CN102988996A - 一种制备稳定的白蛋白纳米颗粒的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备稳定的白蛋白纳米颗粒的方法，属于生物医药材料制备技术领域。该方法利用无生物毒性的谷胱甘肽或半胱氨酸对白蛋白进行预处理，打开分子内二硫键，采用醇类等反溶剂沉淀白蛋白，利用巯基-二硫键交换反应得到分子间二硫键的白蛋白纳米颗粒。利用所制备的纳米粒可以用于体内递送药理活性物质和/或诊断助剂。本发明所得到的白蛋白纳米颗粒的优点在于不但在稀释条件下具有良好的稳定性，同时也在还原型环境中具有氧化还原响应。这种特性使得该颗粒可以稳定存在于生物体内血液循环系统中，并在细胞中在还原型谷胱甘肽的作用下降解并释放出所包裹的药物。
Description
技术领域
本发明涉及一种白蛋白纳米颗粒的制备方法，属于生物医药材料制备技术领域。
背景技术：
白蛋白是一种生物内源性蛋白，具有的可生物降解、无毒、无抗原性等诸多特点，被认为是一个理想的药物载体，白蛋白载药体系是现今药学研究中一个极具生命力的研究方向。白蛋白载药体系主要分为两大类，一类是化学偶联的白蛋白载药体系，另一类是物理结合的白蛋白载药体系。化学偶联的白蛋白可以改善药物的药代动力学特性，但结合后形成了新的化学分子。物理结合形式的白蛋白给药体系是一个更为理想的载药模式，将药物分子包裹在白蛋白纳米颗粒中，可以明显提高非水溶性药物在水溶液中（即体内血液循环系统中）的稳定性与溶解度。同时，利用肿瘤组织的透过性增强及滞留效应（EPR effect），可以使得白蛋白纳米载药体系达到靶向给药的目的。
由于白蛋白分子具有极好的水溶性，如何使得白蛋白纳米颗粒在水中有着良好的稳定性，在稀释条件下不溶解是目前制备技术上的难点。戊二醛等交联剂常被用来稳定得到的纳米颗粒，但是戊二醛会非选择性的结合白蛋白表面的氨基位点，在生物体内会释放出醛类残基，对生物体有着显著毒副作用。有报道一种自组装的白蛋白纳米粒合成技术（CN102048695A），利用巯基乙醇等作为还原剂打开了白蛋白分子的二硫键，使其利用疏水相互作用结合成为纳米颗粒，但该颗粒在10%乙醇水溶液中即全部溶解，说明该颗粒仅靠疏水相互作用稳定，而并非二硫键结合稳定（Gong M.G.et al.,Biomacromolecules,2012,13,23-28）。AmericanBioscience公司开发了一种基于二硫键形成的nab技术（Nanoparticle albumin-boundtechnology），以白蛋白作为基质和稳定剂，在不加入任何乳化剂和交联剂的情况下制得到白蛋白纳米粒（US6753006B1）。但近年来在对Abraxane产品稀释实验（Chauhan V.P.et al.,Nature Nanotech.,2012,7,383-388.表明，Abraxane稀释到缓冲溶液或者牛血清白蛋白溶液中后，会立刻分解成为10nm左右的大小的颗粒，这表明该产品也并非由二硫键交联而得。
发明内容：
本发明的目的是提供一种制备稳定的白蛋白纳米颗粒的方法，该白蛋白纳米粒由分子间二硫键交联而稳定，用以解决某些药理活性物质难以进行体内递送的问题。
为了实现本发明的目的，本发明的技术方案为：
一种制备稳定的白蛋白纳米颗粒的方法，如下步骤进行：
1）制备体积质量浓度为10～200mg/mL的白蛋白水溶液；
2）在白蛋白水溶液中加入谷胱甘肽或半胱氨酸，使其在白蛋白水溶液中的摩尔浓度达到10～500mM，在温度10～60℃下反应5～180min；
3）在步骤2）反应后的溶液中加入乙醇或叔丁醇，在温度10～60℃下，反应5～120min，得到分子间二硫键交联的白蛋白纳米颗粒的悬浊液；所述的白蛋白水溶液与加入的乙醇或叔丁醇的体积比为1：1～5；
