CN102988997A - 一种载药纳米粒子及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种载药纳米粒子及其制备方法和应用,所述载药纳米粒子包括载体和负载在载体上的药物,其中,所述药物为水溶性药物,所述载体为具有式(1)所示结构的壳聚糖-脂肪族聚酯-磷脂酰乙醇胺接枝聚合物。本发明的载药纳米粒子可控制药物释放、降低抗肿瘤药物的毒副作用,为癌症的靶向低毒治疗提供了可能性。
Figure DDA0000090233950000011

Description

一种载药纳米粒子及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种载药纳米粒子及其制备方法和应用,具体涉及一种壳聚糖-脂肪族聚酯-磷脂酰乙醇胺接枝聚合物载药纳米粒子及其制备方法和应用。
背景技术
根据2010年2月4日“世界癌症日”公布的有关数据,癌症已经成为人类健康的头号杀手,预计2030年全世界每年新增病例将达到2600万人,死亡人数达到每年1700万人。我国的恶性肿瘤发病率也一直呈上升趋势,目前我国每年新增恶性肿瘤发病人数在260万,死亡人数超过了195万人/年,居我国全部疾病死亡之首。常规的癌症治疗方法有化学疗法、放射疗法、外科切除手术和生物治疗等。当今肿瘤治疗中存在很多问题,包括抗癌药物的非靶向系统分布、进入肿瘤后作用时间短以及治疗中产生的严重的毒副作用等。
目前各种治疗癌症的化学药物主要可以分为两大类,一大类是水溶性药物,另一大类是脂溶性药物。作为其代表的,水溶性药物如阿霉素,脂溶性药物如紫杉醇,都是具有很强的使癌细胞致死的小分子化学药物,阿霉素是一种广泛应用的抗肿瘤化疗药物,抗瘤谱较广,对多种肿瘤都表现出优异的抗肿瘤活性。阿霉素可抑制RNA和DNA的合成,属周期非特异性药物,对各种生长周期的肿瘤细胞都有杀伤作用。临床上用于治疗急性淋巴细胞白血病、急性粒细胞性白血病、何杰金和非何杰金淋巴瘤、乳腺癌、肺癌、卵巢癌、软组织肉瘤、成骨肉瘤、横纹肌肉瘤、肾母细胞瘤、神经母细胞瘤、膀胱瘤、甲状腺瘤、绒毛膜上皮癌、前列腺癌、胃癌、肝癌等。然而,阿霉素在临床应用中常造成的急性和亚急性的副作用有呕吐、骨髓抑制、脱发以及心脏毒性等,这些毒副作用严重限制了化疗药物的使用剂量和使用次数。因此,要将这些药物负载于载体上,利用载体将其运输至靶点细胞中。
传统化疗法杀死肿瘤细胞的同时,也杀死正常细胞,尤其是代谢旺盛的血液细胞、淋巴组织细胞等,破坏人体的免疫系统,反而降低了病人自身抵抗癌症发展的能力。随着纳米技术的快速发展,纳米技术应用于肿瘤治疗药物的输运方面的研究越来越多。用聚合物材料作为药物输送载体,制备的纳米颗粒,具有颗粒小、比表面积大、表面反应活性高、活性中心多、催化效率高、吸附能力强等特性,在保证药效的前提下,减少药用量,减轻或消除毒副作用。纳米颗粒可以实现对多种生物活性分子如肽、蛋白、多糖、寡核苷酸、RNA的载带。使用纳米颗粒作为药物载体的优势:增加细胞对药物的吞噬,协助实现药物的可控释放,逃避机体免疫系统对药物的清除。纳米药物可以制成缓释剂型,改变药物在体内的半衰期,延长药物的作用时间;也可以制成导向药物,作为“生物导弹”达到靶向输药至特定器官的目的(Ning Tang,Gangjun Du,Nan Wang,Chunchun Liu,HaiyingHang,Wei Liang.Improving Penetration in Tumors With Nanoassemblies ofPhospholipids and Doxorubicin.Journal of the National Cancer Institute,2007,99(13):1004-1015.Changyou Zhan,Bing Gu,Cao Xie,Jin Li,Yu Liu,Weiyue Lu,Cyclic RGD conjugated poly(ethylene glycol)-co-poly(lactic acid)micelle enhances paclitaxel anti-glioblastoma effect.Journal of ControlledRelease,2010,143:136-142)。
纳米药物是医药研究领域的新热点,美国、日本、德国等发达国家都斥巨资进行研究。据美国project on Emerging Nanotechnologies统计,已实现商业化纳米药物和营养保健品共有25个,另有130个纳米药物和递送系统,125个采用了纳米技术的生物医学设备处于预临床、临床和商业化发展阶段,其中的70%是从去年开始的。2006年,共有77个与癌症有关的药物和56个药物递送系统向FDA提交了申请,表明美国纳米药物开发进入新阶段。基于纳米载体技术开发的纳米制剂已被美国FDA批准上市,例如长循环阿霉素制剂(Doxil)、紫杉醇制剂(Taxol)及我国药品食品管理局批准的紫杉醇脂质体制剂等,已经在临床上广泛使用并取得良好治疗效果。
两亲性聚合物胶束属于纳米缔合胶体体系,是一种新型的药物载体,具有很高的内核载药容量和独特的体内分布特征。两亲性聚合物在结构上可以划分出亲水部分和疏水部分。由于这种独特的化学结构,在水溶液中能形成具有球形内核-外壳结构的聚合物胶束,其疏水部分构成内核,亲水部分形成外壳(Kumaresh S.Soppimath,Tejraj M.Aminabhavi,Anandrao R.Kulkarni,Walter E.Rudzinski.Biodegradable polymeric nanoparticles as drugdelivery devices.Journal of Controlled Release,2001,70:1-2)。内核可以作为疏水性药物的容器,将药物增溶在核心,降低毒副作用,外壳可对药物起保护作用,提高药物的稳定性。在难溶性药物、大分子药物和基因治疗药物载体给药方面具有独特的优势。
因此,如何使药物稳定的进入癌症细胞、保持且能够持久的发挥杀死癌症细胞的活性以及尽可能少的引起副作用一直都是研究的热点。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种对肿瘤细胞具有较强的杀伤力、具有持续释放作用、血液循环稳定且易于在肿瘤细胞中释放的载药纳米粒子及其制备方法和应用。
本发明的发明人经过大量研究发现,用亲水性聚合物可以有效保护纳米药物颗粒不被巨噬细胞吞噬,同时增加其水溶性,降低对酶降解的敏感性,因此能够提高纳米药物颗粒的生物相容性。壳聚糖-脂肪族聚酯-磷脂酰乙醇胺接枝聚合物是一种生物可降解的双亲性共聚物。亲水性链段和疏水性链段分别是壳聚糖和脂肪族聚酯-磷脂酰乙醇胺。药物与双亲性聚合物作用可以自组装成胶束,这种载药聚合物胶束可以延长药物的血液循环时间,通过纳米颗粒的EPR效应使载药纳米粒子聚集在病理区域,能够表现出更好的疗效。
基于以上研究,本发明提供了一种载药纳米粒子,包括载体和负载在载体上的药物,所述药物为水溶性药物,所述载体为具有式(1)所示结构的壳聚糖-脂肪族聚酯-磷脂酰乙醇胺接枝聚合物:
Figure BDA0000090233930000031
式(1)中T为30-80的整数,M为由下述式(2)表示的结构,
Figure BDA0000090233930000041
式(2)中L为由式(3)、式(4)或式(5)表示的脂肪族聚酯结构,R和R’均表示碳原子数为5-21的烃基,R和R’可以相同或不同,
Figure BDA0000090233930000042
式(3)中n为12-240的整数,式(4)中z为6-120的整数,式(5)中x为12-240的整数,y为12-240的整数。
根据本发明提供的载药纳米粒子,其中,所述载药纳米粒子的直径可以为50-500纳米,优选为100-300纳米。优选地,所述载体对药物的包封率可以为28-79%,优选为50-79%,所述载药纳米粒子的载药量可以为0.35-35%,优选为0.5-10%。
根据本发明提供的载药纳米粒子,其中,所述水溶性药物可以为各种本领域公知的水溶性药物,例如可以选自阿霉素、米托蒽醌、环磷酰胺、长春新碱、氟尿嘧啶和顺铂中的一种或多种。用于本发明载药纳米粒子的所述壳聚糖-脂肪族聚酯-磷脂酰乙醇胺接枝聚合物的重均分子量可以为10000-100000Da,优选为26000-87000Da;该接枝聚合物的粒径可以为50-450纳米,优选为100-250纳米。
可以使用任何能够使药物和载体负载在一起的方法制备本发明发载药纳米粒子。
优选地,本发明还提供了上述载药纳米粒子的制备方法,在一种实施方案中,该方法包括:
(一)将药物的水溶液、载体以及第一有机溶剂混合,制成初乳液;
(二)将所述初乳液与含有表面活性剂的水溶液A混合,制成复乳液;
(三)在搅拌条件下,将所述复乳液与含有表面活性剂的水溶液B混合,得到第一混合液;
(四)去除所述第一混合液中的第一有机溶剂和水。
在另一种实施方案中,本发明提供的制备方法包括:
(一’)在搅拌条件下,将载体与第二有机溶剂的混合溶液逐滴加入到药物的水溶液中,得到乳液;
(二’)去除所述乳液中的第二有机溶剂和水。
根据本发明提供的制备方法,其中:
在步骤(一)中,所述第一有机溶剂可以选自二氯甲烷、三氯甲烷和丙酮中的一种或多种,优选为二氯甲烷。所述药物的水溶液的浓度可以为0.1-20毫克/毫升,优选为0.5-10毫克/毫升。所述药物、载体与第一有机溶剂的重量比可以为1∶2.5-100∶500-20000,优选为1∶5-100∶750-15000。
在步骤(一)和步骤(二)中,制成初乳液和制成复乳液都是使作为水相的药物的水溶液和作为油相的载体均质化,制备上述两种乳液的方法有很多种,如干胶法、湿胶法、新生皂法、两项交替法、机械法等,本发明优选使用机械法,进一步优选为超声法。步骤(一)和步骤(二)中混合的条件包括:温度可以为10-30℃,时间可以为5-30分钟。
在步骤(二)和步骤(三)中,初乳液与含有表面活性剂的水溶液A混合的体积比为1∶1-3,优选为1∶1.3-2;所述复乳液与含有表面活性剂的水溶液B混合的体积比为1∶1.5-6,优选为1∶2.5-3;所述含有表面活性剂的水溶液A中表面活性剂的浓度为0.5-4重量%,优选为1-2重量%;所述含有表面活性剂的水溶液B中表面活性剂的浓度为0.1-0.6重量%,优选为0.3-0.6重量%;优选地,所述含有表面活性的水溶液A和含有表面活性剂的水溶液B中的表面活性剂各自为聚乙烯醇、丙二醇嵌段聚醚F68、丙二醇嵌段聚醚108、吐温、司盘中的一种或多种,优选为聚乙烯醇;
在步骤(四)中,去除第一有机溶剂的方法优选为旋转蒸发法,旋转蒸发的温度为20-30℃;去除水的方法优选为离心法,离心的速度为5000-14000rpm,优选为8000-10000rpm。
根据本发明提供的制备方法,其中:
在步骤(一’)中,所述第二有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷和丙酮中的一种或多种,优选为丙酮,优选地,所述药物的水溶液中药物的浓度为0.01-5毫克/毫升,优选为0.1-2毫克/毫升,所述混合溶液中载体的浓度为2-50毫克/毫升,优选为5-20毫克/毫升,所述混合溶液与药物的水溶液的体积比为1∶1-20,优选为1∶5-10。所述将载体和第二有机溶剂的混合溶液逐滴加入药物的水溶液中的条件包括:温度优选为10-30℃,加入的速度优选为0.1-0.5mL/分钟,加入后搅拌的时间优选为10-60分钟。
在步骤(二’)中,去除第二有机溶剂的方法优选为旋转蒸发法,旋转蒸发的温度为20-30℃;去除水的方法优选为离心法,离心的速度为5000-14000rpm,优选为10000-13000rpm。
优选情况下,上述将药物负载在载体上的条件能够使制得的药物组合物为颗粒状,且颗粒直径为50-500纳米。优选情况下,所述将药物负载在载体上的条件使制得的药物组合物对药物的包封率为28-79%,载药量为0.35-35%。其中,包封率和载药量为本领域公知的概念,包封率为被载体负载的药物的重量与加入到体系中的药物总量的比例,而载药量指药物的重量与药物和载体总重量的百分比。
根据本发明的原理,任何具有水溶性的、能够通过上述方法与载体负载在一起的药物都适于本发明,可以列举的有阿霉素、环磷酰胺、长春新碱、氟尿嘧啶等。根据本发明的原理,本领域技术人员可以明确的是,本发明中的水溶性药物不仅限于上述几种。
根据本发明提供的制备方法,该方法还可以包括在步骤(一)或(一’)之前制备所述载体的步骤,制备载体的步骤可以包括:
(a)在有机溶剂A中,在有机胺的存在下,使壳聚糖与酯接触,得到由式(6)所示的壳聚糖-脂肪族聚酯接枝聚合物,所述的酯为丙交酯、乙交酯和己内酯中的一种或两种,
Figure BDA0000090233930000061
在式(6)中T为30-80的整数,L为由式(3)、式(4)或式(5)表示的脂肪族聚酯结构,
Figure BDA0000090233930000071
式(3)中n为12-240的整数,式(4)中z为6-120的整数,式(5)中x为12-240的整数,y为12-240的整数;
(b)在有机溶剂B中,在含氮杂原子的六元杂环化合物的存在下,使步骤(a)制得的壳聚糖-脂肪族聚酯接枝聚合物与4-硝基苯氯甲酸酯接触,得到由式(7)所示的壳聚糖-脂肪族聚酯-4-硝基苯氯甲酸酯接枝聚合物,
Figure BDA0000090233930000072
在式(7)中,T和L的定义同步骤(a);A为由式(8)表示的结构,
Figure BDA0000090233930000073
(c)在有机溶剂C中,在有机胺的存在下,使步骤(b)制得的壳聚糖-脂肪族聚酯-4-硝基苯氯甲酸酯接枝聚合物与磷脂酰乙醇胺接触,得到所述载体;所述磷脂酰乙醇胺为二棕榈酰磷脂酰乙醇胺、二油脂酰磷脂酰乙醇胺或二硬脂酰磷脂酰乙醇胺。
在上述制备载体的步骤中,所述有机胺可以为三乙胺,所述有机溶剂A可以为二甲基亚砜,所述含氮杂原子的六元杂环化合物可以为4-二甲氨基吡啶和吡啶,所述有机溶剂B可以为氯仿或二氯甲烷,所述有机溶剂C可以为氯仿或二氯甲烷。
