CN103110567B - 一种载丹参酮iia的纳米给药系统的制备方法及用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种载丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法,包含:步骤1,制备缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸;步骤2,缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸和丹参酮IIA摩尔比为1-60:1-60时,制备载丹参酮IIA的缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸纳米粒。本发明还提供了该方法制备的载丹参酮IIA的纳米给药系统的用途。本发明提供的方法制备的载丹参酮IIA的纳米给药系统,能够有效的降低丹参酮IIA的毒性,增强其靶向性和治疗效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米给药系统的制备方法及用途,具体地,涉及一种载丹参酮IIA的纳米给药系统一种载丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法及用途。
背景技术
利用纳米技术制备的纳米粒子(nanoparticles)具有比表面积大,表面原子数、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增加,各纳米单位间存在着或强或弱的相互作用,这些特点使纳米粒子具有小尺寸效应,表面效应及很强的吸附性和生物活性,表现出许多优异性能和全新的功能,可作为药物的载体,改变药物体内分布特征,提高了药物吸收利用度和稳定性,改善药物性质和靶向性,药物缓释,药物作用时间延长,药物剂量减少,减轻或避免毒副作用,且利于储存,用于疾病的治疗,是近年来肿瘤治疗新的发展领域,已显示出良好的优势。国外研究发现聚乳酸(PLGA)-阿霉素纳米微粒静脉注入肝转移瘤小鼠体内,由于肝脏Kupffer细胞具有高吞噬活性,吞噬载药纳米微粒后在肝内起到药物储存库作用,缓慢释放抗肿瘤药物,与游离阿霉素相比,抗肿瘤效果显著,同时体外试验亦证实了吞噬载药阿霉素纳米微粒的巨噬细胞J774A1能释放有活性的药物,杀灭肝肿瘤M5076细胞,且纳米微粒诱导巨噬细胞增加,释放细胞毒性因子(如NO等)增加药物作用,导致肿瘤细胞死亡增加,表明PLGA可以作为一种有效的药物载体,靶向性强,具有缓释特性,有望用于肝脏肿瘤治疗。国内研究发现磁性阿霉素白蛋白纳米微粒(100-1000nm)肝动脉给药后靶向性好,肝脏分布均匀,其它脏器心、肺、肾和脾组织少,肝组织阿霉素浓度是游离阿霉素的3倍,外加定位磁场干预下,治疗大鼠肝癌疗效显著,明显高于游离阿霉素白蛋白和阿霉素疗效,且毒性反应小,荷瘤大鼠生存期延长。选择生物相容性可降解的PLGA材料制备PLGA-去甲斑蝥素纳米控释抗肿瘤制剂,粒径87.14-179.12nm,平均126.14nm,通过体外抗肝癌细胞SMMC-7721抑瘤实验和体内抗小鼠肝癌和肺癌抑瘤实验均表现出明显的肿瘤抑制作用,且具有良好的量-效作用关系,静脉给药略优于腹腔给药,LD50仅为裸药的50%左右,显著延长局部有效血药浓度,提高药物生物利用度,减少给药量和毒副作用。为进一步肝癌的临床治疗提供理论依据。
中药纳米载药系统除具有以上作用外,尚有低毒的优势,并可能解决抗癌中药全身给药难以在肿瘤局部达到有效抗癌浓度的难题。大量的研究表明,中药纳米化不仅可以有效地提高药物的吸收度、减少药物的用量、消除或降低药物的毒副反应,而且可改善药物的输送,目前已经呈现出了良好的发展势头和应用前景。当纳米微粒足够小,粒径为50-100nm时,在体内被肝实质细胞吸附,粒径为100-200nm时,被肝脏网状内皮系统吸附。当粒径在100-150nm,表面覆以特殊包被后,即可逃避Kuppffer细胞的吞噬。若利用特定基因片段的专一性,将配体结合在纳米载体上,在启动子的作用下与肿瘤细胞膜上目标受体进行特异性结合,从而发挥更好的靶向作用。
肝癌属中医“癥瘕”、“积聚”等范畴,临床上瘀血是肝癌常见的中医症候,活血化瘀是肝癌重要的中医治法之一。中药丹参是活血化瘀的要药,中医运用丹参治疗该病历史悠久,早在两千多年前的《神农本草经》已有明确记载。丹参酮ⅡA是丹参的有效成分之一,最早用于心脑血管疾病。近年研究发现,丹参酮ⅡA对肝癌、胃癌等多种癌细胞具有显著的杀伤作用。近年来其抗肿瘤活性也被陆续报道,机制涉及抑制肿瘤细胞增殖和DNA合成、诱导肿瘤细胞分化和凋亡,对肿瘤细胞产生杀伤,影响肿瘤相关基因的表达和端粒酶活性,抑制侵袭和转移等多个方面。但是丹参酮ⅡA为脂溶性非醌类成分,难溶于水,体内给药后在短时间内达到血药峰浓度,半衰期短,给药后药物广泛分布于胃、小肠、肝脏、肺脏、胰腺等多器官中并被迅速清除,排出体外。这种药代动力学特点限制了丹参酮ⅡA在肿瘤治疗领域的使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法及用途,改善丹参酮ⅡA的靶向性和肿瘤局部药物聚集、持续发挥抗肿瘤效应,降低全身毒副反应,提高丹参酮ⅡA抗肝癌效应。
为了达到上述目的,本发明提供了一种载丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法,其中,该纳米给药系统是以缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽(cRGD)修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸(mPEG-PLGA-PLL)聚合物作为载体的载丹参酮IIA(TSIIA)的纳米粒。