4）将白蛋白纳米颗粒的悬浊液在温度0～20℃下透析，得到白蛋白纳米颗粒溶液，再经过冷冻干燥、喷雾干燥或减压蒸馏进行脱水处理，得到白蛋白纳米颗粒。
一种用于递送体内药理活性药物的白蛋白纳米颗粒的制备方法，按如下步骤进行：
1）制备体积质量浓度为10～200mg/mL的白蛋白水溶液；
2）在白蛋白水溶液中加入谷胱甘肽或半胱氨酸，使其在白蛋白水溶液中的摩尔浓度达到10～500mM，在温度10～60℃下反应5～180min；
3）在步骤2）反应后的溶液中加入药理活性药物的乙醇溶液或药理活性药物的叔丁醇溶液，在温度10～60℃下反应5～120min，得到包裹药理活性物质的白蛋白纳米颗粒的悬浊液；所述的白蛋白水溶液与加入的药理活性药物的乙醇溶液或药理活性药物的叔丁醇溶液的体积比为1：1～5；
4）将白蛋白纳米颗粒的悬浊液在温度0～20℃下透析，得到包裹药理活性物质的白蛋白纳米颗粒的溶液，再经过冷冻干燥、喷雾干燥或减压蒸馏进行脱水处理，得到包裹药理活性物质的白蛋白纳米颗粒。
本发明技术方案中得到的白蛋白纳米粒平均粒径为10～500nm。
本发明技术方案中所述的白蛋白分子包括人血清白蛋白（human serum albumin，HSA），牛血清白蛋白（bovine serum albumin，BSA），重组人血清白蛋白（recombinant HSA，rHSA），或它们的组合。
本发明技术方案中所述的包裹药理活性物质的白蛋白纳米颗粒中可包载占纳米粒总总量1%~90%的药理活性物质。
本发明技术方案中所述的药理活性物质为抗癌药物。
本发明技术方案中所述的抗癌药物包括紫杉醇、多西紫杉醇、阿霉素、姜黄素、铂及其类似物、甲氨蝶呤或它们的组合。
本发明所制得的白蛋白纳米颗粒和包裹药理活性物质的白蛋白纳米颗粒的优点在于：纳米颗粒中的白蛋白有分子间二硫键交联，在pH范围3-4以及6-10之间的水溶液中均稳定存在，在体积分数为1～50%的乙醇水溶液中稳定存在，并在生理条件（37℃，pH=7.4）下的稀释实验中稳定存在，同时该颗粒可以在还原性环境中能够逐步溶解。以上特性使得该颗粒可以稳定存在于生物体内血液循环系统中，并在细胞中在还原型谷胱甘肽的作用下降解并释放出所包裹的药物。
附图说明：
图1为本发明中白蛋白纳米粒在不同溶剂环境中的稳定性研究。
图2为本发明中白蛋白纳米粒在还原型条件下逐步溶解后的SDS-PAGE电泳图。其中，1为白蛋白纳米粒的条带，2为白蛋白低聚物的条带，3为白蛋白二聚体和三聚体的条带，4为白蛋白单分子的条带。
图3为本发明中白蛋白-姜黄素纳米粒的扫面电子显微镜图像和透射电子显微镜图像。其中，A和B为扫面电子显微镜图像，C和D为透射电子显微镜图像。
具体实施方式：
本发明提供的一种制备稳定的白蛋白纳米颗粒的方法，该方法按如下步骤进行：
1）制备体积质量浓度为10～200mg/mL的白蛋白水溶液；所述的白蛋白一般采用人血清白蛋白、牛血清白蛋白、重组人血清白蛋白或它们的组合。
2）在白蛋白水溶液中加入谷胱甘肽或半胱氨酸，使其在白蛋白水溶液中的摩尔浓度达到10～500mM，在温度10～60℃下反应5～180min；
3）在步骤2）反应后的溶液中加入乙醇或叔丁醇，在温度10～60℃下反应5～120min，得到分子间二硫键交联的白蛋白纳米颗粒的悬浊液；所述的白蛋白水溶液与加入的乙醇或叔丁醇的体积比为1：1～5；
4）将白蛋白纳米颗粒的悬浊液在温度0～20℃下透析，得到白蛋白纳米颗粒溶液，再经过冷冻干燥、喷雾干燥或减压蒸馏进行脱水处理，得到白蛋白纳米颗粒。得到的白蛋白纳米粒平均粒径为10～500nm。
本发明提供的一种用于递送体内药理活性药物的白蛋白纳米颗粒的制备方法，该方法按如下步骤进行：
1）制备体积质量浓度为10～200mg/mL的白蛋白水溶液；
2）在白蛋白水溶液中加入谷胱甘肽或半胱氨酸，使其在白蛋白水溶液中的摩尔浓度达到10～500mM，在温度10～60℃下反应5～180min；
