剂可以是脂溶性卟啉类衍生物；卟啉类衍生物可以是四-对羟基苯基卟啉，也可以是二氢卟吩，还可以是苯并卟啉，其中，四-对羟基苯基卟啉可以占复合纳米粒子总重量的10％，或者，二氢卟吩可以占复合纳米粒子总重量的5％，或者，苯并卟啉可以占复合纳米粒子总重量的30％。

所述的含铁磁性粒子可以是四氧化三铁(Fe₃O₄)，四氧化三铁(Fe₃O₄)占复合纳米粒子总重量的百分比优选为30％。

所述的含铁磁性粒子也可以是三氧化二铁(Fe₂O₃)和四氧化三铁(Fe₃O₄)的混合物，该混合物可以占复合纳米粒子总重量的10％。

本发明的脂溶性光敏剂的磁性纳米微粒的制备方法是按如下的步骤进行的：

(1)、将多糖聚合物溶于碱性溶液中，形成多糖聚合物重量百分比浓度为5～25％的溶液；其中，碱性溶液是氢氧化钠的水溶液、氢氧化钾的水溶液或氨水，碱性溶液的浓度是10％-50％；多糖聚合物是羧甲基壳聚糖、葡聚糖T-40或壳聚糖；

(2)、在上述溶液中加入乳化剂，在搅拌下，滴加溶有脂溶性光敏剂的有机溶剂，形成乳液；其中，乳化剂是吐温、单硬脂酸甘油脂或司盘，乳化剂占碱性多糖聚合物溶液总重量的百分比是1％～10％；有机溶剂是二氯甲烷或氯仿，碱性多糖聚合物溶液与有机溶剂的重量比是10∶1～100∶1；加入乳化剂的目的是为了使含光敏剂的有机溶剂均匀分散在碱性的多糖聚合物水溶液中。

(3)、将二价铁盐和三价铁盐溶解于少量双蒸水中，在快速搅拌下滴加入上述乳液中，生成黑色沉淀，加热处理，调pH值为中性，采用常规方法收集其中的固相，经洗涤、冷冻、干燥后即得脂溶性光敏剂的磁性纳米微粒；其中，二价铁盐和三价铁盐是氯化亚铁和三氯化铁，或者是硫酸亚铁和硫酸铁，或者是硝酸亚铁和硝酸铁，二价铁盐与三价铁盐摩尔数之比是0.1∶1～10∶1；搅拌速度是800rpm～3000rpm；加热温度是40℃～100℃，加热时间是5分钟～60分钟。加热处理的目的是使形成的黑色的磁性粒子固化稳定。

二价铁盐和三价铁盐(盐酸盐、硫酸盐或硝酸盐等)在碱性溶液中发生如下化学反应：

Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-→2Fe₃O₄↓+4H₂O

2Fe³⁺+6OH^-→Fe₂O₃↓+3H₂O

生成含铁磁性粒子沉淀，该含铁磁性粒子是四氧化三铁，或者是四氧化三铁与三氧化二铁的混合物，在沉淀形成的同时，由于吸附作用而使体系中的多糖聚合物、脂溶性光敏剂、含铁磁性粒子发生共沉淀，形成如下三种形式中的一种或多种磁性纳米微粒：

(1)、以多糖聚合物为载体，脂溶性光敏剂和含铁的磁性粒子均匀混合于多糖聚合物之中。

(2)、以多糖聚合物为壳体，脂溶性光敏剂和含铁的磁性粒子被包裹在多糖聚合物构成的壳体内。

(3)、以多糖聚合物为壳体，脂溶性光敏剂和含铁的磁性粒子被包裹在多糖聚合物构成的壳体内，壳体上含有少量的脂溶性光敏剂和含铁的磁性粒子。

上述的方法中，由于无需使用交联剂进行交联聚合，并充分利用二价铁盐和三价铁盐在碱性条件下的化学反应中的吸附作用及共沉淀作用，使主含四氧化三铁的含铁磁性粒子方便、快捷、牢固地被包裹在多糖聚合物内，并避免了脂溶性光敏剂中的活性成分发生不必要的反应，显著提高脂溶性光敏剂的光敏活性。