所述的纳米给药系统的制备方法包含:
步骤1,制备缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸:在室温下于N,N'-羰基二咪唑和二甲亚砜的混合有机溶剂中,使摩尔比为1-60:1-60的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸与缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽搅拌反应3-48h,反应产物在水中进行透析,所使用的透析袋截留分子量为1000-10000,然后在冻干机上0-60℃温度下冻干1-72h,低温干燥保存;所述的N,N'-羰基二咪唑与二甲亚砜摩尔比为1-60:1-60。
步骤2,缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸和丹参酮IIA摩尔比为1-60:1-60时,将二者混合于溶剂中,通过机械搅拌、超声或高压乳匀乳化制成纳米粒。
上述的载丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法,其中,所述纳米粒的直径为10-2000nm;作为载体的所述聚合物的分子量为1.5×103-9.5×106。
上述的载丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法,其中,所述的丹参酮IIA和载体聚合物的摩尔比为1-60:1-60;所述聚合物中乳酸和羟基乙酸摩尔比为1-80:1-80,羟基乙酸和赖氨酸摩尔比为90-50:10-50,聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸和缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽摩尔比为1-60:1-60。其中,乳酸和羟基乙酸摩尔比优选为50-80:2-50,例如50:50、70:30或80:20等;羟基乙酸和赖氨酸摩尔比优选为50-70:10-20,例如:70:10、60:10或50:20,mPEG-PLGA-PLL和cRGD摩尔比优选为1:20-50,例如1:20、1:30或1:50;TSIIA和mPEG-PLGA-PLL-cRGD的摩尔比优选为1:20-50,例如1:20、1:30或1:5。
上述的载丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法,其中,所述的步骤1还包含:
步骤1.1,制备聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸,抽真空加热干燥耐热玻璃管,加入摩尔质量比为1-80:1-80的丙交酯和乙交酯原料,再加入占原料总量质量百分比为1%~15%、分子量范围为350~5000的聚乙二醇单甲醚,并加入催化剂,通氮气,加热溶解抽真空,冷却固化抽真空2小时后封管,120-150℃反应8-50h;所述的催化剂包含辛酸亚锡、乳酸锌、SnCl2·2H2O或对甲苯磺酸,所述的聚乙二醇单甲醚与催化剂的摩尔比为1-20:1-20。
步骤1.2,在有机溶剂中和常压氮气保护下,使摩尔比为1:1-15:1-15:1-15的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸、N-叔丁氧羰基-L-苯丙氨酸、N,N-二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶反应1~3天,反应温度为0~40℃;反应产物过滤,碱洗水洗或透析,浓缩,加冰甲醇或冰乙醚沉淀出产物,过滤,真空干燥。
步骤1.3,在有机溶剂中和0℃下,将摩尔比为1-50:1-80的步骤1.2所得产物与三氟乙酸反应1~4小时,产物旋蒸去除溶剂与未反应三氟乙酸,残渣溶于有机溶剂,冰甲醇或冰乙醚沉淀,过滤,真空干燥。
步骤1.4,有机溶剂中和室温下,将摩尔比为1-60:1的步骤1.3所得产物与ε-苄氧羰基-L-赖氨酸羧酸酐反应1~5天,反应产物浓缩,冰甲醇或冰乙醚沉淀,过滤,真空干燥。
步骤1.5,在0℃下,将步骤1.4所得产物、三氟乙酸和33%的氢溴酸-醋酸溶液反应0.5-8h,步骤1.4所得产物和三氟乙酸为等摩尔,33%的氢溴酸-醋酸溶液占总体积的1-50%。反应产物采用冰甲醇或冰乙醚沉淀,过滤,真空干燥,得到聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸。
上述的载丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法,其中,所述的步骤1的反应过程在氮气保护下进行。
上述的载丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法,其中,步骤2所述的缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸和丹参酮IIA均为水溶液,摩尔浓度分别为0.001-10000μM和0.001-10000μM。
上述的载丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法,其中,所述的步骤2是通过复乳法、薄膜乳化法、透析法、乳化蒸发法、界面沉淀法或自组装法中的任意一种制备纳米粒。