3）在步骤2）反应后的溶液中加入药理活性药物的乙醇溶液或活性药物的叔丁醇溶液，在温度10～60℃下反应5～120min，得到包裹药理活性物质的白蛋白纳米颗粒的悬浊液；所述的白蛋白水溶液与加入的药理活性药物的乙醇溶液或药理活性药物的叔丁醇溶液的体积比为1：1～5；药理活性物质为抗癌药物，例如紫杉醇、多西紫杉醇、阿霉素、姜黄素、铂及铂的类似物、甲氨蝶呤或它们的组合。
4）将白蛋白纳米颗粒的悬浊液在温度0～20℃下透析，得到包裹药理活性物质的白蛋白纳米颗粒的溶液，再经过冷冻干燥、喷雾干燥或减压蒸馏进行脱水处理，得到包裹药理活性物质的白蛋白纳米颗粒。白蛋白纳米粒中包载的药理活性物质占纳米粒总总量的1%～90%。
为了更好的理解本发明，下面结合五个实例对本发明做进一步详细说明。但是本发明保护范围不局限于实施例所表达的范围。
下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1，制备二硫键稳定的人血清白蛋白纳米颗粒。
以人血清白蛋白与还原型谷胱甘肽为原料，制备二硫键稳定的人血清白蛋白纳米颗粒。
具体制备方法如下：
将人血清白蛋白20mg溶于1mL的水溶液中，并加入20mM还原型谷胱甘肽，室温下反应1小时，然后加入4mL无水乙醇反应30分钟，随后将所制得的悬浊液至于透析袋中，在4℃的环境下的去离子水中透析24小时，即得到二硫键稳定的人血清白蛋白纳米颗粒，而且白蛋白纳米粒的平均粒径为100～300nm（ZetaPALS,Zeta Potential Analyzer）。
所制得的纳米颗粒在不同溶剂环境中的稳定性可以从图1中看出。所制得的纳米颗粒在还原环境下的逐步溶解过程可以从图2的SDS-PAGE凝胶电泳图中得到确认。
实施例2，制备二硫键稳定的人血清白蛋白纳米颗粒。
以人血清白蛋白与还原型谷胱甘肽为原料，制备二硫键稳定的人血清白蛋白纳米颗粒。
具体制备方法如下：
将人血清白蛋白200mg溶于1mL的水溶液中，并加入500mM还原型谷胱甘肽，50℃反应10分钟，然后加入1mL无水乙醇反应5分钟，然后将所制得的悬浊液至于透析袋中，在10℃的环境下的去离子水中透析24小时，即得到二硫键稳定的人血清白蛋白纳米颗粒，而且白蛋白纳米粒的平均粒径为100～400nm。
实施例3，制备二硫键稳定的姜黄素-人血清白蛋白纳米颗粒载药体系。
以人血清白蛋白，还原型谷胱甘肽和姜黄素为原料，制备二硫键稳定的人血清白蛋白包覆姜黄素的纳米颗粒载药体系。
具体制备方法如下：
将人血清白蛋白40mg溶于1mL的水溶液中，并加入50mM还原型谷胱甘肽，室温下反应1小时，然后加入4mL的3mg/mL姜黄素乙醇溶液反应30分钟，随后将所制得的悬浊液至于透析袋中，在4℃的环境下的去离子水中透析24小时，即得到二硫键稳定的姜黄素-人血清白蛋白包纳米颗粒。而且纳米粒的平均粒径为50～400nm（ZetaPALS,Zeta PotentialAnalyzer），用反相C18住测定姜黄素的载药量，流动相为甲醇：水：乙酸（80：19：1），检测波长为428nm。HPLC分析表明本实验的姜黄素载药量达到21%。所制得的纳米颗粒形貌从图3的电镜图像得到确认。
实施例4，制备二硫键稳定的姜黄素-人血清白蛋白纳米颗粒载药体系。
以人血清白蛋白，还原型谷胱甘肽和姜黄素为原料，制备二硫键稳定的人血清白蛋白包覆姜黄素的纳米颗粒载药体系。
具体制备方法如下：
将人血清白蛋白10mg溶于1mL的水溶液中，并加入50mM还原型谷胱甘肽，室温下反应1小时，然后加入4mL的3mg/mL姜黄素乙醇溶液反应30分钟，随后将所制得的悬浊液至于透析袋中，在4℃的环境下的去离子水中透析24小时，即得到二硫键稳定的姜黄素-人血清白蛋白包纳米颗粒。所制得的纳米粒的平均粒径为50~400nm，HPLC分析表明本实验的姜黄素载药量达到80%。