在步骤(a)中:由于丙交酯、乙交酯和己内酯在催化剂的作用下开环,可以直接和壳聚糖上的-OH或-NH反应。因此,在本发明中选用将丙交酯、乙交酯和己内酯中的一种或两种与壳聚糖直接接触而得到由式(6)所示的壳聚糖-脂肪族聚酯接枝聚合物。本发明中使用的丙交酯、乙交酯和己内酯均可以为市售的商品。所述接触优选在惰性气氛下进行,接触的条件包括:酯与壳聚糖的重量比可以为1-30∶1,优选为5-20∶1;相对于1g壳聚糖,所述有机胺的用量可以为0.01-5ml,优选为1-4ml,所述有机溶剂A的用量为4-100ml,优选为25-50ml,接触的温度可以为70-85℃,接触的时间可以为10-15小时。
在步骤(b)中:所述含氮杂原子的六元杂环化合物可以为4-二甲氨基吡啶(DMAP)和吡啶;所述接触的条件包括:壳聚糖-脂肪族聚酯接枝聚合物与4-硝基苯氯甲酸酯的重量比可以为2-10∶1,优选为4-8∶1;壳聚糖-脂肪族聚酯接枝聚合物与4-二甲氨基吡啶的重量比可以为10-40∶1,优选为20-30∶1;相对于1g所述壳聚糖-脂肪族聚酯接枝聚合物,吡啶的用量可以为0.2-2ml,优选为0.5-1.5ml,所述有机溶剂B的用量可以为3-12ml,优选为5-10ml;接触的温度可以为-10℃至0℃,接触的时间可以为6-10小时。
在步骤(c)中:所述接触优选在惰性气氛下避光进行,接触的条件包括:壳聚糖-脂肪族聚酯-4-硝基苯氯甲酸酯接枝聚合物与磷脂酰乙醇胺的重量比可以为5-50∶1,优选为20-40∶1;相对于1g所述壳聚糖-脂肪族聚酯-4-硝基苯氯甲酸酯接枝聚合物,所述有机胺的用量可以为0.05-0.3ml,优选为0.1-0.25ml;所述有机溶剂C的用量可以为8-18ml,优选为10-15ml,接触的温度可以为20-30℃,接触的时间可以为15-20小时。
优选情况下,在步骤(a)、(b)和(c)中,在每个步骤的接触过程结束后,还可以各自进行去除溶剂、洗涤和干燥等操作,例如:
所述步骤(a)还可以包括将壳聚糖与酯接触后所得产物中的有机溶剂A去除,之后将去除有机溶剂A后的产物在水中沉淀,得到固体产物,再将所得固体产物依次进行水洗和干燥后再用甲苯或苯抽提,将抽提后的固体在20-30℃下真空干燥24-48小时;
所述步骤(b)还可以包括将壳聚糖-脂肪族聚酯接枝聚合物与4-硝基苯氯甲酸酯接触后所得产物中的有机溶剂B去除,之后将去除有机溶剂B后的产物在乙醚/石油醚混合溶液中沉淀,得到固体产物,再将所得固体产物用乙醚/石油醚混合溶液进行洗涤,在20-30℃下真空干燥24-48小时;
所述步骤(c)还可以包括将壳聚糖-脂肪族聚酯-4-硝基苯氯甲酸酯接枝聚合物与磷脂酰乙醇胺接触后所得产物中的有机溶剂C去除,之后将去除有机溶剂C后的产物在乙醚/石油醚混合溶液中沉淀,得到固体产物,再将所得固体产物在20-30℃下真空干燥24-48小时。
在本发明中,对所述乙醚/石油醚混合溶液中的乙醚和石油醚的体积比没有特别的限定,但优选1-4∶1。所述惰性气氛可以为氮气气氛或零族气氛,优选氮气气氛。所述壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物纳米粒子可以冻干保存。
以壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物为例,步骤(a)到步骤(d)的反应路线如下所示,其中n为12-240的整数:
Figure BDA0000090233930000091
其中,
R=H或PLA PLA:
T=H或
Figure BDA0000090233930000102
Figure BDA0000090233930000103
本发明还提供了上述载药纳米粒子或者按照本发明制备方法制得的载药纳米粒子在制备癌细胞抑制剂中的应用。
本发明还提供了上述载药纳米粒子或者按照本发明制备方法制得的载药纳米粒子在制备抑制肿瘤药物中的应用,其中,所述肿瘤可以为肺癌、乳腺癌、子宫颈癌、肝癌、前列腺癌、胃癌和直肠结肠癌中的一种或多种。
本发明制备的载药纳米粒子可控制药物释放、降低抗肿瘤药物的毒副作用,为癌症的靶向低毒治疗提供了可能性。
附图说明
以下,结合附图来详细说明本发明的实施方案,其中:
图1为实施例1制得的壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物纳米粒子的透射电镜图;
图2为实施例1制得的壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物纳米粒子光散射示意图;
图3A为实施例1的壳聚糖的红外光谱图;图3B为实施例1制得的壳聚糖-聚乳酸接枝聚合物的红外光谱图;图3C为实施例1制得的壳聚糖-聚乳酸-4-硝基苯氯甲酸酯接枝聚合物的红外光谱图;图3D为实施例1制得的壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物的红外光谱图;
图4A为实施例1的壳聚糖的核磁共振氢谱;图4B为实施例1制得的壳聚糖-聚乳酸的核磁共振氢谱;图4C为实施例1制得的壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物的核磁共振氢谱;图4D为实施例1中的壳聚糖的核磁共振碳谱;图4E为实施例1制得的壳聚糖-聚乳酸的核磁共振碳谱;图4F为实施例1中壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物的核磁共振碳谱;
图5A为实施例1中的二棕榈酰磷脂酰乙醇胺的核磁共振磷谱图;图5B为实施例1制得的壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物的核磁共振磷谱图;
图6A为实施例3制备的载有阿霉素的壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物的透射电镜图;图6B为实施例3制备的载有阿霉素的壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物的光散射示意图;
图7A和7B为Polymer/DOX NPs对宫颈癌HeLa细胞的生长抑制图;
图8A和8B为Polymer/DOX NPs对肺癌A549细胞的生长抑制图;
图9A和9B为Polymer/DOX NPs对乳腺癌MCF-7细胞的生长抑制图;
图10为Polymer/DOX NPs和DOX的体外释放曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述,给出的实施例仅为了阐明本发明,而不是为了限制本发明的范围。
下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,如:纳米材料技术手册,或按照制造厂商所建议的条件。