所述的复乳法为:取缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸溶于有机溶剂中,加入丹参酮IIA溶液,超声乳化,再加入水分散介质中,再次超声乳化;然后在室温下搅拌0.5-5h,挥发除去有机溶剂。
所述的薄膜乳化法为:取缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸和丹参酮IIA溶于有机溶剂中,旋转蒸发成膜,然后加入水中,室温下搅拌0.5-6h。
所述的透析法为:取缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸溶于有机溶剂中,加入丹参酮IIA,将搅拌均匀的溶液在搅拌的条件下滴入水中,然后将溶液装入透析袋中透析3-72h,除去有机溶剂。
所述的乳化蒸发法为:取缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸和丹参酮IIA溶于有机溶剂中,再加入水分散介质中,超声或高压乳匀乳化,然后在室温下搅拌2-4h,挥发除去有机溶剂。
所述的界面沉淀法为:取缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸和丹参酮IIA药物溶于有机溶剂中,在不断的搅拌条件下,将上述溶液加入水分散介质中,加压挥发除去有机溶剂。
所述的自组装法为:取缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸溶于水中,加入丹参酮IIA,再将搅拌均匀的溶液在搅拌的条件下滴入水中,然后将溶液装入透析袋中透析3-72h。
上述的载丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法,其中,步骤2所述的水分散介质为添加表面活性剂的水溶液,所述的表面活性剂包含右旋糖苷40-70、普朗尼克F68或聚乙烯醇等各种适合于制备纳米粒的表面活性剂,其浓度为0.01-10%w/v。
上述的载丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法,其中,步骤2所述的有机溶剂包含乙酸乙酯、二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、乙醇和二甲亚砜等各种适合于制备纳米粒的有机溶剂中的任意一种或两种的混合。
上述的载丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法,其中,步骤2所述的超声采用的强度范围为10-1000W。
上述的载丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法,其中,步骤2所用的透析袋的截留分子量范围为100-10000。
本发明还提供了一种根据上述方法制备的载丹参酮IIA的纳米给药系统的用途,其中,该纳米给药系统用于制备能够进行长循环、生物降解、缓控释、被动靶向、主动靶向、运送活性物质的抗肿瘤药物。
上述的载丹参酮IIA的纳米给药系统的用途,其中,可将所得的包载丹参酮IIA药物的纳米递送载体制备成不同类型的胶囊剂、片制剂、丸剂、散剂、颗粒剂、滴丸剂和膜剂等。
上述的载丹参酮IIA的纳米给药系统的用途,其中,所述的药物是采用静脉注射、肌肉注射、皮下注射、瘤内注射、口服或经皮给药等方式的药物。
上述的载丹参酮IIA的纳米给药系统的用途,其中,所述的药物可以制备成冻干剂保存和应用,所用的冻干支架剂包含海藻糖、葡萄糖、乳糖、蔗糖、右旋糖苷、山梨醇、甘露醇和聚乙二醇等,支架剂含量为0.01-20%w/v。
本发明提供的载丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法和用途具有以下优点:
该制备方法简便,适于大规模生产,特别适应于制备具有长循环、可生物降解、缓控释、被动靶向、主动靶向、运送活性物质、抗肿瘤的药物,尤其是制备抗肠癌的药物。
通过本发明制备的纳米粒,其粒径在10~2000nm,表面光滑,均匀度好,颗粒规则无粘连,再分散性好,载药量和包封率高,可用于制备静脉或肌肉注射或口服给药的缓释纳米粒,作为肿瘤靶向给药。制备的纳米粒可以分散在固体、半固体或溶液中。优选的是制成注射给药的药物制剂形式,尤其是供静脉注射用。
本发明制备的载丹参酮IIA(TSIIA)的纳米给药系统将能够有效的降低TSIIA的毒性,增强其靶向性和治疗效果。该mPEG-PLGA-PLL-cRGD聚合物给药系统还具有运送除丹参酮IIA的不同抗癌药物的功能。
附图说明
图1为本发明制备的载丹参酮IIA的纳米给药系统的mPEG-PLGA-PLL-cRGD合成路线图。
图2A~图2D为本发明制备的载丹参酮IIA的纳米给药系统的透射电镜和粒径分布(A和B)以及ζ电位(C和D)图。
图3为本发明制备的载丹参酮IIA的纳米给药系统的药物释放曲线图。
图4A和图4B为本发明制备的载丹参酮IIA的纳米给药系统(粒径为100-400nm)对HepG2肝癌细胞的细胞摄取图。
图5A和图5B为本发明制备的载丹参酮IIA的纳米给药系统对荷HepG2肝癌裸鼠的靶向成像图。
图6A和图6B为本发明制备的载丹参酮IIA的纳米给药系统对HepG2肝癌细胞的毒性示意图。
图7为本发明制备的载丹参酮IIA的纳米给药系统对裸鼠肝癌生长抑制图。
图8为本发明制备的载丹参酮IIA的纳米给药系统对肝癌裸鼠生存时间的影响图。
图9A~图9D为本发明制备的载丹参酮IIA的纳米给药系统对肝癌瘤体坏死程度的影响图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
实施例1:乳酸和羟基乙酸摩尔比为50:50,羟基乙酸和赖氨酸摩尔比为70:10,mPEG-PLGA-PLL和cRGD摩尔比为1:20,TSIIA和mPEG-PLGA-PLL-cRGD的摩尔比为1:20。
