CN102631679A - pH敏感普鲁兰多糖衍生物纳米药物载体和载药粒子及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种pH敏感普鲁兰多糖衍生物纳米药物载体和载药粒子及制备方法。以分子中具有咪唑基改性基团和普鲁兰多糖、羧甲基普鲁兰多糖及普鲁兰多糖琥珀酸酯为原料合成，改性基团与普鲁兰多糖中葡萄糖单元的摩尔比为1∶10～1∶4。本发明产率高、球状形态规则、粒径范围50～200nm，分布均匀、稳定性好。多功能普鲁兰多糖纳米药物载体能够和肝细胞表面的去唾液酸糖蛋白受体特异性结合，具有主动肝靶向性；能够对不同作用机制的抗肿瘤药物进行有效负载，并且通过对癌细胞内涵体的酸性条件的快速响应，实现药物在肿瘤病灶部位的有序递送，达到药物协同增效的作用，降低药物毒性，并且能有效逆转肿瘤多药耐药。在靶向抗肝癌的治疗方面具有广阔的应用前景。

Description

pH敏感普鲁兰多糖衍生物纳米药物载体和载药粒子及制备方法

技术领域

本发明涉及一种pH敏感普鲁兰多糖衍生物纳米药物载体和载药粒子及制备方法。具体说是以具有主动肝靶向作用的普鲁兰多糖为载体材料，通过化学键引入pH敏感基团制备能对肿瘤弱酸性微环境或其细胞内涵体酸性环境产生响应的纳米载体，并通过化学键合或物理包埋的方法对不同作用机制的抗肿瘤药物进行共载，实现药物在肿瘤部位的共同投递及有序释放，达到对肿瘤的协同治疗作用，属于医药技术领域。

背景技术

多功能纳米载体是指通过巧妙设计在单一稳定的纳米粒子中整合多个功能的载体材料，如血液循环时间延长；靶向作用；生理环境敏感的药物释放(pH敏感、温度敏感)、不同治疗剂或治疗剂与显像剂造影剂的同载等。多功能纳米载体能够作为多种药物传递的有效平台，通过识别靶向细胞的独特表面信号以及对药物的可控有序释放，使药物发挥协同增效作用，并显著降低药物的毒副作用，对肿瘤的治疗具有独特的优势。

实体瘤内部存在不同的酸性环境，包括细胞间质中的弱酸性环境和癌细胞中内涵体和溶酶体中更强的酸性环境。实体瘤内部的缺氧状态使肿瘤细胞无氧糖酵解产生乳酸，而肿瘤内部血管系统的缺乏使产生的乳酸不能充分排出，导致肿瘤内呈酸性，用电子及化学探针等方法测量肿瘤内pH_E在5.7～7.8，均值为7.06。肿瘤细胞中早期内涵体的pH值在6.0左右，有的甚至低于5.4，而晚期内涵体的pH值一般在5.0左右；溶酶体的pH值更低。因此，肿瘤中酸性环境可以作为信号用于触发pH敏感载药纳米体系在肿瘤组织中的释药、细胞内吞及其细胞器(如细胞核)的靶向给药。在众多pH敏感基团中，弱碱性的咪唑基由于其结构上的特点受到该领域的关注。咪唑基具有弱碱性，质子化后可由疏水性转化为亲水性，并且其pK_a接近生理pH值，已有研究(Macromol Biosci，2005，5：1118-1124；J ControlRelease，2006，115：37)表明高分子结构中引入咪唑基制备pH敏载药体系，可实现药物在肿瘤部位或肿瘤细胞中的的选择性释放。

将不同机制的抗肿瘤药物同载于纳米粒子中共同进行投递，可模拟临床肿瘤治疗的联合用药模式，达到微观水平上的序贯协同作用，显著增加药物疗效。目前研究较多的药物组合包括：化疗药/抗血管生成药组合，从肿瘤组织内部分别攻击肿瘤血管和肿瘤细胞，在摧毁肿瘤血管的条件下使化疗药更有效地聚集于肿瘤部位，从而实现高效、靶向的抗肿瘤作用(Science，2005，307：58-62)。化疗药/多药耐药(MDR)抑制剂组合，用靶向纳米载体携载MDR多药耐药抑制剂可降低抑制剂的毒性，同时在有效抑制肿瘤细胞耐药性的条件下，显著增强肿瘤对化疗药的敏感性(Expert Opin Drug Deliv，2006，3(2)：205-216)；此外，针对细胞内涵体/溶酶体低pH值(pH 5.0～5.5)特点设计的pH敏感纳米载药体系，能通过胞吞进入细胞触发释药，有效逆转肿瘤MDR。不同的化疗药的组合，如紫杉醇/顺铂、紫杉醇/阿霉素对乳腺癌的治疗。化疗药/基因组合，基因治疗联合化疗可解决化疗过程中的难题，更为有效地抑制肿瘤的恶化、侵袭与迁移。

普鲁兰多糖(Pullulan)中文亦译为茁霉多糖、出芽短梗孢糖或普聚多糖。它是出芽孢梗霉(Aureobacidium pullulan)产生的胞外多糖，以α-1，4糖苷键结合的麦芽三糖，两端再以α-1，6糖苷键同另外的麦芽三糖结合，如此重复连接而成高分子多糖。α-1，4糖苷键同α-1，6糖苷键的比例为2∶1，聚合度为100～5000，分子量4.8×10⁴～2.2×10⁶Da。普鲁兰多糖无毒，无免疫原性，具有良好的生物相容性和可生物降解性，目前已广泛应用于食品工业。日本是最早开发普鲁兰多糖的国家，至今仍垄断国际市场，年产量已达万吨，而近几年我国生产普鲁兰多糖的厂家也逐渐增多，同时也开展了大量相关的基础及应用方面的研究工作。