本发明实施例中药物组合物粒径通过粒径分析仪(Zetasizer NanoZS)进行测定。制备过程中离心后,紫外可见分光光度计(Perkin ElmerLambda850)测定上清液中480nm处的吸收,确定上清中阿霉素药物的含量,计算包封率和载药量。红外光谱检测在美国珀金-埃尔默公司的型号为Spectrum one的红外光谱仪上完成。以下实施例中的n值是通过投料比计算得出的。重均分子量是通过美国沃特斯515+2410的凝胶渗透色谱(GPC)测得的,溶剂为四氢呋喃。
核磁共振氢谱和核磁共振碳谱通过瑞士布鲁克公司的型号为AV400的核磁共振谱仪获得,天冬氨酸的核磁共振氢谱和核磁共振碳谱的检测条件包括:重水为内标,所用溶剂为重水;壳聚糖-聚乳酸接枝聚合物、壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物的核磁共振氢谱和核磁共振碳谱的检测条件包括:氯仿为内标,溶剂为氘代氯仿。二棕榈酰磷脂酰乙醇胺、壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物的核磁共振磷谱的检测条件包括:氯仿为内标,溶剂为氘代氯仿。
其他的测试仪器为:动态光散射为Zetasizer NanoZS、透射电镜为美国FEI,TECNAI G220S-TWIN,200kV。
载体制备实施例1
壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝共聚物的合成
(1)将10g壳聚糖(分子量20万)分散在水中,加热到75℃。在搅拌下滴加入7ml 30%H2O2,反应2h。冷却,抽滤。将滤液旋转蒸发部分水分,然后在无水乙醇中沉淀,放置过夜。再抽滤,得淡黄色可溶性壳聚糖。
将1g干燥后的可溶性壳聚糖加入到25ml二甲基亚砜中,分散1h,其中0.5h通氮气,0.5h抽真空。将20g丙交酯(Alfar Aesar公司,97%,分析纯)加入到该壳聚糖溶液中,在氮气保护下,分散1h。然后加入1.5ml三乙胺,在氮气的保护下,85℃反应10h,然后用300ml水沉淀,水洗4次,在真空烘箱箱中干燥24小时,然后再用甲苯抽提(30ml×2),在真空干燥箱中干燥,得到固体产物壳聚糖-聚乳酸共聚物8.4g,经计算n=120。
(2)将步骤(1)制得的壳聚糖-聚乳酸接枝聚合物3.0g加入到4ml氯仿中,制备壳聚糖-聚乳酸接枝聚合物的氯仿溶液;将1.3g的4-硝基苯氯甲酸酯(Alfar Aesar公司,97%)和0.04g的4-二甲氨基吡啶(DMAP)(Alfar Aesar公司,99%)用4ml氯仿溶解,制备4-硝基苯氯甲酸酯和4-二甲氨基吡啶氯仿溶液;将4ml的4-硝基苯氯甲酸酯和4-二甲氨基吡啶的混合氯仿溶液滴加到上述壳聚糖-聚乳酸接枝聚合物的氯仿溶液中,然后再加入0.5ml的吡啶(北京化工厂,分析纯),在0℃下反应6小时,得到黄色透明的壳聚糖-聚乳酸-4-硝基苯氯甲酸酯接枝聚合物粗产物溶液。将该粗产物溶液在15℃下旋转蒸发除去氯仿,然后在100ml乙醚/石油醚(体积比为2∶1)混合溶液中沉淀、并用乙醚/石油醚(体积比为2∶1)混合溶液洗涤(60ml×3次)。将得到的纯化产物在25℃真空干燥箱中干燥24小时,得到黄色固体产物壳聚糖-聚乳酸-4-硝基苯氯甲酸酯接枝聚合物1.96克。
(3)将1.0g步骤(2)制得的壳聚糖-聚乳酸-4-硝基苯氯甲酸酯接枝聚合物加入到4ml的氯仿中,制备壳聚糖-聚乳酸-4-硝基苯氯甲酸酯的氯仿溶液;在3ml氯仿中加入0.2g的二棕榈酰磷脂酰乙醇胺(Avanti公司,97%)、0.05ml的三乙胺和4ml的壳聚糖-聚乳酸-4-硝基苯氯甲酸酯的氯仿溶液,在25℃,氮气下避光反应20小时,将粗产物溶液在15℃下旋转蒸发除去氯仿,然后在100ml乙醚/石油醚(体积比为1∶1)混合溶液中沉淀、并用乙醚/石油醚(体积比为1∶1)混合溶液洗涤(60ml×3次)。将得到的纯化产物在25℃真空干燥箱中干燥24小时,得到壳聚糖-聚乳酸-4-硝基苯氯甲酸酯-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物1.02克。最后产物冷冻干燥保存。
(4)将0.002g步骤(3)制得的壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物溶于2ml丙酮溶液中,边搅拌边将上述壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物溶液滴加到10ml去离子水中,将形成的带蓝光乳液搅拌过夜,得到聚合物纳米粒子,记作A1。
经检测,所得到的壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物A1的重均分子量为43000Da,粒子大小在120±10nm。
其它各项检测图谱见图1至图5。其中,图1为实施例1制得的壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物纳米粒子的透射电镜图。从该图1可以看出,壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物纳米粒子具有规整的圆球形结构。
图2为实施例1制得的壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物纳米粒子光散射示意图。从图2可以看出,壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物纳米粒子粒径在200nm左右,粒径分布范围窄。
图3A为实施例1的壳聚糖的红外光谱图;图3B为实施例1制得的壳聚糖-聚乳酸接枝聚合物的红外光谱图;图3C为实施例1制得的壳聚糖-聚乳酸-4-硝基苯氯甲酸酯接枝聚合物的红外光谱图;图3D为实施例1制得的壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物的红外光谱图。
与图3A相比,图3B在1762cm-1附近出现一个新的吸收峰,这是聚乳酸分支中的酯羰基(C=O)的伸缩振动峰,在3003cm-1和2926cm-1有新的吸收峰,是由于聚乳酸分支上的CH2的振动峰;与图3B相比较,图3C中4-硝基苯氯甲酸酯吸收峰(1759cm-1)和聚乳酸分支中的酯羰基(C=O)的伸缩振动峰重叠,1648cm-1、1593cm-1和1515cm-1的峰是由于4-硝基苯氯甲酸酯中的苯基的存在。图3D的2678cm-1为P-OH的伸缩振动峰。由此可见,采用本发明的方法制备可以得到目标化合物壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺。
图4A为实施例1的壳聚糖的核磁共振氢谱;图4B为实施例1制得的壳聚糖-聚乳酸接枝聚合物的核磁共振氢谱;图4C为实施例1制得壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物的核磁共振氢谱;图4D为实施例1的壳聚糖的核磁共振碳谱;图4E为实施例1制得的壳聚糖-聚乳酸接枝聚合物的核磁共振碳谱;图4F为实施例1制得的壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物的核磁共振碳谱。