为了制备较好的脂溶性光敏剂的磁性纳米微粒，上述步骤中：

(1)、碱性溶液是氢氧化钠、氢氧化钾或氨水，碱性溶液的浓度是10％-50％；

(2)、乳化剂是吐温、单硬脂酸甘油脂或司盘，乳化剂占碱性多糖聚合物溶液总重量的百分比是1％～10％；

(3)、有机溶剂是二氯甲烷或氯仿，碱性多糖聚合物溶液与有机溶液的重量比是10∶1～100∶1；

(4)、二价铁盐和三价铁盐是氯化亚铁和三氯化铁，或者是硫酸亚铁和硫酸铁，或者是硝酸亚铁和硝酸铁，二价铁盐与三价铁盐摩尔数之比是0.1∶1～10∶1；

(5)、搅拌速度是800rpm～3000rpm；

(6)、加热温度是40℃～100℃，加热时间是5分钟～60分钟。

为了更好地制备出本发明的脂溶性光敏剂的磁性纳米微粒，上述范围中可优选为：

(1)、氢氧化钠的浓度是10％，或者，氢氧化钾的浓度是45％，或者，氨水的浓度是28％；

(2)、吐温、单硬脂酸甘油脂或司盘占碱性多糖聚合物溶液总重量的百分比分别是1％、5％或10％；

(3)、碱性多糖聚合物溶液与二氯甲烷之间的重量比是40∶1，或者，碱性多糖聚合物溶液与氯仿之间的重量比是80∶1；

(4)、氯化亚铁与三氯化铁之间的摩尔数之比是2∶1，或者是硫酸亚铁与硫酸铁之间的摩尔数之比是0.1∶1，或者是硝酸亚铁与硝酸铁之间的摩尔数之比是10∶1；

(5)、搅拌速度是1400rpm；

(6)、加热温度是70℃，加热时间是30分钟。

以下结合实验例对本发明上述的方法作相应的说明：

实验例1：

称取羧甲基壳聚糖1g，溶于13ml 20％的NaOH水溶液中，得到一种胶质液体，加入500mg单硬脂酸甘油脂；称取20mg四-对羟基苯基卟啉溶于0.7ml氯仿中，在搅拌下，滴加入上述水相中得到一均匀的乳液；称取249mg(1.25mmol)FeCl₂·4H₂O和169mg(0.625mmol)FeCl₃·6H₂O溶于3ml双蒸水中，在快速搅拌下(1400rpm)滴加入上述乳液中，该混合物在70℃加热搅拌30分钟，冷至室温，用稀盐酸调pH值为中性，离心，双蒸水洗涤，冷冻干燥后得含脂溶性卟啉化合物的磁性纳米微粒。

如图4、5、6所示，它是对上述的脂溶性卟啉化合物的磁性纳米微粒进行的表征，其解释分别如下：

图4中的各衍射峰与Fe₃O₄的的标准XRD图谱上的特征峰相一致，说明该纳米微粒的磁核为所期望的磁性Fe₃O₄晶体。

图5显示纳米颗粒呈球形，颗粒大小较均匀。由于包裹在Fe₃O₄表面羧甲基壳聚糖在透射电镜下很难被观测到，因此图中的黑色颗粒应为Fe₃O₄晶粒，尺度约为20nm。

图6显示磁性纳米粒的矫顽力近于零，表现为超顺磁性，饱和磁化强度为80，有较好的磁性。

实验例2

称取葡聚糖T-40 1g，溶于10ml 15％的KOH水溶液中，得到一种胶质液体，加入500mg单硬脂酸甘油脂；称取20mg四-对羟基苯基卟啉溶于0.7ml氯仿中，在搅拌下，滴加入上述水相中得到一均匀的乳液；称取249mg(1.11mmol)FeSO₄·4H₂O和169mg(0.333mmol)Fe₂(SO₄)₃·6H₂O溶于3ml双蒸水中，在快速搅拌下(2000rpm)滴加入上述乳液中，该混合物在70℃加热搅拌30分钟，冷至室温，用稀盐酸调pH值为中性，离心，双蒸水洗涤，冷冻干燥后得含脂溶性卟啉化合物的磁性纳米微粒。

Claims (2)

1.一种脂溶性光敏剂的磁性纳米微粒的制备方法，所述的磁性纳米微粒是由多糖聚合物、脂溶性光敏剂和在外加磁场作用下具有磁响应性的含铁磁性粒子一起构成的复合纳米粒子，该复合纳米粒子的尺寸大小是5nm-300nm，多糖聚合物、脂溶性光敏剂、含铁磁性粒子占总重量的百分比分别是30％-70％、5％-40％、10％-50％；制备它的具体步骤如下：

(1)、将多糖聚合物溶于碱性溶液中，形成多糖聚合物重量百分比浓度为5～25％的溶液；其中，碱性溶液是氢氧化钠的水溶液、氢氧化钾的水溶液或氨水，碱性溶液的浓度是10％-50％；多糖聚合物是葡聚糖T-40或壳聚糖；

(2)、在上述溶液中加入乳化剂，在搅拌下，滴加溶有脂溶性光敏剂的有机溶剂，形成乳液；其中，乳化剂是吐温、单硬脂酸甘油脂或司盘，乳化剂占碱性多糖聚合物溶液总重量的百分比是1％～10％；有机溶剂是二氯甲烷或氯仿，碱性多糖聚合物溶液与有机溶剂的重量比是10∶1～100∶1；

(3)、将二价铁盐和三价铁盐溶解于少量双蒸水中，在快速搅拌下滴加入上述乳液中，生成黑色沉淀，加热处理，调pH值为中性，采用常规方法收集其中的固相，经洗涤、冷冻、干燥后即得脂溶性光敏剂的磁性纳米微粒；其中，二价铁盐和三价铁盐是氯化亚铁和三氯化铁，或者是硫酸亚铁和硫酸铁，或者是硝酸亚铁和硝酸铁，二价铁盐与三价铁盐摩尔数之比是0.1∶1～10∶1；搅拌速度是800rpm～3000rpm；加热温度是40℃～100℃，加热时间是5分钟～60分钟。

2.如权利要求1所述的脂溶性光敏剂的磁性纳米微粒的制备方法，其特征在于：

(1)、氢氧化钠的浓度是10％，或者，氢氧化钾的浓度是45％，或者，氨水的浓度是28％；

(2)、吐温、单硬脂酸甘油脂或司盘占碱性多糖聚合物溶液总重量的百分比分别是1％、5％或10％；

(3)、碱性多糖聚合物溶液与二氯甲烷之间的重量比是40∶1，或者，碱性多糖聚合物溶液与氯仿之间的重量比是80∶1；

(4)、氯化亚铁与三氯化铁之间的摩尔数之比是2∶1，或者是硫酸亚铁与硫酸铁之间的摩尔数之比是0.1∶1，或者是硝酸亚铁与硝酸铁之间的摩尔数之比是10∶1；

(5)、搅拌速度是1400rpm；

(6)、加热温度是70℃，加热时间是30分钟。

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