由于普鲁兰多糖分子中含有大量活性基团-OH，并且由于组成多糖的糖苷键类型不同(α-1，4、α-1，6)，单糖吡喃环中不同位置羟基的性质不同以及分子微环境的不同，则对-OH进行化学改性具有一定的选择性，因此可通过可控化学改性合成普鲁兰多糖衍生物。普鲁兰多糖及其衍生物有许多潜在的药物、临床和医疗方面的用途。如O-羧甲基普鲁兰多糖是一种较好的缓控释载体材料，能延长药物在人体内的保留时间(Biol Pharm Bull，2000，23(5)：621-626)；硫酸化普鲁蓝糖具有抗凝血活性作用，副作用小，可替代肝素成为一种新的抗凝血活性剂(Eur Polym J，2001，37(3)：541-546)；此外，普鲁兰多糖具有良好的成膜特性，可以用作做药物包衣材料，其口服治疗产品已经进入规模生产。近年来，多种基于普鲁兰多糖的纳米载体也相继报道，如对普鲁兰多糖进行烷基化与胆甾类疏水改性，然后通过自组装制备纳米粒子，用作疏水药物、大分子蛋白或基因药物载体(J Control Release，1998，54(3)：313-320；Colloids and Surfaces B：Biointerfaces，2009，71：19-26；J Biomed Mater Res BAppl Biomater，2009，91(1)：55-60；Arch Pharm Res.2010，33(5)：761-767；Chinese Journal ofPolymer Science，2008，26，(3)：369-374)，起到增强药物疗效和降低药物毒副作用的目的。此外，已有参考文献表明普鲁兰多糖能与肝细胞表面的去唾液酸糖蛋白受体特异性结合，是一种性质优良的肝靶向载体材料，可有效携载小分子药物及基因进入肝肿瘤细胞发挥治疗作用(J Control Release，2001，70(3)：365-373；J Control Release，2002，83(1)：75-88；Int JPharm，2004，277：39-61；Int J Pharm，2004，286：9-17；Biomaterials，2009，30(34)：6655-6664)。申请者前期参与的小鼠体内实验结果也显示，普鲁兰多糖纳米粒子主要蓄积于肝脏(Drug delivery，2010，17(7)：552-558)。

发明内容

本发明旨在提供一种pH敏感普鲁兰多糖衍生物纳米药物载体和载药粒子及制备方法。它是具有对肿瘤组织弱酸性微环境和/或肿瘤细胞内涵体较强酸性条件敏感的多功能普鲁兰多糖纳米药物载体的制备方法及其靶向抗肝癌的应用。由本发明方法制备的纳米载体，对肝脏具有主动靶向性，能有效携载不同作用机制的抗肿瘤药物，并且能对肿瘤组织微环境和/或细胞内涵体的酸性条件产生快速响应，实现药物在肿瘤病灶部位的有序释放，从而达到协同增效作用，是一种良好的抗肿瘤药物的载体形式。

本发明提供的一种pH敏感普鲁兰多糖衍生物纳米药物载体材料，它是以分子中具有咪唑基改性基团和普鲁兰多糖、羧甲基普鲁兰多糖及普鲁兰多糖琥珀酸酯为原料合成，其中改性基团与普鲁兰多糖中葡萄糖单元的摩尔比为1∶10～1∶4；合成方法：将具有pH响应特性的咪唑基团改性分子通过化学键接枝于普鲁兰多糖的多糖骨架，合成pH敏感普鲁兰多糖衍生物，并通过透析法或乳化扩散法制备纳米粒子。所制备的纳米粒子产率高、球状形态规则、粒径范围50～200nm，分布均匀、稳定性好，响应pH值根据改性基团不同，有差异，变化范围为6.0～7.0。

所述的咪唑基改性基团为：尿刊酸、聚L-组氨酸、1H-咪唑-4-甲酸、2-甲基咪唑-4-甲酸及苯并咪唑-4-甲酸。

所述的咪唑基改性基团的取代度(即100个糖环单元含有的改性基团数目)为2～10％，响应pH为6.0～7.0。

本发明所述的pH敏感普鲁兰多糖衍生物纳米药物载体材料的合成方法包括的步骤：

1)按计量将改性基团分子、N，N′-二环己基碳二亚胺(DCC)与4-二甲基氨基吡啶(DMAP)溶于二甲基亚砜(DMSO)溶液，室温下搅拌反应1～2h，生成活性酯形式；

2)普鲁兰多糖、O-羧甲基普鲁兰多糖或普鲁兰多糖琥珀酸酯溶解于DMSO中，搅拌下将1)中反应液加至多糖溶液中，继续搅拌反应24～48h；

3)过滤除去反应液中生成的白色沉淀，然后将滤液滴加至过量无水乙醇中进行醇沉处理，收集沉淀，干燥，即得白色粉末状改性普鲁兰多糖；

4)透析法：将改性普鲁兰多糖溶解于DMSO溶液并转移至透析袋中，于生理盐水或去离子水中透析24h，前12h每1～2h更换透析液，后12h每3～4h更换透析液至溶液中DMSO全部除尽，而后从透析袋中取出，探头超声处理约5min，输出功率20W，间歇脉冲工作方式：脉冲宽度为2s，间歇时间为2s，即得纳米悬液；或