实施例2:乳酸和羟基乙酸摩尔比为70:30,羟基乙酸和赖氨酸摩尔比为6:10,mPEG-PLGA-PLL和cRGD摩尔比为1:30,TSIIA和mPEG-PLGA-PLL-cRGD的摩尔比为1:30。
实施例3:乳酸和羟基乙酸摩尔比为80:20,羟基乙酸和赖氨酸摩尔比为50:20,mPEG-PLGA-PLL和cRGD摩尔比为1:50,TSIIA和mPEG-PLGA-PLL-cRGD的摩尔比为1:5。
取实施例1~实施例3中的任意一种配比,按以下方法制备以缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽(cRGD)修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸(mPEG-PLGA-PLL)聚合物为载体的载丹参酮IIA(TSIIA)的纳米粒。
步骤1,如图1所示,制备cRGD修饰的mPEG-PLGA-PLL-cRGD。其中,h为小时,d为天,LA为丙交酯,Sn(Oct)2为辛酸亚锡,mPEG为聚乙二醇单甲醚,PLGA为聚乳酸/羟基乙酸,DCC为二环己基碳二亚胺,DMAP为4-二甲氨基吡啶,BOC为苯丙氨酸,HAc为醋酸,HBr为氢溴酸,poly(Nε-(Z)-L-lysine)为带苄氧羰基有保护基团的聚赖氨酸,PLL为聚赖氨酸。
步骤1.1:抽真空加热干燥耐热玻璃管,加入一定摩尔质量比的丙交酯和乙交酯原料(比例为8:2、7:3或5;5),加入占原料总量质量百分比为1%~15%、分子量范围为350~5000的乙二醇单甲醚,再加入催化剂,通氮气,加热溶解抽真空,冷却固化抽真空2小时后封管,120-150℃反应8-50h。
步骤1.2:将一定量上步所得产物溶于有机溶剂,搅拌加入N-叔丁氧羰基-L-苯丙氨酸,即Boc-Phe(1~15eqv.)、N,N-二环己基碳二亚胺(1~15eqv.),0~40℃缓慢滴加4-二甲氨基吡啶,氮气保护,室温搅拌1~3天,过滤,碱洗水洗(或透析),浓缩,加冰甲醇或冰乙醚沉淀出产物,过滤,真空干燥。
步骤1.3:取上步所得产物溶于干燥有机溶剂中,氮气保护,0℃搅拌滴加干燥的三氟乙酸,滴加10~60分钟,继续反应1~3小时,旋转蒸发去除溶剂与未反应三氟乙酸,残渣溶于有机溶剂,冰甲醇或冰乙醚沉淀,过滤,真空干燥。
步骤1.4:取上步所得产物溶于干燥有机溶剂中,加入ε-苄氧羰基-L-赖氨酸羧酸酐(1~60eqv.),氮气保护,室温反应1~5天,浓缩,冰甲醇或冰乙醚沉淀,过滤,真空干燥。
步骤1.5:取上步所得产物溶于定量三氟乙酸中,加入少量体积分数为33%的HBr醋酸溶液,0℃反应0.5-8h,冰甲醇或冰乙醚沉淀,过滤,真空干燥。
将所得产物与cRGD按等摩尔比共同溶于含有N,N'-羰基二咪唑(CDI)的二甲亚砜(DMSO)溶液中,然后在氮气保护的条件,缓慢搅拌反应3-48h,最后将反应后的产物进行透析,于冻干机上冻干,即得产物mPEG-PLGA-PLL-cRGD,低温干燥保存。
步骤2:采用以下任意一种方法制备包载丹参酮IIA(TSIIA)药物的mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米粒。
采用复乳法制备,取4mg或20mg材料mPEG-PLGA-PLL-cRGD溶于200μl或1000μl二氯甲烷或二氯甲烷和丙酮的混合溶剂中,加入0.2mg或4mgTSIIA药物溶液,超声乳化(300W或500W,10s×4),再加入2.2ml或6ml浓度为0.5%或2%的普朗尼克F68水分散介质中,再次超声乳化(300W或500W,10s×4)。然后室温下搅拌0.5-5h除去有机相,即得粒径为100-600nm的纳米粒溶液。
采用薄膜乳化法制备,取4mg或20mg材料mPEG-PLGA-PLL-cRGD和0.2mg或4mgTSIIA药物溶于400μl或2000μl丙酮溶剂中,旋转蒸发成膜,随后加入4ml或12ml的水溶液,室温下搅拌0.5-6h,即得粒径为100-600nm的纳米粒溶液。
采用透析法制备,取4mg或20mg材料mPEG-PLGA-PLL-cRGD溶于200μl二甲亚砜溶剂中,加入0.4mg或者6mgTSIIA药物,将搅拌均匀的溶液在搅拌的条件下滴入2ml或10ml水中,之后将溶液装入透析袋(截留分子量为7000)中透析3-72小时,除去有机溶剂,即得粒径为100-600nm的纳米粒溶液。
采用乳化蒸发法制备,取4mg或20mg材料mPEG-PLGA-PLL-cRGD和0.2mg或4mgTSIIA溶于400μl或2000μl丙酮/二氯甲烷的混合溶剂中,加入2.2ml或44ml浓度为0.5%或2%的含聚乙烯醇(PVA)的水分散介质中,超声或高压乳匀乳化,乳液在室温下搅拌2或4h,挥尽有机溶剂,即得粒径为100-600nm的纳米粒溶液。
采用界面沉淀法制备,取4mg或20mg材料mPEG-PLGA-PLL-cRGD和0.2mg或4mgTSIIA药物溶于400μl或2000μl丙酮溶剂中,在不断的搅拌条件下,将上述溶液注入2.2ml或44ml的浓度为0.5%或2%的PVA水分散介质中,加压挥发去除丙酮,即得粒径为100-600nm的纳米粒溶液液。
采用自组装法制备,取4mg或20mg材料mPEG-PLGA-PLL-cRGD溶于200μl或1000μl水溶液中,加入0.4mg或8mgTSIIA药物,将搅拌均匀的溶液在搅拌的条件下滴入2ml或者10ml水中,之后将溶液装入透析袋(截留分子量为3000或7000)中透析3或72小时,除去有机溶剂;即得粒径为100-600nm的纳米粒溶液。