与图4A相比较,图4B中在~4.2ppm和~5.4ppm处的信号对应于聚乳酸终端和重复单元的-CH2-上的质子吸收峰,在~1.2ppm和~1.4ppm处的信号对应于聚乳酸链段终端和重复单元-CH3-上的质子吸收峰。这就说明壳聚糖接枝上了聚乳酸。与图4A和4B相比,图4C在~0.9ppm处的信号对应壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物中二棕榈酰磷脂酰乙醇胺链段中终端-CH3上的质子吸收峰,在1.2~1.6ppm处信号对应于壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物的-CH2的质子吸收峰;在~8.1ppm处的信号对应于壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物的-NH的质子吸收峰。
与图4D相比较,图4E在~9和~20ppm处的信号对应于壳聚糖-聚乳酸接枝聚合物中聚乳酸重复单元和链段终端中-CH3上的C的吸收峰,在~68和70ppm处的信号对应于壳聚糖-聚乳酸接枝聚合物中聚乳酸重复单元和链段终端中-CH-上C的吸收峰,在~170ppm处的信号对应于壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物上C=O上C的吸收峰。这就说明了壳聚糖上接枝了聚乳酸。与图4D和4E相比,图4F在~15ppm处的信号对应于壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物中二棕榈酰磷脂酰乙醇胺链段上终端-CH3的C上的吸收峰,在~30和32ppm处的信号对应于壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物中二棕榈酰磷脂酰乙醇胺链段上的-CH2上C的吸收峰,在170和175ppm处的信号对应于壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物中二棕榈酰磷脂酰乙醇胺链段上C=O上C的吸收峰。
图5A为实施例1中的二棕榈酰磷脂酰乙醇胺的核磁共振磷谱图;图5B为实施例1制得的壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物的核磁共振磷谱图。
对比图5A和图5B可以看到壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物31PNMR化学位移在-1.02ppm,而单独的二棕榈酰磷脂酰乙醇胺31P化学位移在-1.22ppm,由此可见,采用本发明的方法制备得到了目标化合物壳聚糖-聚乳酸-磷脂酰乙醇胺接枝聚合物。
载体制备实施例2
壳聚糖-聚乙交酯-二油酰磷脂酰乙醇胺共聚物的合成
(1)将10g壳聚糖(分子量20万)分散在水中,加热到75℃。在搅拌下滴加入7ml 30%H2O2,反应2h。冷却,抽滤。将滤液旋转蒸发部分水分,然后在无水乙醇中沉淀,放置过夜。再抽滤,得淡黄色可溶性壳聚糖。
将1g干燥后的可溶性壳聚糖加入到4ml二甲基亚砜中,分散1h,其中0.5h通氮气,0.5h抽真空。将1g乙交酯(Alfar Aesar公司,97%,分析纯)加入到该壳聚糖溶液中,在氮气保护下,分散1h。加入0.1ml三乙胺,在氮气的保护下,70℃反应10h,然后用300ml水沉淀,水洗4次,在真空烘箱箱中干燥24小时,然后再用甲苯抽提(30ml×2),在真空干燥箱中干燥,得到固体产物壳聚糖-聚乙交酯共聚物1.23g,经计算n=30。
(2)将步骤(1)制得的壳聚糖-聚乙交酯接枝聚合物1.0g加入到2ml氯仿中,制备壳聚糖-聚已交酯接枝聚合物的氯仿溶液;将0.1g的4-硝基苯氯甲酸酯(Alfar Aesar公司,97%)和0.1g的4-二甲氨基吡啶(Alfar Aesar公司,99%)用1ml氯仿溶解,制备4-硝基苯氯甲酸酯和4-二甲氨基吡啶氯仿溶液;将1ml的4-硝基苯氯甲酸酯和4-二甲氨基吡啶的混合氯仿溶液滴加到上述壳聚糖-聚乙交酯接枝聚合物的氯仿溶液中,然后再加入0.2ml的吡啶(北京化工厂,分析纯),在-10℃下反应6小时,得到黄色透明的壳聚糖-聚乳酸-4-硝基苯氯甲酸酯接枝聚合物粗产物溶液。将该粗产物溶液在15℃下旋转蒸发除去氯仿,然后在100ml乙醚/石油醚(体积比为2∶1)混合溶液中沉淀、并用乙醚/石油醚(体积比为2∶1)混合溶液洗涤(60ml×3次)。将得到的纯化产物在25℃真空干燥箱中干燥24小时,得到黄色固体产物壳聚糖-聚乳酸-4-硝基苯氯甲酸酯接枝聚合物1.45克。
(3)将1.0g步骤(2)制得的壳聚糖-聚乙交酯-4-硝基苯氯甲酸酯接枝聚合物加入到4ml的氯仿中,制备壳聚糖-聚乳酸-4-硝基苯氯甲酸酯的氯仿溶液;在4ml氯仿中加入0.3g的二棕榈酰磷脂酰乙醇胺(Avanti公司,97%)、0.05ml的三乙胺和4ml的壳聚糖-聚乳酸-4-硝基苯氯甲酸酯的氯仿溶液,在20℃,氮气下避光反应20小时,将粗产物溶液在15℃下旋转蒸发除去氯仿,然后在100ml乙醚/石油醚(体积比为1∶1)混合溶液中沉淀、并用乙醚/石油醚(体积比为1∶1)混合溶液洗涤(60ml×3次)。将得到的纯化产物在25℃真空干燥箱中干燥24小时,得到壳聚糖-聚乳酸-4-硝基苯氯甲酸酯-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物1.32克。最后产物冷冻干燥保存。
(4)将0.001g步骤(3)制得的壳聚糖-聚乙交酯-二油酯酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物溶于2ml丙酮溶液中,边搅拌边将上述壳聚糖-聚乳酸-二油酯酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物溶液滴加到10ml去离子水中,将形成的带蓝光乳液搅拌过夜,得到聚合物纳米粒子,记作A2。
经检测,所得到的壳聚糖-聚乙交酯-二油脂酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物的重均分子量为26000Da。其它各项检测图谱与实施例1的相应图谱类似。壳聚糖-聚乙交酯-二油脂酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物纳米粒子具有规整的圆球性结构;粒子大小在135±10nm。
载体制备实施例3
壳聚糖-聚己内酯-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺接枝共聚物的合成
(1)将10g壳聚糖(分子量20万)分散在水中,加热到75℃。在搅拌下滴加入7ml 30%H2O2,反应2h。冷却,抽滤。将滤液旋转蒸发部分水分,然后在无水乙醇中沉淀,放置过夜。再抽滤,得淡黄色可溶性壳聚糖。