乳化扩散法：将改性普鲁兰多糖溶解于DMSO溶液中，电磁搅拌下用注射器持续缓慢注入0.5％聚乙烯醇(PVA)溶液中，形成纳米悬液，将纳米悬液离心处理，用去离子水反复洗涤、离心，除去表面PVA，然后加入去离子水吹打分散制成纳米悬液。

所述DCC、DMAP与改性分子的摩尔比为1.0～1.2∶1。

所述的普鲁兰多糖的分子量范围5×10⁴～2×10⁵Da；所述O-羧甲基普鲁兰多糖分子中羧甲基取代度为50～70％；所述普鲁兰多糖琥珀酸酯分子中琥珀酰基取代度为25～50％。

所述改性普鲁兰多糖的浓度为0.5～5％(g/100mL)。

所述的透析袋的截留分子量12～14kDa。所述的咪唑基改性基团分子为：尿刊酸、聚L-组氨酸、1H-咪唑-4甲酸、2-甲基咪唑-4-甲酸及苯并咪唑-4-甲酸。

所述的pH敏感普鲁兰多糖衍生物纳米药物体系是以pH敏感普鲁兰多糖衍生物纳米材料为药物载体，负载有combretastatin A-4(CA-4)、CA-4磷酸酯、多药耐药抑制剂维拉帕米、阿霉素、表阿霉素、紫杉醇、10-羟基喜树碱、米托蒽醌、长春新碱中的至少一种，其质量比为3～10∶1。

本发明所述的pH敏感普鲁兰多糖衍生物纳米药物体系合成方法包括的步骤：

取碳二亚胺活化剂，DMAP和化疗药物溶解于无水DMSO中，室温下避光搅拌12h，备用；取pH敏感普鲁兰多糖衍生物纳米材料溶解于无水DMSO中，然后滴加至上述反应液中，室温下继续避光搅拌反应48h，醇沉处理，反复洗涤，干燥；

所述水溶性碳二亚胺、DMAP与药物的摩尔比为1∶1.0～1∶1.2。

所述化疗药物与多糖分子中糖单元的摩尔比为1∶1～1∶3。

所述醇沉处理步骤采用大于20倍量反应液的乙醇溶液。

所述的碳二亚胺活化剂为：1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)及其盐酸盐、或N，N’-二异丙基碳二亚胺(DIC)及其盐酸盐、碘化[1-环己基-3-(3-三甲氨丙基)碳二亚胺]。

可选地，本发明提供的一种pH敏感普鲁兰多糖衍生物纳米药物载体材料为尿刊酸改性普鲁兰多糖衍生物(尿刊酰基鲁兰多糖，URPA)纳米药物载体材料，改性分子为尿刊酸。所述DCC、DMAP与尿刊酸的摩尔比为1.0～1.2。所述普鲁兰多糖的分子量范围5×10⁴～2×10⁵Da；所述尿刊酸与普鲁兰多糖分子中葡萄糖单元的摩尔比为1∶10～1∶4，尿刊酰基取代度通过反应物的投料比加以控制，范围为2～10％。

本发明提供的多功能载药纳米粒子是以尿刊酰基普鲁兰多糖(或其它咪唑基改性普鲁兰多糖衍生物)为载体负载不同作用机制的抗肿瘤药物(化疗药/抗血管生成药、化疗药/MDR抑制剂或化疗药/化疗药)构成。化疗药直接或通过连接桥接枝于多糖骨架，以高分子前药形式存在，负载量可通过化学反应条件加以控制。疏水性抗血管生成药(或MDR抑制剂及其它化疗药)通过物理包埋的方式负载于纳米粒的疏水内核。

上述pH敏感普鲁兰多糖纳米粒子为载体，负载不同作用机制的抗肿瘤药物构成，抗肿瘤药物组合包括化疗药/血管生成抑制剂、化疗药/多药耐药(MDR)逆转剂和化疗药/化疗药。其中化疗药通过化学键合与多糖骨架偶联，以高分子前药形式存在，血管生成抑制剂(或MDR逆转剂、另一种化疗药)以游离方式物理包埋于纳米粒子的疏水核。该多功能载药纳米体系对肝脏具有主动靶向性，能对肿瘤微环境或细胞内涵体的弱酸性条件产生响应，有序释放两种抗肿瘤药物，起到协同增效以及降低毒性的作用。此外，该纳米载药体系能够携载药物入胞释放，从而有效逆转肿瘤耐药。

本发明提供的化疗药物键合尿刊酰基普鲁兰多糖高分子前药的制备方法包括的步骤：

1)取碳二亚胺活化剂，DMAP和甲氨喋呤(MTX)溶解于无水DMSO中，室温下避光搅拌12h，备用；取尿刊酰基普鲁兰多糖溶解于无水DMSO中，然后滴加至上述反应液中，室温下继续避光搅拌反应48h，醇沉处理，反复洗涤，干燥即得MTX-尿刊酰基普鲁兰多糖(MTX-URPA)高分子前药，MTX负载量为10～35％。

2)所述MTX可以用阿霉素、表阿霉素、紫杉醇、10-羟基喜树碱、米托蒽醌、长春新碱替代。这些替代药物首先通过和琥珀酸酐(或马来酸酐)反应引入-COOH，然后按照上述方法制备化疗药键合普鲁兰多糖高分子前药。

3)所述碳二亚胺活化剂包括：1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)及其盐酸盐、或N，N’-二异丙基碳二亚胺(DIC)及其盐酸盐、碘化[1-环己基-3-(3-三甲氨丙基)碳二亚胺]。