所得的载丹参酮IIA的纳米给药系统的透射电镜和粒径分布以及ζ电位图,参见图2A~图2D所示。采用的仪器为H-800透射电子显微镜,日本日立公司,标尺为700nm;NicompTM-380ZLS粒度测定仪,美国粒度分析仪器(ParticleSizingSystems)公司。
同时还可将包载丹参酮IIA药物的纳米递送载体制备成不同类型的胶囊剂、片制剂、丸剂、散剂、颗粒剂、滴丸剂和膜剂等。
实施例4:纳米粒体外药物释放的测定。
选用透析法来作为体外药物释放实验的测试方法。主要的操作步骤是:量取按实施例1的配比的TSIIA、TSIIA-mPEG-PLGA-PLL和TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD各3份,每份1ml,分别加2ml的磷酸盐缓冲液(PBS,pH7.4)分散均匀,装置于预先处理好的透析袋中,扎紧透析袋两端,悬浮于具塞锥形瓶中,锥形瓶中加入18mlPBS(pH7.4),将其置于SHA-C型恒温水浴振荡器中(温度为37℃,120次/分钟持续振荡)。再分别于1、2、3、4、6、16、24、48、72、96、120、144、168、192h取样,每次吸取透析袋外溶液2ml,随后立即补入温度为37℃的PBS溶液2ml。将取出的2ml溶液于紫外分光光度仪298nm处测定吸收度,根据标准曲线方程计算溶液中的TSIIA浓度和累积释放量,以累积释放药物的百分率(%)对时间(h)作图,绘制释药曲线。
通常高分子材料制备的载药纳米粒,其释放药物的速度主要受高分子骨架材料降解的速度影响,体外药物释放曲线如图3所示,载药纳米粒随着时间的延长能够将药物逐步释放出来,TSIIA-mPEG-PLGA-PLL和TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米粒在120h累积释放量分别为72.26%和98.46%。
实施例5:TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米粒(粒径为100-400nm)对HepG2肝癌细胞的细胞摄取。
罗丹明B(Rb)被用做荧光探针包裹于纳米粒中制备出Rb-TSIIA-mPEG-PLGA-PLL和Rb-TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米粒,以便来观察纳米粒的细胞摄取。将HepG2细胞和HUVECs铺共聚焦培养皿,每孔细胞的密度为4×106个,0.5ml培液,在37℃,CO2体积分数为5%的细胞培养箱中培养过夜,待细胞贴壁后,去除培养液。分别在不同孔中加入含等量Rb-TSIIA-mPEG-PLGA-PLL和Rb-TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米粒的培养液0.2ml,37℃细胞培养箱中继续培养2h。吸取出培养液,加入4%多聚甲醛固定20min,用PBS漂洗3次,之后用4',6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)培养10min,漂洗3次。之后于激光共聚焦显微镜下观察摄入到细胞中纳米粒的分布情况。上述实验进行避光操作。
如图4A和图4B所示(Dic为微分干涉显微观察),用Rb-TSIIA-mPEG-PLGA-PLL纳米粒(A组)培养的HUVECs的荧光强度,要明显低于用Rb-TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米粒(B组)培养的HUVECs的荧光强度,这证明Rb-TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米粒的细胞摄取效率要明显高于Rb-TSIIA-mPEG-PLGA-PLL纳米粒。主要原因是由于Rb-TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米粒可能通过主动结合HUVECs表达的整合素αvβ3,进而来提高靶向效率,而Rb-TSIIA-mPEG-PLGA-PLL纳米粒通常则是被动的通过细胞吞噬而被摄取细胞,因此Rb-TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米粒的细胞摄取效率要高于Rb-TSIIA-mPEG-PLGA-PLL纳米粒。表明TSIIA-mPEG-PLGA-PLL和TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD载药纳米粒能有效提高TSIIA的细胞毒性,这将有助于提高肿瘤治疗的效果。
实施例6:mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米粒(粒径为100-300nm)对荷HepG2肝癌裸鼠的靶向成像。
1.HepG2裸鼠肝肿瘤模型的建立。
(1)制备人肝癌细胞株HepG2细胞悬液。
人肝癌细胞株HepG2细胞复苏后,稳定传代2-3次。取处于对数生长期的细胞,常规胰蛋白酶消化制备单细胞悬液。台盼兰染色,活细胞比率≥95%,用生理盐水重悬细胞,计数调整细胞浓度为1×107/ml。
(2)细胞接种。
取4-6周龄BALB/Cnu/nu裸鼠6只,体重20g±2g,雄性。常规消毒裸鼠背部近右上肢皮肤。用lml微量注射器及23号针头吸取人肝癌细胞株HepG2单细胞悬液。确定针头位于裸鼠右侧近前肢皮下后,注入0.2m1制备好的单细胞悬液,细胞数约为2×106。术毕酒精棉球压迫穿刺点半分钟。隔离鼠笼内SPF条件下,恒温恒湿饲养。
(3)组织块接种。