将1g干燥后的可溶性壳聚糖加入到100ml二甲基亚砜中,分散1h,其中0.5h通氮气,0.5h抽真空。将30g己内酯(Alfar Aesar公司,97%,分析纯)加入到该壳聚糖溶液中,在氮气保护下,分散1h。加入5ml三乙胺,在氮气的保护下,85℃反应15h,然后用300ml水沉淀,水洗4次,在真空烘箱箱中干燥24小时,然后再用甲苯抽提(30ml×2),在真空干燥箱中干燥,得到固体产物壳聚糖-聚己内酯共聚物2.68g,经计算n=50。
(2)将步骤(1)制得的壳聚糖-聚己内酯接枝聚合物1.0g加入到6ml氯仿中,制备壳聚糖-聚己内酯接枝聚合物的氯仿溶液;将0.2g的4-硝基苯氯甲酸酯(Alfar Aesar公司,97%)和0.025g的4-二甲氨基吡啶(AlfarAesar公司,99%)用6ml氯仿溶解,制备4-硝基苯氯甲酸酯和4-二甲氨基吡啶氯仿溶液;将6ml的4-硝基苯氯甲酸酯和4-二甲氨基吡啶的混合氯仿溶液滴加到上述壳聚糖-聚己内酯接枝聚合物的氯仿溶液中,然后再加入2ml的吡啶(北京化工厂,分析纯),在0℃下反应10小时,得到黄色透明的壳聚糖-聚己内酯-4-硝基苯氯甲酸酯接枝聚合物粗产物溶液。将该粗产物溶液在15℃下旋转蒸发除去氯仿,然后在100ml乙醚/石油醚(体积比为3∶1)混合溶液中沉淀、并用乙醚/石油醚(体积比为3∶1)混合溶液洗涤(60ml×3次)。将得到的纯化产物在25℃真空干燥箱中干燥24小时,得到黄色固体产物羟丙基β-壳聚糖-聚己内酯-4-硝基苯氯甲酸酯接枝聚合物1.86克。
(3)将1.0g步骤(2)制得的壳聚糖-聚己内酯-4-硝基苯氯甲酸酯接枝聚合物加入到10ml的氯仿中,制备壳聚糖-聚己内酯-4-硝基苯氯甲酸酯的氯仿溶液;在8ml氯仿中加入0.02g的二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(Avanti公司,97%)、0.3ml的三乙胺和10ml的壳聚糖-聚己内酯-4-硝基苯氯甲酸酯的氯仿溶液,在30℃,氮气下避光反应20小时,将粗产物溶液在15℃下旋转蒸发除去氯仿,然后在100ml乙醚/石油醚(体积比为1∶1)混合溶液中沉淀、并用乙醚/石油醚(体积比为1∶1)混合溶液洗涤(60ml×3次)。将得到的纯化产物在25℃真空干燥箱中干燥24小时,得到壳聚糖-聚己内酯-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物2.01克。最后产物冷冻干燥保存。
(4)将0.003g步骤(3)制得的壳聚糖-聚己内酯-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺共聚物溶于2ml丙酮溶液中,边搅拌边将该溶液滴加到10ml去离子水中,将形成的带蓝光乳液搅拌过夜,得到聚合物纳米粒子,记作A3。
经检测,所得到的壳聚糖-聚己内酯-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物的重均分子量为87000Da。其它各项检测图谱与实施例1的相应图谱类似。壳聚糖-聚己内酯-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺接枝聚合物纳米粒子具有规整的圆球性结构;粒子大小在142±15nm。
实施例4
双乳化法制备药物组合物
(1)将5mg实施例1制得的接枝聚合物A1溶于1.5mL二氯甲烷中;将1mg阿霉素(北京华奉联博科技有限公司)溶于0.2ml水中,将二者混合,采用超声破碎仪(宁波新芝生物科技股份有限公司)超声破碎3min,制成初乳液;
(2)将初乳液与2.5mL的浓度为3重量%的聚乙烯醇PVA水溶液混匀,并用超声细胞破碎仪超声破碎3min,形成复乳液;
(3)将复乳液再与10mL的浓度为0.6重量%PVA水溶液混合,并涡旋震荡10min;
(4)室温下用旋转蒸发仪除去上步混合液中的二氯甲烷;以8,000rpm的转速,室温下,将去除了二氯甲烷的混合液离心10min;将离心得到的沉淀用蒸馏水洗三次,得到本发明的载药纳米粒子。
用动态光散射粒度分析仪和透射电子显微镜(TEM)等测试仪器对得到的纳米粒子进行表征。图6A和图6B分别为本实施例所得载药纳米粒子透射电子显微镜(TEM)和动态光散射粒度分析仪表征图。图6A表明,得到的Polymer/DOX NPs为球形粒子,粒子分散均匀,且无团聚现象。图6B表明,制成的Polymer/DOX NPs的粒径分布较窄,分散性好,无团聚现象,粒径范围为215.0±11.3nm。计算载药量为11.6%,包封率为58%。
实施例5
双乳化法制备药物组合物
(1)将10mg实施例2制得的接枝聚合物A2溶于1.5mL二氯甲烷中;将0.2mg阿霉素溶于0.2mL水中;将二者混合,采用超声破碎仪超声破碎3min,制成初乳液;
(2)将初乳液与2.5mL的浓度为1重量%的聚乙烯醇PVA水溶液混匀,并用超声细胞破碎仪超声破碎3min,形成复乳液;
(3)将复乳液与10mL的浓度为0.1重量%的PVA水溶液混合,并涡旋震荡10min;
(4)室温下用旋转蒸发仪除去上步混合液中的二氯甲烷;以8,000rpm的转速,室温下,将去除了二氯甲烷的混合液离心10min;离心得到的沉淀用蒸馏水洗三次,得到本发明的载药纳米粒子。
用动态光散射粒度分析仪和透射电子显微镜(TEM)等测试仪器对得到的纳米粒子进行表征,得到颗粒直径为249.2±23.3nm的球形纳米粒子,计算载药量为1.78%,包封率为89%。
实施例6
双乳化法制备药物组合物
(1)(1)将5mg实施例1制得的接枝聚合物A1溶于1.5mL二氯甲烷中;将1mg米托蒽醌(北京嘉瑞时代科技有限公司)溶于0.2ml水中,将二者混合,采用超声破碎仪超声破碎3min,制成初乳液;
(2)将初乳液与2.5mL的浓度为2重量%的聚乙烯醇PVA水溶液混匀,并用超声细胞破碎仪超声破碎3min,形成复乳液;
(3)将复乳液与10mL的浓度为0.3重量%PVA水溶液混合,并涡旋震荡10min;
(4)室温下用旋转蒸发仪除去上步混合液中的二氯甲烷;以8,000rpm的转速,室温下,将去除了二氯甲烷的混合液离心10min;离心得到的沉淀用蒸馏水洗三次,得到本发明的载药纳米粒子。
用动态光散射粒度分析仪和透射电子显微镜(TEM)等测试仪器对得到的纳米粒子进行表征,得到颗粒直径为212±12.6nm的球形纳米粒子,计算载药量为10.4%,包封率为52%。
实施例7
纳米沉淀法制备药物组合物
(1)将10mg实施例3制得的接枝聚合物A3溶于1mL丙酮中,为油相;将1mg阿霉素溶于10mL水中,为水相;
(2)在室温25℃下,将1mL油相以0.1mL/分钟的速度逐滴缓慢加入到磁力搅拌的水相中,搅拌30min,得悬浮液;
(3)室温25℃下,用旋转蒸发仪除去悬浮液中的有机溶剂;以13,000rpm的转速,在室温25℃下,将去除了有机溶剂的悬浮液离心10min,得到本发明的载药纳米粒子。
用动态光散射粒度分析仪和透射电子显微镜(TEM)等测试仪器对得到的载药纳米粒子进行表征。得到颗粒直径为120±11.3nm的球形纳米粒子,计算载药量为3.84%,包封率为38.4%。