4)所述水溶性碳二亚胺、DMAP与MTX的摩尔比为1∶1.0～1∶1.2。

5)所述MTX与尿刊酰基普鲁兰多糖分子中糖单元的摩尔比为1∶1～1∶3。

6)所述醇沉处理步骤采用大于20倍量反应液的乙醇溶液。

本发明提供的多功能普鲁兰多糖载药纳米粒子的制备方法包括透析法和乳化溶剂扩散法，步骤如下：

1)将上述MTX-URPA高分子前药溶解于DMSO溶液，加入CA-4(抑制肿瘤血管生成)，室温下避光搅拌过夜，然后转移至透析袋中，于生理盐水或去离子水中透析24h，前12h每1～2h更换透析液，后12h每3～4h更换透析液至溶液中DMSO全部除尽，取出探头超声处理约5min(输出功率20W，间歇脉冲工作方式：脉冲宽度为2s，间歇时间为2s)即得MTX与CA4的URPA纳米共载体系。制备的载药纳米粒子呈规则球状形态，大小均匀，粒径范围100～500nm，CA-4的载药量范围5～20％。

2)称取MTX-URPA、CA4充分溶解于DMSO中，电磁搅拌下用注射器持续缓慢注入0.5％聚乙烯醇(PVA)溶液中，形成纳米悬液。将纳米悬液离心处理，用去离子水反复洗涤、离心，除去表面PVA，然后加入去离子水吹打分散制成MTX与CA-4共载的URPA纳米悬液。

2)所述MTX-尿刊酰普鲁兰多糖高分子前药的浓度为1～5％(g/100mL)。

3)所述CA-4与MTX-URPA的质量比为1∶10～1∶3。

4)所述透析袋的截留分子量12～14kDa。

6)所述CA-4可以用其它不同作用机制的疏水抗肿瘤药物代替，如抗血管生成药CA4磷酸酯、MDR抑制剂维拉帕米及紫杉醇、喜树碱、阿霉素等替代。

所述普鲁兰多糖可用O-羧甲基普鲁兰多糖(按照文献Int J Biol Macromol，1997，20：179-191方法合成)替代，羧甲基取代度通过反应物的投料比控制在50～70％范围。

所述普鲁兰多糖可用普鲁兰多糖琥珀酸酯替代，按照以下方法合成：普鲁兰多糖溶于去离子水，配成一定质量分数的溶液，用NaOH溶液调节反应体系pH 8～9，加入二倍量甲醇溶液稀释；将琥珀酸酐溶于二倍量甲醇溶液，缓慢滴加至普鲁兰多糖溶液中，控制在1h内加完，反应过程中用1.5％NaOH溶液维持体系pH弱碱性，反应约24～48h。反应结束后，用3％HCl溶液调节体系pH至中性，用乙醇沉淀、洗涤，干燥即得。琥珀酰基取代度可通过反应物的投料比及反应时间控制在25～50％范围。

本发明可实现药物的共同投递及对肝癌的联合治疗。体外释放实验显示该类纳米药物共载体系具有显著pH可控释药性质，能够实现药物的有序释放；细胞试验显示该类纳米药物共载体系比游离药物具有更高的细胞毒性，能富集于肿瘤细胞，有效逆转MDR；小鼠体内实验显示，该类纳米药物共载体系能显著增强药物对肝肿瘤模型的作用，药物主要分布于肝脾部位。

本发明基于普鲁兰多糖的多功能纳米药物载体的显著优点是：制备的普鲁兰多糖纳米材料具有良好的生物相容性、可生物降解性、无毒性，无免疫原性，是一种良好的医用生物及药用高分子材料。涉及的多功能普鲁蓝多糖纳米粒子的制备工艺简单、条件温和、且制备成本低，性质稳定。本发明制备的多功能普鲁兰多糖纳米药物载体能够和肝细胞表面的去唾液酸糖蛋白受体特异性结合，具有主动肝靶向性；能够对不同作用机制的抗肿瘤药物进行有效负载，并且通过对癌细胞内涵体的酸性条件的快速响应，实现药物在肿瘤病灶部位的有序递送，从而达到药物协同增效的作用，降低药物毒性，并且能有效逆转肿瘤多药耐药，是一种良好的抗肝癌药物载体。本发明在实现靶向抗肝癌的治疗方面具有广阔的应用前景。

附图说明

图1、实施例1中原料普鲁兰多糖(PA)及合成的尿刊酰基普鲁兰多糖(URPA)、MTX键合尿刊酰基普鲁兰多糖(MTX-URPA)高分子前药的红外图谱。

图2、实施例1中原料普鲁兰多糖(PA)及合成的尿刊酰基普鲁兰多糖(URPA)、MTX键合尿刊酰基普鲁兰多糖(MTX-URPA)高分子前药的核磁共振氢谱图。

图3、实施例1中制备的载CA-4的MTX-URPA纳米粒子的透射电镜照片。

图4、实施例1中制备的URPA纳米药物共载体系的体外药物释放曲线，A：MTX的释放曲线；B：CA-4的释放曲线。

图5、实施例1中注射空白URPA纳米粒子后ICR小鼠的体重变化曲线。

图6、实施例1中制备的URPA纳米药物共载体系对小鼠体内肝肿瘤模型的抑制作用。

图7、实例2中制备的载阿霉素(ADR)的URPA纳米粒子对乳腺癌细胞MCF-7(A)及其耐药细胞MCF-7/ADR(B)的细胞毒作用。

图8、实例2中流式细胞仪检测ADR-URPA纳米粒子在乳腺癌细胞MCF-7及其耐药细胞MCF-7/ADR中蓄积。

图9、实施例2中制备的的URPA纳米药物共载体系的小鼠体内组织分布图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，它们只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整，均属本发明保护范围。

