CN103223171A - 卟啉类与上转换稀土纳米复合物及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了卟啉类与上转换稀土纳米复合物及其制备方法与应用。该方法将稀土盐水溶液加入到的分散体系1中，加入含1～3％氟化钠或氟化铵的水溶液，然后转移至高压反应釜，在氩气或氮气保护下，加热至200～300℃，保温8～24h，沉淀，清洗后，真空干燥，形成纳米颗粒。将含有0.1～1％纳米颗粒的甲苯或氯仿溶液，分散于含有0.5～2％卟啉类化合物的分散体系2中，升温到200～300℃，反应3～8h，冷却至室温，沉淀，真空干燥，得到纳米复合物。本发明的卟啉类与上转换稀土纳米复合物，可在近红外光下激发，组织穿透力深，并具有靶向性好、抗肿瘤活性高的特点。可作为一种新型光敏剂，用于光动力治疗。

Description

卟啉类与上转换稀土纳米复合物及其制备方法与应用

技术领域

本发明稀土纳米复合材料，特别是涉及卟啉类与上转换稀土纳米复合物及其制备方法与应用，属于医药领域。

背景技术

上转换发光材料是指材料吸收能量较低的光子时却能够发出较高能量的光子的材料。La系稀土金属离子具有独特的上转换性质，其激发光980nm为近红外光，具有很强的组织穿透力，并具有发光稳定、毒性低等优点，可将近红外光转换为红光。上转换稀土纳米颗粒可作为荧光探针，用于生物荧光呈像、荧光检测等医药领域。但稀土金属没有光敏化反应，不会产生光敏化杀肿瘤的效果。

光动力治疗是利用光敏剂在特定波长的光激发下，产生单线态氧，破坏肿瘤的治疗方法。该疗法治疗的特异性高，对正常细胞的损伤小，不会产生化学治疗和放射治疗的毒副作用，因而前途广阔。

光敏剂是光动力治疗的关键。卟啉类是目前光敏剂研究开发最多的化合物，主要有血卟啉衍生物、叶绿素降解产物和人工合成的卟啉类化合物。其光敏激发波长为630～670nm，但相比于近红外光，其组织穿透力弱，激光照射深度浅。

将上转换稀土与卟啉采用一定方法结合，可利用相互优势，实现近红外光激发卟啉，达到深度诊断和治疗肿瘤的目的。虽然目前卟啉的金属配合物研究较多，但尚无将卟啉与上转换稀土形成纳米复合物，利用上转换作用实现其光敏激活的报道。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种稳定和亲水性好的卟啉类与上转换稀土纳米复合物。

本发明另一目的是提供上述卟啉类与上转换稀土纳米复合物的制备方法。

本发明再一目的是提供上述卟啉类与上转换稀土纳米复合物的应用。

本发明将卟啉类化合物与上转换稀土形成一种稳定和亲水性好的复合物。通常卟啉与金属离子采用直接配位形成复合物，但这种配合物不稳定，且亲水性差。而采用乳化法，虽然可增加亲水性，但直接配合，不能实现上转换作用。本发明采用两步法，先合成稀土上转换纳米颗粒，并分散于亲油体系，再与卟啉在亲水体系中连接，形成稳定的复合物。即保证了上转换作用，又可实现亲水性。本发明的复合物，克服了一般光敏剂的激发波长(在紫外光区或可见光区)对人体组织有损伤和穿透力不深的缺点，而采用组织无损伤和穿透力强的近红外光激发，利用稀土金属的上转换作用，将近红外光转换为卟啉的激发波长，可以实现深部肿瘤的光动力治疗。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种卟啉类与上转换稀土纳米复合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将质量浓度为0.5～5％稀土盐水溶液按1∶3～10倍体积加入到的分散体系1中，在搅拌下逐渐加入总体积0.5～2倍的含1～3％质量的氟化钠或氟化铵的水溶液，然后转移至高压反应釜，在氩气或氮气等惰性气体保护下，加热至200～300℃，保温8～24h；离心收集沉淀，乙醇和水交替清洗3～5次后，真空干燥，形成纳米颗粒；所述的分散体系1为含1～5％质量的聚醚亚胺或聚乙烯吡咯烷酮的乙醇、油酸或亚油酸溶液；

(2)将含有0.1～1％的所述纳米颗粒的甲苯或氯仿溶液，按1∶3～10体积比分散于含有0.5～2％质量的卟啉类化合物的分散体系2中，在搅拌下通入氩气或氮气等惰性气体，升温到200～300℃，反应3～8h，冷却至室温，加乙醇沉淀，沉淀物真空干燥，得到纳米复合物；所述分散体系2为含1～5％质量的聚丙烯酸或乙二胺四乙酸的聚乙二醇或二甲基亚砜溶液；所述的卟啉类化合物为以卟啉为母体结构的光敏化合物。

进一步地，所述的卟啉类化合物为血卟啉甲醚、脱镁叶绿酸或酞菁。所述的稀土盐为钇(Y)、镱(Yb)、铒(Er)、铥(Tm)、钬(Ho)的镧系金属的氟酸盐、盐酸盐和硝酸盐中的一种或多种。