实施例8
纳米沉淀法制备药物组合物
(1)将20mg实施例1制得的接枝聚合物A1溶于3mL丙酮中,为油相;将0.2mg阿霉素溶于10mL水中,为水相;
(2)在25℃下,将3mL油相以0.25mL/分钟的速度,逐滴缓慢加入到磁力搅拌的水相中,搅拌30min,得到悬浮液;
(3)室温25℃下,用旋转蒸发仪除去悬浮液中的有机溶剂;以13,000rpm的转速,在室温25℃下,将去除有机溶剂的乳液离心10min,得到本发明的载药纳米粒子。
用动态光散射粒度分析仪和透射电子显微镜(TEM)等测试仪器对制备的载药纳米粒子进行表征。得到颗粒直径为122±12.2nm的球形纳米粒子,计算载药量为0.52%,包封率为52%。
实施例9
纳米沉淀法制备药物组合物
(1)将10mg实施例3制得的接枝聚合物A3溶于1mL丙酮中,为油相;将1mg米托蒽醌溶于10mL水中,为水相;
(2)在室温25℃下,将1mL油相以0.1mL/分钟的速度逐滴缓慢加入到磁力搅拌的水相中,搅拌30min,得悬浮液;
(3)室温25℃下,用旋转蒸发仪除去悬浮液中的有机溶剂;以13,000rpm的转速,在室温25℃下,将去除了有机溶剂的悬浮液离心10min,得到本发明的载药纳米粒子。
用动态光散射粒度分析仪和透射电子显微镜(TEM)等测试仪器对得到的载药纳米粒子进行表征。得到颗粒直径为132±9.8nm的球形纳米粒子,计算载药量为4.02%,包封率为40.2%。
实施例10
载药纳米粒子的药物释放
药液1(Polymer/Dox NPs)的制备:将实施例5制得的载药纳米粒子用含有10重量%胎牛血清的DMEM培养基(GBICO,C11965)进行稀释,得到以阿霉素计,浓度分别为10μg/mL、1μg/mL、0.1μg/mL、0.01μg/mL、0.001μg/mL的不同浓度的药液1。
药液2(Polymer NPs)的制备:将实施例2制得接枝聚合物A2用实施例5的方法制备纳米粒子,但需将(1)中含0.2mg阿霉素的0.2mL水变成不含阿霉素的0.2ml水溶液,制备的未载药的纳米粒子用含有10重量%胎牛血清的DMEM培养基进行稀释,使所得的不同浓度药液2中的接枝聚合物A2的浓度分别与药液1中的接枝聚合物A2浓度相对应。
药液3(Dox)的制备:将阿霉素用含有10重量%胎牛血清的DMEM培养基进行稀释,得到浓度分别为10μg/mL、1μg/mL、0.1μg/mL、0.01μg/mL、0.001μg/mL的不同浓度的药液3。
分别培养肺癌细胞A549细胞、宫颈癌细胞HeLa细胞及乳腺癌细胞MCF-7细胞,温度为37℃;将处于对数生长期的A549细胞、HeLa细胞和MCF-7细胞分别按5000个/孔的密度接种于96孔培养板,12小时后,分别加入不同浓度的药液1、药液2、药液3,每孔加100μL,每种浓度平行6孔,分别培养24h和48h后,使用CCK-8试剂盒(日本同仁化学研究所)对细胞活性进行测定。具体操作完全按照试剂盒的说明进行。
对于三种肿瘤细胞的活力影响的实验结果如图7-11所示。图7A和图7B表示药物组合物对HeLa细胞活性的影响,其中,曲线a表示Polymer/Dox NPs,即用聚合物A2制备的负载了阿霉素载药纳米粒子;曲线b表示Dox,即游离的阿霉素;曲线c表示Polymer NPs,即用聚合物A2制备的未负载药物的纳米粒子。图7A为24小时后进行检测的结果,图7B为48小时后检测的结果。从图7A可以看出,聚合物A2在24h时对HeLa细胞几乎没有毒副作用,但是用聚合物A2制备的载有阿霉素的纳米粒子与游离阿霉素在24h时对HeLa细胞都有较强的毒副作用,两者差别不大。从图7B可以看出聚合物A2在48h时对HeLa细胞几乎没有毒副作用,而在48h时用聚合物A2制备的载有阿霉素的纳米粒子比游离阿霉素对HeLa细胞的毒副作用强,这说明用聚合物A2制备的载有阿霉素的纳米粒子对阿霉素具有缓释作用。
图8A和8B表示载药纳米粒子对A549细胞活性的影响;图9A和9B表示载药纳米粒子对MCF-7细胞活性的影响,其中,图8A和图9A为24小时后进行检测的结果,图8B和图9B为48小时后检测的结果。从图中可以看出,聚合物A2在24h时对A549和MCF-7细胞几乎没有毒副作用,但是用聚合物A2制备的载有阿霉素的纳米粒子与游离阿霉素在24h时对A549和MCF-7细胞都有较强的毒副作用,两者差别不大。从图8B可以看出聚合物A2在48h时对A549和MCF-7细胞几乎没有毒副作用,而在48h时用聚合物A2制备的载有阿霉素的纳米粒子比游离阿霉素对A549和MCF-7细胞的毒副作用强,这说明用聚合物A2制备的载有阿霉素的纳米粒子对阿霉素具有缓释作用。
从实验结果可以看出,壳聚糖-聚乳酸-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺共聚物对三种肿瘤细胞基本没有杀伤作用,载药纳米粒子的杀伤细胞能力与浓度成正比,并且与单纯药物对细胞的杀伤程度相当。说明载药纳米粒子仍然具有广谱抗癌活性。从时间效应上来看,在药物相同浓度条件下,48h作用后纳米粒子抑制细胞活性的程度比24h效果增强,表现出持续释放的效果。
实施例11
载药纳米粒子的体外释放
采用透析法,研究载药纳米粒子的在不同pH值缓冲液的体外释放曲线。取含有0.2毫克阿霉素的实施例6制得的载药纳米粒子(Polymer/DoxNPs)和0.2毫克阿霉素(Dox)分别重悬在5毫升去离子水中,加入到透析袋(12000Da)中。将透析袋放置于35毫升不同pH值的磷酸盐缓冲液中,置于37℃水浴中,100rpm转速下振荡。每隔固定的时间,取出3毫升释放液,并同时补加等量的释放介质。采用紫外分光光度计测定480nm的吸收值确定释放液中的阿霉素的含量。
在pH5.2和pH7.4磷酸盐缓冲液中的体外释放结果如图10所示。其中,曲线d和e分别表示Dox在pH5.2和pH7.4缓冲液中的释放曲线;曲线f和g分别表示Polymer/Dox NPs在pH5.2和pH7.4缓冲液中的释放曲线。从图10的结果可以看出,在长达15天的时间内,药物仍有较为稳定的释放;药物组合物的药物释放具有pH敏感性,在pH5.2的释放量高于pH7.4的释放速度,这有利于药物组合物在血液循环中的稳定存在,从而降低阿霉素带来的系统毒性。此外,由于肿瘤细胞内的pH值低于正常细胞的pH值,这种药物释放的酸敏感性有利于其在肿瘤细胞的释放。

Claims (10)

1.一种载药纳米粒子,其包括载体和负载在载体上的药物,其特征在于,所述药物为水溶性药物,所述载体为具有式(1)所示结构的壳聚糖-脂肪族聚酯-磷脂酰乙醇胺接枝聚合物:
Figure FDA0000090233920000011
式(1)中T为30-80的整数,M为由下述式(2)表示的结构,
Figure FDA0000090233920000012
式(2)中L为由式(3)、式(4)或式(5)表示的脂肪族聚酯结构,R和R’各自表示碳原子数为5-21的烃基,
Figure FDA0000090233920000013