实施例1：

1、尿刊酰基普鲁兰多糖(URPA)的合成

尿刊酸0.35g溶于DMSO溶液10mL中，加入DCC 0.55g和DMAP 0.3g，室温下搅拌1h进行羧基的活化，随后转至含有0.5g普鲁兰多糖的DMSO溶液10mL中，室温下继续搅拌反应48h。反应结束后，反复多次过滤除去白色沉淀，滤液滴加入300mL无水乙醇中进行醇沉处理，离心(5000转/分)收集沉出的多糖材料，用去离子水中反复清洗，冷冻干燥，即得白色粉末状产物，其结构确证图谱见图1、2。尿刊酰基的取代度，即多糖骨架上每100个葡萄糖单元上的尿刊酰基接枝量约为5.2％。

2、MTX键合尿刊酰基普鲁兰多糖(MTX-URPA)的合成

取1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDCI)0.8g，DMAP 0.5g和MTX 1.5g溶解于10mL无水DMSO中，室温下搅拌12h，备用；取上述尿刊酰基普鲁兰多糖0.5g溶解于10mL无水DMSO中，然后将其滴加至上述反应液中，室温下继续搅拌反应48h，停止反应。将反应液滴入500mL无水乙醇中，析出浅黄色沉淀，离心收集沉淀，置于透析袋中，先用pH 8的碳酸氢钠缓冲液1L透析处理24h，前12h每3h换水1次，后12h每6h换水1次，然后用蒸馏水透析处理48h，每24h每6h换水1次，后24h每12h换水1次，冷冻干燥即得MTX键合尿刊酰基普鲁兰多糖高分子前药，其结构确证图谱见图1、2。MTX的载药量采用紫外分光光度法检测(检测波长为306nm)，为17.6％。

3、共载MTX和CA-4的URPA纳米粒子的制备

取上述合成的MTX-URPA210mg溶于10mLDMSO溶液，然后加入CA-470mg，避光搅拌过夜，于200mL生理盐水或去离子水中透析24h，前12h每1～2h换水1次，后每12h每3～4h换水1次，然后探头超声处理约10min(输出功率20W，间歇脉冲工作方式：脉冲宽度为2s，间歇时间为2s)，即CA-4与MTX共载纳米粒子。制备的纳米粒子呈规则球状形态，大小均匀(图3)，粒径为179.3±15.4nm，分布系数为0.127±0.045，zeta电位为-4.65±0.32，CA-4的载药量用甲醇萃取法后通过紫外分光光度计检测，为16.8％。

4、MTX与CA4的共载纳米粒子的体外药物释放

将共载纳米分散液2mL放于透析袋(截留分子量12～14kDa)中，分别置于25mL pH5.0、6.0和7.4的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中，37℃，100rpm的条件下避光振荡，规定时间点将整个释放介质用新鲜介质置换，采用高效液相色谱法(HPLC)，检测MTX和CA-4的含量。色谱条件：色谱柱为Lichrospher C₁₈(4.6mm×150mm，5μm)；流动相为乙腈-水-冰醋酸-三乙胺(体积比：14∶85∶0.5∶0.3)；流速为0.5mL/min，紫外检测波长为308nm。药物释放百分率按照以下公式进行计算：释放百分率＝(药物释放量/药物总量)×100％

释放曲线如图4，MTX释放缓慢(A)，在不同pH的PBS中的释放没有显著差别，是由于MTX以化学键连接于多糖骨架，释放依赖于键的断裂。和MTX相比，CA-4的释放较快，呈现明显的pH响应性，在pH 5.0和6.0条件下释放速度显著快于pH 7.4(B)。该释药方式有利于载体携载药物通过胞吞作用进入细胞后逃逸内涵体释放药物。

5、空白URPA纳米粒子的小鼠体内安全性评价

取4～6周龄的ICR小鼠30只，体重18～22g，随机分为3组，每组10只，雌雄各半，尾静脉给药，给药容量为200μL/只，每3天给药1次，给药10次。3组分别为：对照组(NS组)，只给生理盐水；小剂量组：20mg/Kg；大剂量组：200mg/Kg。每周测量体重，30天后，眶静脉取血，进行血液学评价，测定红细胞(RBC)、白细胞(WBC)、血小板(PLT)数量。另外测定天冬氨酸氨基移换酶(AST)、丙氨酸氨基移换酶(ALT)、血液尿素氮(BUN)和血肌酐(Creatinine)含量，评价载体对肝肾功能的影响。

尾静脉多次注射URPA纳米粒子后，小鼠的体重变化如图5所示，低剂量组、高剂量组的小鼠体重和对照组相比都没有明显改变，呈缓慢增加的趋势。高剂量组小鼠出现精神较差，活动减少的现象，但给药后24h内恢复，食量未见明显差异，也未见抽搐和紫绀等异常。表1列出了注射纳米粒子后小鼠的血液常规和血液生化值的变化。和对照组相比，两种剂量组的小鼠的红细胞计数(RBC)、白细胞计数(WBC)、血小板计数(PLT)、淋巴细胞计数(LY)和血红蛋白浓度(Hb)都没有显著性差异。血液生化指标谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)、尿素氮(BUN)和肌酐(CRE)的检测值都在正常范围内，说明小鼠在多次后肝肾功能没有受到影响。以上实验结果说明URPA纳米粒子没有引起明显的毒副作用，作为药物载体是安全的。