一种卟啉类与上转换稀土纳米复合物，由上述制备方法制得。

所述卟啉类与上转换稀土纳米复合物的应用：该复合物与药学上接受的载体或药用赋形剂结合制成用于光动力治疗的药物制剂。所述药学上接受的载体或药用赋形剂包括淀粉、纤维素、环状糊精、糖粉、乳糖、聚乙烯吡咯烷酮、硅胶、甘露醇、氧化镁、磷酸氢钙、碳酸钠或硫酸钙。所述光动力治疗的药物制剂为口服或注射用药剂型的任何一种。所述光动力治疗的药物制剂为该复合物的单方或复方制剂；所述复方制剂为该复合物与至少一种光敏剂的复配，该复合物占复方制剂质量的50-99％。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明的卟啉类与上转换稀土纳米复合物，可在近红外光下激发，组织穿透力深，并具有靶向性好、抗肿瘤活性高的特点。可作为一种新型光敏剂，用于光动力治疗。

(2)本发明制备方法工艺简单，反应条件易于控制，适于工业化生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。下面实施例中的％为质量百分比，卟啉类化合物血卟啉甲醚、脱镁叶绿酸、酞菁均是市售产品。

实施例1

(1)取含0.5％YCl₃、1％YbCl₃和1％HoCl₃水溶液混合物50mL，加入到150mL含2％PEI的乙醇中，在搅拌下逐渐加入200mL的质量浓度为1％的氟化钠水溶液，然后转移至高压反应釜，氩气保护下加热至200℃，保温24h。离心收集沉淀，乙醇和水交替清洗3次后，真空干燥，形成纳米颗粒2.2g。

(2)将含0.1％上述纳米颗粒的甲苯溶液50mL，加入至150mL含有1％血卟啉甲醚和1％PAA的聚乙二醇中，在搅拌下通入氩气，升温到200℃，反应5h，冷却至室温，加乙醇沉淀，沉淀物真空干燥，得到纳米复合物1.6g。

实施例2

(1)取1％Y(NO₃)₃、2％Yb(NO₃)₃、1％Ho(NO₃)₃和0.5％Er(NO₃)₃水溶液混合物50mL，加入到500mL含1％PVP的乙醇中，在搅拌下逐渐加入300mL的含3％氟化铵水溶液，然后转移至高压反应釜，氮气保护下加热至250℃，保温8h。离心收集沉淀，乙醇和水交替清洗5次后，真空干燥，形成纳米颗粒6.5g。

(2)将含1％上述纳米颗粒的甲苯溶液50mL，加入至250mL含有2％血卟啉甲醚和3％PVP的聚乙二醇中，在搅拌下通入氮气，升温到250℃，反应3h，冷却至室温，加乙醇沉淀，沉淀物真空干燥，得到纳米复合物5.2g。

实施例3

(1)取2％YF₃、0.5％ErF₃和1％TmF₃水溶液混合物50mL，加入到500mL含5％PEI的亚油酸中，在搅拌下逐渐加入250mL的含3％氟化钠水溶液，然后转移至高压反应釜，氩气保护下加热至200℃，保温16h。离心收集沉淀，乙醇和水交替清洗5次后，真空干燥，形成纳米颗粒3.5g。

(2)将含1％上述纳米颗粒的氯仿溶液50mL，加入至500mL含有0.5％脱镁叶绿酸和5％EDTA的聚乙二醇中，在搅拌下通入氩气，升温到250℃，反应8h，冷却至室温，加乙醇沉淀，沉淀物真空干燥，得到纳米复合物2.3g。

实施例4

(1)取2％Y(NO₃)₃、3％Ho(NO₃)₃水溶液混合物50mL，加入到250mL含3％PVP的油酸中，在搅拌下逐渐加入600mL的含1％氟化铵水溶液，然后转移至高压反应釜，氩气保护下加热至200℃，保温20h。离心收集沉淀，乙醇和水交替清洗4次后，真空干燥，形成纳米颗粒7.5g。

(2)将含0.5％上述纳米颗粒的氯仿溶液50mL，加入至500mL含有2％脱镁叶绿酸和3％PAA的二甲基亚砜中，在搅拌下通入氩气，升温到200℃，反应5h，冷却至室温，加乙醇沉淀，沉淀物真空干燥，得到纳米复合物9.5g。

实施例5

(1)取2％TmCl₃水溶液50mL，加入到400mL含1％PEI的乙醇中，在搅拌下逐渐加入400mL的含2％氟化钠水溶液，然后转移至高压反应釜，氮气保护下加热至250℃，保温16h。离心收集沉淀，乙醇和水交替清洗5次后，真空干燥，形成纳米颗粒5.1g。

(2)将含0.3％上述纳米颗粒的氯仿溶液50mL，加入至300mL含有1％酞菁和3％EDTA的聚乙二醇中，在搅拌下通入氮气，升温到250℃，反应8h，冷却至室温，加乙醇沉淀，沉淀物真空干燥，得到纳米复合物3.4g。