式(3)中n为12-240的整数,式(4)中z为6-120的整数,式(5)中x为12-240的整数,y为12-240的整数。
2.根据权利要求1所述的载药纳米粒子,其中,所述载药纳米粒子的直径为50-500纳米,优选为100-300纳米;优选地,所述载体对药物的包封率为28-79%,优选为50-79%,所述载药纳米粒子的载药量为0.35-35重量%,优选为0.5-10重量%。
3.根据权利要求1或2所述的载药纳米粒子,其中,所述水溶性药物选自阿霉素、米托蒽醌、环磷酰胺、长春新碱、氟尿嘧啶和顺铂中的一种或多种;优选地,所述壳聚糖-脂肪族聚酯-磷脂酰乙醇胺接枝聚合物的重均分子量为10000-100000Da,优选为26000-87000Da。
4.权利要求1至3中任一项所述的载药纳米粒子的制备方法,该方法包括:
(一)将药物的水溶液、载体以及第一有机溶剂混合,制成初乳液;
(二)将所述初乳液与含有表面活性剂的水溶液A混合,制成复乳液;
(三)在搅拌条件下,将所述复乳液与含有表面活性剂的水溶液B混合,得到第一混合液;
(四)去除所述第一混合液中的第一有机溶剂和水;
或者,该方法包括:
(一’)在搅拌条件下,将载体与第二有机溶剂的混合溶液逐滴加入到药物的水溶液中,得到乳液;
(二’)去除所述乳液中的第二有机溶剂和水。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其中:
在步骤(一)中,所述第一有机溶剂可以选自二氯甲烷、三氯甲烷和丙酮中的一种或多种,优选为二氯甲烷。所述药物的水溶液的浓度可以为0.1-20毫克/毫升,优选为0.5-10毫克/毫升。所述药物、载体与第一有机溶剂的重量比可以为1∶2.5-100∶500-20000,优选为1∶5-100∶750-15000。
在步骤(二)和步骤(三)中,初乳液与含有表面活性剂的水溶液A混合的体积比为1∶1-3,优选为1∶1.3-2;所述复乳液与含有表面活性剂的水溶液B混合的体积比为1∶1.5-6,优选为1∶2.5-3;所述含有表面活性剂的水溶液A中表面活性剂的浓度为0.5-4重量%,优选为1-2重量%;所述含有表面活性剂的水溶液B中表面活性剂的浓度为0.1-0.6重量%,优选为0.3-0.6重量%;优选地,所述含有表面活性的水溶液A和含有表面活性剂的水溶液B中的表面活性剂各自为聚乙烯醇、丙二醇嵌段聚醚F68、丙二醇嵌段聚醚108、吐温、司盘中的一种或多种,优选为聚乙烯醇;
在步骤(四)中,去除第一有机溶剂的方法优选为旋转蒸发法,旋转蒸发的温度为20-30℃;去除水的方法优选为离心法,离心的速度为5000-14000rpm,优选为8000-10000rpm。
6.根据权利要求4所述的制备方法,其中:
在步骤(一’)中,所述第二有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷和丙酮中的一种或多种,优选为丙酮,优选地,所述药物的水溶液中药物的浓度为0.01-5毫克/毫升,优选为0.1-2毫克/毫升,所述混合溶液中载体的浓度为2-50毫克/毫升,优选为5-20毫克/毫升,所述混合溶液与药物的水溶液的体积比为1∶1-20,优选为1∶5-10。所述将载体和第二有机溶剂的混合溶液逐滴加入药物的水溶液中的条件包括:温度优选为10-30℃,加入的速度优选为0.1-0.5mL/分钟,加入后搅拌的时间优选为10-60分钟。
在步骤(二’)中,去除第二有机溶剂的方法优选为旋转蒸发法,旋转蒸发的温度为20-30℃;去除水的方法优选为离心法,离心的速度为5000-14000rpm,优选为10000-13000rpm。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的制备方法,该方法还包括在步骤(一)或(一’)之前制备所述载体的步骤,其包括:
(a)在有机溶剂A中,在有机胺的存在下,使壳聚糖与酯接触,得到由式(6)所示的壳聚糖-脂肪族聚酯接枝聚合物,所述的酯为丙交酯、乙交酯和己内酯中的一种或两种,
Figure FDA0000090233920000031
在式(6)中T为30-80的整数,L为由式(3)、式(4)或式(5)表示的脂肪族聚酯结构,
Figure FDA0000090233920000032
式(3)中n为12-240的整数,式(4)中z为6-120的整数,式(5)中x为12-240的整数,y为12-240的整数;
(b)在有机溶剂B中,在含氮杂原子的六元杂环化合物的存在下,使步骤(a)制得的壳聚糖-脂肪族聚酯接枝聚合物与4-硝基苯氯甲酸酯接触,得到由式(7)所示的壳聚糖-脂肪族聚酯-4-硝基苯氯甲酸酯接枝聚合物,
在式(7)中,T和L的定义同步骤(a);A为由式(8)表示的结构,
(c)在有机溶剂C中,在有机胺的存在下,使步骤(b)制得的壳聚糖-脂肪族聚酯-4-硝基苯氯甲酸酯接枝聚合物与磷脂酰乙醇胺接触,得到所述载体;所述磷脂酰乙醇胺为二棕榈酰磷脂酰乙醇胺、二油脂酰磷脂酰乙醇胺或二硬脂酰磷脂酰乙醇胺。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其中,所述有机胺为三乙胺,所述有机溶剂A为二甲基亚砜,所述含氮杂原子的六元杂环化合物为4-二甲氨基吡啶和吡啶,所述有机溶剂B为氯仿或二氯甲烷,所述有机溶剂C为氯仿或二氯甲烷;
在步骤(a)中,所述接触在惰性气氛下进行,接触的条件包括:酯与壳聚糖的重量比为1-30∶1,相对于1g壳聚糖,所述有机胺的用量为0.01-5ml,所述有机溶剂A的用量为4-100ml,接触的温度为70-85℃,接触的时间为10-15小时;
在步骤(b)中,所述含氮杂原子的六元杂环化合物为4-二甲氨基吡啶和吡啶,所述接触的条件包括:壳聚糖-脂肪族聚酯接枝聚合物与4-硝基苯氯甲酸酯的重量比为2-10∶1;壳聚糖-脂肪族聚酯接枝聚合物与4-二甲氨基吡啶的重量比为10-40∶1;相对于1g所述壳聚糖-脂肪族聚酯接枝聚合物,吡啶的用量为0.2-2ml,所述有机溶剂B的用量为3-12ml;接触的温度为-10℃至0℃,接触的时间为6-10小时。
在步骤(c)中,所述接触在惰性气氛下避光进行,接触的条件包括:壳聚糖-脂肪族聚酯-4-硝基苯氯甲酸酯接枝聚合物与磷脂酰乙醇胺的重量比为5-50∶1;相对于1g所述壳聚糖-脂肪族聚酯-4-硝基苯氯甲酸酯接枝聚合物,所述有机胺的用量为0.05-0.3ml,所述有机溶剂C的用量为8-18ml,接触的温度为20-30℃,接触的时间为15-20小时。
9.权利要求1至3中任一项所述的载药纳米粒子或者按照权利要求4至8中任一项所述方法制得的载药纳米粒子在制备癌细胞抑制剂中的应用。
10.权利要求1至3中任一项所述的载药纳米粒子或者按照权利要求4至8中任一项所述方法制得的载药纳米粒子在制备抑制肿瘤药物中的应用,其中,所述肿瘤为肺癌、乳腺癌、子宫颈癌、肝癌、前列腺癌、胃癌和直肠结肠癌中的一种或多种。
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