表1ICR小鼠尾静脉注射URPA纳米粒子后的血常规及血液生化检测值

6、MTX与CA-4的共载纳米粒子的小鼠体内实验研究

将PLC/PRF/5肝癌细胞接种于30只小鼠腹股沟部位皮下，构建荷瘤小鼠模型。小鼠分为5组(生理盐水组，MTX组，CA-4组，MTX/CA-4物理混合组，MTX/CA-4共载纳米粒组)，通过尾静脉注射方式，分别给药，隔天注射一次，共5次。然后，考察药物的抑瘤活性，评价该新型载药纳米体系用于肿瘤治疗的疗效。结果如图6所示，药物处理后的小鼠肿瘤生长减慢，尤其以纳米粒携载两种药物治疗组肿瘤体积最小，说明该共载纳米体系能增强两种药物的作用，有利于对肝肿瘤的联合治疗。

实施例2：

1、URPA的荧光标记

采用异硫氰酸荧光素(FITC)对URPA进行荧光标记。简述如下：100mg URPA溶于10mLDMSO溶液中，100℃下避光搅拌反应5～8h，然后醇沉，离心收集沉淀，反复醇洗，冷冻干燥即得黄绿色样品。

2、载阿霉素(ADR)的URPA纳米粒子的制备

精密称取ADR 30mg，溶于DMSO溶液5mL中，加入适量三乙胺溶液，避光搅拌过夜进行脱盐处理。取URPA或FITC标记的URPA 100mg溶于5mL DMSO溶液中，然后与药物ADR溶液充分搅拌混合。将混合液转入透析袋(截留分子量12～14kDa)中，于生理盐水或去离子水中避光透析24h，前12h每1～2h换水1次，后12h每3～4h换水1次，然后探头超声处理约10min(输出功率20W，间歇脉冲工作方式：脉冲宽度为2s，间歇时间为2s)，即深红色ADR-URPA纳米粒子。ADR的载药量用荧光分光光度法检测(λex＝485nm；λex＝485nm)，为19.5％。

3、ADR-URPA对乳腺癌细胞MCF-7及其耐药细胞MCF-7/ADR的细胞毒性

由于肝癌的ADR耐药细胞难以获得，我们采用公认的乳腺癌耐药细胞进行实验，以考察URPA用作药物载体对肿瘤细胞耐药性的逆转作用。将指数生长期MCF-7和MCF-7/ADR细胞以200μL/孔接种于96孔培养板中，置37℃，5％CO₂培养箱中培养24h，倾去培养基，加入200μL培养基及不同浓度的游离ADR或ADR-URPA纳米溶液，继续培养48h。采用MTT法：每孔加入MTT 20μL，37℃继续孵育4h，终止培养。吸弃孔内培养上清液，每孔加入DMSO 150μL，振荡10min，选择490nm波长，在酶联免疫检测仪上测定各孔光吸收值，以空白调零，并设对照无处理孔。测每孔的光密度值(OD值)，计算存活率；根据细胞存活率(如图7)，利用IC₅₀计算软件得到IC₅₀；根据IC₅₀计算耐药指数(RI)，高达8.35。

存活率＝(实验孔OD值/对照孔OD值)×100％

RI＝耐药细胞IC₅₀/亲本细胞IC₅₀。

4、ADR-URPA在MCF-7和MCF-7/ADR细胞中的蓄积及分布

将呈指数生长的MCF-7和MCF-7/ADR细胞(1×10⁶细胞/mL)接种于6孔板中，置37℃，5％CO₂培养箱中培养24h。倾去培养基，分别加入游离ADR、ADR-URPA纳米溶液(ADR溶度10μg/ml)，37℃孵育10min～4h。然后用PBS洗3次，收集细胞悬于0.1％牛血清白蛋白的PBS中，用流式细胞分析仪检测细胞内的荧光强度(λex 488nm，λem 575nm)，如图8。URPA能有效携载ADR进入并蓄积于MCF-7/ADR细胞。

MCF-7和MCF-7/ADR细胞培养后接种于玻璃底细胞培养皿中，细胞浓度为1×10⁵细胞/mL，分别加入游离ADR和FITC标记的ADR-URPA纳米溶液(ADR溶度10μg/ml)，37℃孵育10min～4h。弃去培养液，用冷PBS液洗3次，3.7％多聚甲醛固定15min，用激光共聚焦显微镜观察。结果显示URPA能携载药物进入细胞内释药，有利于逆转肿瘤多药耐药。

很多肝癌细胞具有耐药性，对化疗药物不敏感。以上结果显示URPA能够携载ADR进入肿瘤细胞释药，逆转耐药性，因此有希望成为一种用作肝癌治疗的药物载体形式。

5、ADR-URPA在小鼠体内的组织分布

取昆明种小鼠(雌性)，4～6周龄，体重18～22g，禁食12h，随机分为2组，分别为游离ADR组和ADR-URPA组，每组50只小鼠，按10mgADR/Kg药物剂量给药。在给药后2h、12h、24h和48h时间点每组处理6只小鼠，眼眶取血后断颈处死，取心、肝、脾、肺及肾各器官，生理盐水冲洗，滤纸吸干其水分，准确称重，按“生物样品预处理及测定”方法进行操作，高效液相色谱法检测药物浓度(色谱柱：C18，4.6×150mm，5μm；流动相：甲醇-乙腈-水(1％甲酸)4∶5∶1；流速：1mL/min；检测波长：233nm)，求得血液及各器官不同时间点的药物含量。结果见图9(24h时间点药物在各器官中的分布)，ADR通过URPA的携载，改变了ADR在小鼠体内的组织分布，如ADR在心脏中的分布显著降低，有利于缓解ADR的心脏毒性；此外，通过URPA的携载，ADR主要分布于肝脏，明显高于其它器官组织，这是由于普兰多糖能和肝细胞表面的去唾液酸糖蛋白受体特异性结合，而具有显著的肝靶向性。