实施例5，制备二硫键稳定的紫杉醇-人血清白蛋白纳米颗粒。
以人血清白蛋白，还原型谷胱甘肽和紫杉醇为原料，制备二硫键稳定的紫杉醇-人血清白蛋白纳米颗粒载药体系。
具体制备方法如下：
将人血清白蛋白40mg溶于1mL的水溶液中，并加入50mM还原型谷胱甘肽，10℃下反应3小时，然后加入4mL的0.5mg/mL紫杉醇乙醇溶液反应30分钟，随后将所制得的悬浊液至于透析袋中，在4℃的环境下的去离子水中透析24小时，即得到二硫键稳定的紫杉醇-人血清白蛋白包纳米颗粒。所制得的纳米粒的平均粒径为50~400nm，HPLC分析表明本实验的姜黄素载药量达到2%。
Claims (7)
1.一种制备稳定的白蛋白纳米颗粒的方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：
1）制备体积质量浓度为10～200mg/mL的白蛋白水溶液；
2）在白蛋白水溶液中加入谷胱甘肽或半胱氨酸，使其在白蛋白水溶液中的摩尔浓度达到10～500mM，在温度10～60℃下反应5～180min；
3）在步骤2）反应后的溶液中加入乙醇或叔丁醇，在温度10～60℃下反应5～120min，得到分子间二硫键交联的白蛋白纳米颗粒的悬浊液；所述的白蛋白水溶液与加入的乙醇或叔丁醇的体积比为1：1～5；
4）将白蛋白纳米颗粒的悬浊液在温度0～20℃下透析，得到白蛋白纳米颗粒溶液，再经过冷冻干燥、喷雾干燥或减压蒸馏进行脱水处理，得到白蛋白纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种制备稳定的白蛋白纳米颗粒的方法，其特征在于：所述的白蛋白纳米粒平均粒径为10~500nm。
3.根据权利要求1所述的一种制备稳定的白蛋白纳米颗粒的方法，其特征在于：所述的白蛋白包括人血清白蛋白、牛血清白蛋白、重组人血清白蛋白或它们的组合。
4.一种用于递送体内药理活性药物的白蛋白纳米颗粒的制备方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：
1）制备体积质量浓度为10～200mg/mL的白蛋白水溶液；
2）在白蛋白水溶液中加入谷胱甘肽或半胱氨酸，使其在白蛋白水溶液中的摩尔浓度达到10～500mM，在温度10～60℃下反应5～180min；
3）在步骤2）反应后的溶液中加入药理活性药物的乙醇溶液或活性药物的叔丁醇溶液，在温度10～60℃下反应5～120min，得到包裹药理活性物质的白蛋白纳米颗粒的悬浊液；所述的白蛋白水溶液与加入的药理活性药物的乙醇溶液或药理活性药物的叔丁醇溶液的体积比为1：1～5；
4）将白蛋白纳米颗粒的悬浊液在温度0～20℃下透析，得到包裹药理活性物质的白蛋白纳米颗粒的溶液，再经过冷冻干燥、喷雾干燥或减压蒸馏进行脱水处理，得到包裹药理活性物质的白蛋白纳米颗粒。
5.根据权利要求4所述的一种用于递送体内活性药物的白蛋白纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述的白蛋白纳米粒中包载的药理活性物质占纳米粒总总量的1%～90%。
6.根据权利要求4所述的一种用于递送体内药理活性药物的白蛋白纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述的药理活性物质为抗癌药物。
7.根据权利要求6所述的一种用于递送体内活性药物的白蛋白纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述的抗癌药物包括紫杉醇、多西紫杉醇、阿霉素、姜黄素、铂及铂的类似物、甲氨蝶呤或它们的组合。
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