经过5-7天的潜伏期后,可见接种部位逐渐长大,待裸鼠皮下肿瘤生长至l-1.2cm时进行手术,选择肿瘤生长旺盛且无溃破的荷瘤裸鼠,脱颈椎处死,皮肤予1%碘伏、75%酒精消毒,小心用眼科剪剪开皮肤。沿移植瘤包膜小心剥离皮下肿瘤组织。将剥离的移植瘤块于无菌条件下,生理盐水冲洗净表面的血污,去除坏死组织和纤维组织。取肿瘤边缘的新鲜的肿瘤组织,用眼科剪剪成约lmm×1mm×1mm大小的组织块备用。取4-6周龄BALB/Cnu/nu裸鼠用0.6%的戊巴比妥钠2-3ml行腹腔注射麻醉,手术野皮肤消毒,取左肋缘下切口,长约1cm,逐层入腹,显露肝左叶,用尖的弯血管钳将肝左叶包膜下隧道,将瘤块接种人肝包膜下,并用8-0的外科无创缝线缝合固定。仔细检查无活动性出血后,5-0丝线全层关腹,术后不禁饮食。
2.活体靶向荧光成像实验。
HepG2裸鼠肝肿瘤模型建模成功后,随机平均分为以下两组:(A)Rb-mPEG-PLGA-PLLNPs,(B)Rb-mPEG-PLGA-PLL-RGDNPs。采取尾静脉注射Rb-mPEG-PLGA-PLL和Rb-mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米粒,整个实验过程注射一次,各组动物的饲养条件完全相同,各组动物体重无差异。荷SW620肠癌小鼠在活体靶向荧光成像之前,均先注射麻醉剂,使之处于麻醉状态,用LB983型动物活体成像仪分别在4h和32h进行活体靶向荧光成像。
罗丹明B(Rb)被作为荧光探针包裹于纳米粒中以便来观察纳米粒的靶向肿瘤情况。纳米粒被尾静脉注入荷瘤裸鼠后,分别于4h和32h成像。如图5A和图5B所示,注射纳米粒4h后,与Rb-TSIIA-mPEG-PLGA-PLL纳米粒相比,注射Rb-TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米粒的荷瘤裸鼠肿瘤部位的荧光强度要强,但差别不明显。注射纳米粒24h后,注射Rb-TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米粒的荷瘤裸鼠肿瘤的荧光强度逐渐增强。而且Rb-TSIIA-mPEG-PLGA-PLL纳米粒相比,注Rb-TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米粒的荷瘤裸鼠肿瘤部位显示出较高的荧光强度,这表明Rb-TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米粒能更有效地靶向肿瘤。提示本专利所用的mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米粒递送载体能有效的将药物递送到肿瘤部位。
实施例7:TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米粒的细胞毒性。
CKK-8比色法观察纳米粒的细胞毒性,取生长密度为5×104/ml的HUVECs铺96孔板,100μl/孔,常规培养过夜,吸弃培养基,分别加入不同浓度的TSIIA,TSIIA-mPEG-PLGA-PLL和TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米粒,并以新鲜培养基添补至200μl/孔,每组设3个复孔。对照组加入等体积新鲜培养液。实验终止前1h每孔加入CCK-8试剂20μl,培养结束时以酶标仪检测吸光度(A450值),计算HepG2肝癌细胞生存率。
从图6A和图6B中可以看出,随着浓度的增加,mPEG-PLGA-PLL和mPEG-PLGA-PLL-cRGD空白纳米粒的细胞生存率在96%到90%之间,无明显变化,表明其基本无毒性。与TSIIA相比,载TSIIA纳米粒的细胞毒性明显增加,表明TSIIA-mPEG-PLGA-PLL和TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD载药纳米粒能有效提高TSIIA的细胞毒性,这将有助于提高肿瘤治疗的效果。
实施例8:TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米粒对裸鼠肝癌瘤体生长的影响。
1.HepG2裸鼠肝肿瘤模型的建立(具体方法见实施例6)。
2.丹参酮IIA对裸鼠人肝癌抑制作用实验分组和给药。
裸鼠接种后约14天,选择肿瘤平均大小为0.5×0.5cm左右,肿瘤生长良好,无自发性出血坏死、瘤周无感染病灶的荷瘤裸鼠为实验模型。将荷瘤鼠随机分为4组:每组12只,组内编号。
G1生理盐水组(NS,13.5ml/kg),n1=12。
G2TSIIA组(含药1mg/kg),n2=12。
G3TSIIA-mPEG-PLGA-PLL纳米组(含药1mg/kg),n3=12。
G4TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米组(含药1mg/kg),n4=12。
尾静脉注射,每组12只,每次0.5ml,1次/天,连续给药7天。
3.疗效观察。
肿瘤生长率:各组6只裸鼠于治疗后第8天处死,测量肿瘤长径(a)和短径(b),按公式V=ab2/2计算肿瘤体积,根据治疗前后的肿瘤体积比计算肿瘤生长率(Growthrates,GR)。
GR=治疗后的肿瘤体积/治疗前的肿瘤体积。
经方差分析治疗后各组瘤体重量有显著性异(F=354.047,P>0.01)。与生理盐水组相比:丹参酮IIA组、丹参酮IIA各纳米粒组瘤体均明显缩小。提示丹参酮IIA以纳米的剂型给药疗效明显提高。且载药纳米粒经过RGD修饰后瘤体重量明显减轻、肿瘤生长抑制率明显提高(P<0.01)。参见图7。
实施例9:TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米粒对肝癌裸鼠生存时间的影响。