实施例3：

1、O-羧甲基普鲁兰多糖(CMPA)的合成

称取普鲁兰多糖10.0g溶于60％的氢氧化钠溶液25mL，搅拌下加入75mL异丙醇。取氯乙酸5.8g溶于适量的异丙醇，分次滴入碱化普鲁兰溶液中，45～50℃下搅拌反应4h。待反应液冷至室温，滴入无水乙醇中进行醇沉处理，离心收集沉淀，水溶后进行透析纯化(截留分子量12～14kDa)，冷冻干燥即得CMPA。

2、紫杉醇(PTX-CMPA)高分子前药型纳米粒子的制备

取琥珀酸酐(0.2g，2mmol)溶于10ml无水吡啶，加入PTX(1.7g，2mmol)，微热使之全溶，然后室温下搅拌反应24h，TLC检测反应的进程(乙酸乙酯/甲醇＝1/1)，待反应结束后，将反应液倾入到冰稀盐酸溶液中(盐酸/冰/水＝12/50/40)，析出白色沉淀，过滤收集沉淀，用蒸馏水洗至pH＞5，真空下干燥得乳白色固体粉末，即为2′-琥珀酰基紫杉醇(SUC-PTX)，产率为85％。

取EDC 50mg，DMAP 30mg和SUC-PTX 200mg溶解于5mL无水DMSO中，室温下避光搅拌12h，备用；取CMPA 100mg溶解于5mL无水DMSO中，然后滴加至上述反应液中，室温下继续避光搅拌反应48h，生理盐水或去离子水中透析72h，前12h每3h换水1次，而后每6h换水1次，冷冻干燥，即得PTX-CMPA高分子前药型纳米粒子，呈规则球状形态，粒径为207.5±20.3nm，PTX负载量为13.6％。

3、同载PTX和米托蒽醌(MTO)的CMPA纳米粒子的制备

MTO 100mg先进行脱盐处理，即将其与和三乙胺(摩尔比为1/3)溶于适量的DMSO10mL中，避光振荡过夜。将300mgPTX-CMPA溶于10mLDMSO溶液，然后和MTO溶液充分混合后转移至透析袋(截留分子量12～14kDa)中，于生理盐水或去离子水中避光透析24h，前12h每1～2h换水1次，后12h每3～4h换水1次，然后探头超声处理约10min(输出功率20W，间歇脉冲工作方式：脉冲宽度为2s，间歇时间为2s)，即得同载PTX和MTO的CMPA纳米粒子。MTO物理包埋于纳米粒子的疏水核内，先行释放，PTX以高分子前药存在，释放缓慢，该纳米体系可用于对乳腺癌的联合治疗。

Claims (10)

1.一种pH敏感普鲁兰多糖衍生物纳米药物载体材料，其特征在于它是以分子中具有咪唑基改性基团和普鲁兰多糖、羧甲基普鲁兰多糖及普鲁兰多糖琥珀酸酯为原料合成，其中改性基团与普鲁兰多糖中葡萄糖单元的摩尔比为1∶10～1∶4；合成方法：将具有pH响应特性的咪唑基团改性分子通过化学键接枝于普鲁兰多糖的多糖骨架，合成pH敏感普鲁兰多糖衍生物。

2.根据权利要求1所述的纳米药物载体材料，其特征在于所述的咪唑基改性基团为：尿刊酸、聚L-组氨酸、1H-咪唑-4甲酸、2-甲基咪唑-4-甲酸及苯并咪唑-4-甲酸；所述的咪唑基改性基团的取代度为2～10％，响应pH为6.0～7.0。

3.一种权利要求1所述的pH敏感普鲁兰多糖衍生物纳米药物载体材料的合成方法，其特征在于包括的步骤：

1)按计量将改性基团分子、N，N′-二环己基碳二亚胺(DCC)与4-二甲基氨基吡啶(DMAP)溶于二甲基亚砜(DMSO)溶液，室温下搅拌反应1～2h，生成活性酯形式；

2)普鲁兰多糖、O-羧甲基普鲁兰多糖或普鲁兰多糖琥珀酸酯溶解于DMSO中，搅拌下将1)中反应液加至多糖溶液中，继续搅拌反应24～48h；

3)过滤除去反应液中生成的白色沉淀，然后将滤液滴加至过量无水乙醇中进行醇沉处理，收集沉淀，干燥，即得白色粉末状改性普鲁兰多糖；

4)透析法：将改性普鲁兰多糖溶解于DMSO溶液并转移至透析袋中，于生理盐水或去离子水中透析24h，前12h每1～2h更换透析液，后12h每3～4h更换透析液至溶液中DMSO全部除尽，而后从透析袋中取出，探头超声处理约5min，输出功率20W，间歇脉冲工作方式：脉冲宽度为2s，间歇时间为2s，即得纳米悬液；或

乳化扩散法：将改性普鲁兰多糖溶解于DMSO溶液中，电磁搅拌下用注射器持续缓慢注入0.5％聚乙烯醇(PVA)溶液中，形成纳米悬液，将纳米悬液离心处理，用去离子水反复洗涤、离心，除去表面PVA，然后加入去离子水吹打分散制成纳米悬液。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述DCC、DMAP与改性分子的摩尔比为1.0～1.2∶1。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的普鲁兰多糖的分子量范围5×10⁴～2×10⁵Da；所述O-羧甲基普鲁兰多糖分子中羧甲基取代度为50～70％；所述普鲁兰多糖琥珀酸酯分子中琥珀酰基取代度为25～50％。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述改性普鲁兰多糖的浓度为0.5～5％(g/100mL)；所述的透析袋的截留分子量12～14kDa。

7.一种权利要求1所述的pH敏感普鲁兰多糖衍生物纳米药物体系，其特征在于它是以pH敏感普鲁兰多糖衍生物纳米材料为药物载体，负载有CA-4、CA-4磷酸酯、MDR抑制剂维拉帕米、阿霉素、表阿霉素、紫杉醇、10-羟基喜树碱、米托蒽醌、长春新碱中的至少一种，其质量比为3～10∶1。

8.权利要求7所述的pH敏感普鲁兰多糖衍生物纳米药物体系合成方法，其特征在于它包括的步骤：

取碳二亚胺活化剂，DMAP和化疗药物溶解于无水DMSO中，室温下避光搅拌12h，备用；取pH敏感普鲁兰多糖衍生物纳米材料溶解于无水DMSO中，然后滴加至上述反应液中，室温下继续避光搅拌反应48h，醇沉处理，反复洗涤，干燥；

所述水溶性碳二亚胺、DMAP与药物的摩尔比为1∶1.0～1∶1.2；

所述化疗药物与多糖分子中糖单元的摩尔比为1∶1～1∶3；

所述醇沉处理步骤采用20倍量反应液的乙醇溶液；

所述的碳二亚胺活化剂为：1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)及其盐酸盐、或N，N’-二异丙基碳二亚胺(DIC)及其盐酸盐、碘化[1-环己基-3-(3-三甲氨丙基)碳二亚胺]。

9.一种尿刊酰基普鲁兰多糖纳米药物载体材料，其特征在于它是由尿刊酸改性普鲁兰多糖制成；尿刊酸与普鲁兰多糖分子中葡萄糖单元的摩尔比为1∶10～1∶4，尿刊酰基取代度为2％～10％；所述普鲁兰多糖的分子量范围5×10⁴～2×10⁵Da；制备方法包括的步骤：

1)按计量将尿刊酸、N，N′-二环己基碳二亚胺(DCC)与4-二甲基氨基吡啶(DMAP)溶于二甲基亚砜(DMSO)溶液，室温下搅拌反应1～2h，加入普鲁兰多糖的DMSO溶液，搅拌反应24～48h；

2)过滤，滤液滴加至过量无水乙醇中进行醇沉处理，收集沉淀，干燥，即得尿刊酸改性普鲁兰多糖；

3)透析法：将尿刊酸改性普鲁兰多糖溶解于DMSO溶液并转移至透析袋中，于生理盐水或去离子水中透析24h，前12h每1～2h更换透析液，后12h每3～4h更换透析液至溶液中DMSO全部除尽，而后从透析袋中取出，探头超声处理约5min，输出功率20W，间歇脉冲工作方式：脉冲宽度为2s，间歇时间为2s，即得纳米悬液；或

乳化扩散法：将尿刊酸改性普鲁兰多糖溶解于DMSO溶液中，搅拌下用注射器持续缓慢注入0.5％聚乙烯醇(PVA)溶液中，形成纳米悬液，将纳米悬液离心处理，用去离子水反复洗涤、离心，除去表面PVA，然后加入去离子水吹打分散制成纳米悬液；

所述DCC、DMAP与尿刊酸的摩尔比为1.0～1.2。

10.一种权利要求9所述的尿刊酰基普鲁兰多糖高分子前药及载药纳米粒子，其特征在于包括如下的步骤：

1)取碳二亚胺活化剂，DMAP和甲氨喋呤(MTX)溶解于无水DMSO中，室温下避光搅拌12h，备用；取尿刊酰基普鲁兰多糖溶解于无水DMSO中，然后滴加至上述反应液中，室温下继续避光搅拌反应48h，醇沉处理，反复洗涤，干燥即得MTX-尿刊酰基普鲁兰多糖(MTX-URPA)高分子前药，MTX负载量为10％～35％；所述碳二亚胺活化剂包括：1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)及其盐酸盐、或N，N’-二异丙基碳二亚胺(DIC)及其盐酸盐、碘化[1-环己基-3-(3-三甲氨丙基)碳二亚胺]；

所述水溶性碳二亚胺、DMAP与甲氨喋呤的摩尔比为1∶1.0～1∶1.2；

所述MTX与尿刊酰基普鲁兰多糖分子中糖单元的摩尔比为1∶1～1∶3；

所述醇沉处理步骤采用20倍量反应液的乙醇溶液；

2)将上述MTX-URPA高分子前药溶解于DMSO溶液，加入combretastatin A-4，室温下避光搅拌过夜，然后转移至透析袋中，于生理盐水或去离子水中透析24h，前12h每1～2h更换透析液，后12h每3～4h更换透析液至溶液中DMSO全部除尽，取出探头超声处理约5min即得MTX与CA-4的URPA纳米共载体系，CA-4的载药量范围5％～20％；

3)称取MTX-URPA、CA-4充分溶解于DMSO中，搅拌下用注射器持续缓慢注入0.5％聚乙烯醇(PVA)溶液中，形成纳米悬液。将纳米悬液离心处理，去离子水反复洗涤、离心，除去表面PVA，然后加入去离子水吹打分散制成MTX与CA-4共载的URPA纳米悬液；

所述MTX-尿刊酰普鲁兰多糖高分子前药的浓度为1～5％(g/100mL)；

所述CA-4与MTX-URPA的质量比为1∶10～1∶3；

所述透析袋的截留分子量12～14kDa。

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