1.HepG2裸鼠肝肿瘤模型的建立(具体方法见实施例6)。
2.丹参酮IIA对裸鼠人肝癌抑制作用实验分组和给药(具体方法见实施例8)。
3.生存时间观察。
生存时间:各组随机取6只大鼠治疗后次日起观察生存天数,并以生理盐水组为对照组计算生命延长率(%)。生命延长率(%)=(治疗组平均存活天数-对照组平均存活天数)/对照组平均存活天数×100%。
治疗后各组荷瘤裸鼠平均生存时间有显著差异(F=50.1984,P<0.01),参见图8。与生理盐水组相比,施药治疗各组裸鼠生存时间均明显延长(P<0.01)。丹参酮IIA组生存时间与各纳米组相比有显著性差异(P<0.01)。RGD修饰的丹参酮IIA多级靶向纳米组与其他各组相比有显著性差异。
实施例10:TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米粒对肝癌裸鼠肿瘤坏死程度的比较。
1.HepG2裸鼠肝肿瘤模型的建立(具体方法见实施例6)。
2.丹参酮IIA对裸鼠人肝癌抑制作用实验分组和给药(具体方法见实施例8)。
3.瘤体坏死程度观察。
肿瘤坏死程度各组取6只裸鼠于治疗后第8天处死,完整切取处死的小鼠瘤块,置10%福尔马林液中固定,常规石蜡包埋,取瘤体最大剖面作2~3处病理切片,HE染色,光镜下,根据坏死组织所占整个瘤体面积的比例分为三度:轻度(0~30%)、中度(31%~70%)及重度(71%~100%),比较各组肿瘤坏死程度。
治疗后病理结果显示,生理盐水组肿瘤以轻度坏死为主,丹参酮IIA组肿瘤以中度坏死为主,丹参酮IIA多级靶向纳米粒组肿瘤以中度坏死及重度坏死为主,RGD修饰的丹参酮IIA多级靶向纳米粒组肿瘤以重度坏死为主,肿瘤坏死程度显著重于其他各组(P<0.01)。参见图9A~图9D。
在本发明中,以mPEG-PLGA-PLL为基础材料经过缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽的修饰成为缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸聚合物(简称mPEG-PLGA-PLL-cRGD),然后将丹参酮IIA(TSIIA)包裹在mPEG-PLGA-PLL-cRGD聚合物中形成以载TSIIA的缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽(VRGDG,cRGD)修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸(TSIIA-mPEG-PLGA-PLL-cRGD)纳米给药系统,该系统将能够有效的降低TSIIA的毒性,增强其靶向性。
纳米给药系统的靶向能力是将药物准确递送至靶点并取得良好治疗效果的关键。TSIIAe-mPEG-PLGA-PLL-cRGD纳米给药系统可以很好的解决这个问题。研制的纳米载体系统直径可保持在10-500nm。因为正常组织周围的血管没有缝隙,而肿瘤组织周围的血管有100纳米左右的缝隙,所以纳米粒子就会从这些缝隙中渗透出来,并利用增强的渗透保留效应聚集于肿瘤部位,然后攻击癌细胞,但不会损害正常细胞,从而达到被动靶向的效果。纳米粒上的cRGD靶向基团可以与靶点特异性结合,具有受体介导的靶向给药系统形成的主动靶向效应,使丹参酮IIA抗肿瘤药物比较准确送到肿瘤细胞中,实现恶性肿瘤的靶向治疗。采用本发明所设计的以缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽(VRGDG,cRGD)修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸(mPEG-PLGA-PLL-cRGD)聚合物为载体,以丹参酮IIA(TSIIA)为模型药制备的TSIIA-mPEG-PLGA-PLL的纳米给药系统将具有良好的靶向递送能力和治疗效果。
同种药物使用不同的药物载体所制备出的药物剂型,由于其应用的不同,所以载体材料的选择、制备方法也有相应不同。比如,另一种丹参酮ⅡA的载药系统,丹参酮ⅡA聚乳酸纳米粒则主要是静脉给药,进入血液循环后可能经肝脏网状内皮系统(RES)摄取,聚集在RES丰富的肝脏部位,可以使肝脏部位的药物浓度大大增加,从而起到被动靶向的作用,所以制备的纳米药物在粒径、药物包封率、载药率等方面有其一定的要求。
而本发明的丹参酮ⅡA-聚乳酸/羟基乙酸微球主要应用于肝动脉栓塞给药,是利用数字减影血管造影(DSA)下肝动脉给药,利用微球的栓塞性及缓释性,所以药物微球在粒径、药物包封率、载药率等方面于丹参酮ⅡA聚乳酸纳米粒不同,这都决定了整个制备过程如载体材料的选择、制备方法的不同,所以不同种药物剂型,都是利用其各自的特点而应用于肝癌的治疗。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种载丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法,其特征在于,所述的纳米给药系统是以缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸的聚合物作为载体的载丹参酮IIA的纳米粒;所述纳米粒的直径为10-600nm;作为载体的所述聚合物的分子量为1.5×103-9.5×106;
所述的纳米给药系统的制备方法包含:
步骤1,制备缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸:在室温下于N,N'-羰基二咪唑和二甲亚砜的混合有机溶剂中,使摩尔比为1-60:1-60的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸与缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽搅拌反应3-48h,反应产物在水中进行透析,所使用的透析袋截留分子量为1000-10000,然后在冻干机上0-60℃温度下冻干1-72h,低温干燥保存;
步骤2,缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸和丹参酮IIA摩尔比为1-60:1-60时,将二者混合于溶剂中,通过机械搅拌、超声或高压乳匀乳化制成纳米粒;
步骤3,测定所述载丹参酮IIA的纳米给药系统的体外药物释放特征;
步骤4,测定所述载丹参酮IIA的纳米给药系统对肝癌细胞的摄取;
步骤5,研究所述载丹参酮IIA的纳米给药系统肝癌裸鼠的靶向成像情况;
步骤6,测定所述载丹参酮IIA的纳米给药系统的细胞毒性;
步骤7,测定所述载丹参酮IIA的纳米给药系统对癌症瘤体生长的影响;
步骤8,测定所述载丹参酮IIA的纳米给药系统对癌症裸鼠生存时间的影响。
2.如权利要求1所述的载丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法,其特征在于,所述的丹参酮IIA和载体聚合物的摩尔比为1-60:1-60;
所述聚合物中乳酸和羟基乙酸摩尔比为1-80:1-80,羟基乙酸和赖氨酸摩尔比为90-50:10-50,聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸和缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽摩尔比为1-60:1-60。
3.如权利要求1所述的载丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法,其特征在于,所述的步骤1的反应过程在氮气保护下进行。
4.如权利要求1所述的载丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法,其特征在于,步骤2所述的缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸和丹参酮IIA均为水溶液,摩尔浓度分别为0.001-10000μM和0.001-10000μM。
5.如权利要求4所述的载丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法,其特征在于,所述的步骤2是通过复乳法、薄膜乳化法、透析法、乳化蒸发法、界面沉淀法或自组装法中的任意一种制备纳米粒;
所述的复乳法为:取缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸溶于有机溶剂中,加入丹参酮IIA溶液,超声乳化,再加入水分散介质中,再次超声乳化;然后在室温下搅拌0.5-5h,挥发除去有机溶剂;
所述的薄膜乳化法为:取缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸和丹参酮IIA溶于有机溶剂中,旋转蒸发成膜,然后加入水中,室温下搅拌0.5-6h;
所述的透析法为:取缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸溶于有机溶剂中,加入丹参酮IIA,将搅拌均匀的溶液在搅拌的条件下滴入水中,然后将溶液装入透析袋中透析3-72h,除去有机溶剂;
所述的乳化蒸发法为:取缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸和丹参酮IIA溶于有机溶剂中,再加入水分散介质中,超声或高压乳匀乳化,然后在室温下搅拌2-4h,挥发除去有机溶剂;
所述的界面沉淀法为:取缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸和丹参酮IIA药物溶于有机溶剂中,在不断的搅拌条件下,将上述溶液加入水分散介质中,加压挥发除去有机溶剂;
所述的自组装法为:取缬氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酸环肽修饰的聚乙二醇单甲醚-聚乳酸羟基乙酸-聚赖氨酸溶于水中,加入丹参酮IIA,再将搅拌均匀的溶液在搅拌的条件下滴入水中,然后将溶液装入透析袋中透析3-72h。
6.如权利要求5所述的载丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法,其特征在于,所述的水分散介质为添加表面活性剂的水溶液,所述的表面活性剂包含右旋糖苷40-70、普朗尼克F68或聚乙烯醇,其浓度为0.01-10%w/v。
7.如权利要求5所述的载丹参酮IIA的纳米给药系统的制备方法,其特征在于,所述的有机溶剂包含乙酸乙酯、二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、乙醇、二甲亚砜中的任意一种或两种的混合。
8.一种如权利要求1~7中任意一项的方法制备的载丹参酮IIA的纳米给药系统的用途,其特征在于,该纳米给药系统用于制备能够进行长循环、生物降解、缓控释、被动靶向、主动靶向、运送活性物质的抗肿瘤药物。
9.如权利要求8所述的载丹参酮IIA的纳米给药系统的用途,其特征在于,所述的药物能够制备成冻干剂,所用的冻干支架剂包含海藻糖、葡萄糖、乳糖、蔗糖、右旋糖苷、山梨醇、甘露醇或聚乙二醇,支架剂的含量为0.01-20%w/v。
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