实施例6

(1)取0.5％YbF₃和3％HoF₃水溶液混合物50mL，加入到250mL含3％PVP的油酸中，在搅拌下逐渐加入200mL的含3％氟化铵水溶液，然后转移至高压反应釜，氩气保护下加热至300℃，保温8h。离心收集沉淀，乙醇和水交替清洗5次后，真空干燥，形成纳米颗粒6.4g。

(2)将含1％上述纳米颗粒的甲苯溶液50mL，加入至150mL含有2％酞菁和1％PAA的聚乙二醇中，在搅拌下通入氩气，升温到300℃，反应3h，冷却至室温，加乙醇沉淀，沉淀物真空干燥，得到纳米复合物2.3g。

实施例7

实施例1-6制得的产物的荧光性质实验

方法：将实施例1-6制得的产物分别于光度仪上检测其在980nm激发下的发射波长的峰值。

结果：实施例1-6产物最大发射波长见表一。

表一、实施例1-6产物在980nm激发光下的最大发射波长

产品来源

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

实施例6

波长(nm)

637，693

670，710

635，695

652，707

665，709

648，703

制得的产物在980nm处激发，在635～710nm处存在峰。其中635～670nm为卟啉类的激发波长，695～710nm为卟啉类的发射峰波长，这表明近红外光具有激发复合物中卟啉类化合物产生荧光的能力。

实施例8

实施例1-6制得的产物对肿瘤细胞的生长抑制实验

方法：将肿瘤细胞(胃癌RF细胞株和直肠癌LS174T细胞株，浓度为2×106/mL)，放入无菌的96孔培养平板，每孔加肿瘤细胞悬液50μl，加含15％小牛血清的1640培养液50μl，加实施例1-6制得的产物的1mg/ml的DMF溶液10μl，每组3孔，孔内加等量的生理盐水振荡混匀，然后980nm激光(300mW)照射20min，放入5％的CO₂培养箱(37℃)培养24h，加入四唑盐(MTT)磷酸缓冲液，每孔10μl(每ml含MTT5mg)继续培养4h，然后加二甲基亚砜100μl，终止反应。以不进行激光照射的孔为对照，用酶联免疫检测仪，分别于波长570nm，630nm处测定光密度OD值，计算结果。

计算公式：

结果：实验结果见表二。

表二实施例1-6制得的产物对胃癌和直肠癌细胞的抑制实验

胃癌RF细胞株和直肠癌LS174T细胞株为常用的消化道肿瘤细胞株。实验中发现，实施例1-6制得的产物对二种肿瘤抑制作用与单种卟啉化合物相比均显著提高，抑制率由46.4～54.2％提高到72.5～89.7％，表明卟啉光敏剂与上转换稀土金属形成的复合物在980nm激光照射复合物时产生了光敏化杀伤肿瘤细胞的作用，产生了更好的抑制效果。

实施例9

实施例1-6制得的产物对小鼠体内肿瘤的生长抑制实验

方法：取小鼠S180瘤块，匀浆后稀释并调整细胞数至1×10⁷/ml，以0.2ml注入小鼠右腋皮下，24h后随机分组给药，尾静脉注射给药，给药剂量5mg/kg，每天1次，30min后采用980nm激光(300mW)照射肿瘤部位30min。于第8天称重处死小鼠取瘤块，称瘤重和测瘤体积，计算抑瘤率。

抑瘤率＝(重量抑瘤率+体积抑瘤率)/2

重量抑瘤率＝(生理盐水组瘤重-给药组瘤重)/生理盐水组瘤重×100

体积抑瘤率＝(生理盐水组瘤体积-给药组瘤体积)/生理盐水组瘤体积×100

结果：其结果见表三。

表三实施例1-6制得的产物对S180肉瘤的抑制动物实验

实施例1-6制得的产物对S180抑瘤率显著高于单一卟啉类化合物药物组，抑瘤率由39.8～42.5％提高到66.4～69.8％，表明卟啉光敏剂与上转换稀土金属复合物在980nm激光照射时对动物体内肿瘤产生了光敏化抑制作用，产生了更好的抑瘤效果。

实施例10

分别取实施例1-6制得的卟啉类与上转换稀土纳米复合物各2g，与8g混合物以及0.1g硬脂酸镁混合均匀，混合物为淀粉、乳糖、结晶纤维素按质量比7∶2∶1配置，混合制得；经压片机制成6种片剂。每个药片(0.5g)含卟啉类与上转换稀土纳米复合物100mg，患者可于光动力治疗前食用3～4片本片剂。。

实施例11

分别取实施例1-6制得的卟啉类与上转换稀土纳米复合物各2g，加入药用淀粉8g，混合均匀，湿法制粒，用乙醇调节，制得颗粒松散过20目筛，晾干。干燥后填充胶囊，即得6种胶囊剂。每个胶囊(0.5g)含卟啉类与上转换稀土纳米复合物100mg，患者可于光动力治疗前食用3～4粒本胶囊。

实施例12

分别取实施例1-6制备得到的卟啉类与上转换稀土纳米复合物各2g，用多乙氧基醚500mL溶解后，灌入小瓶，制成注射针剂。每个针剂(2mL)含卟啉类与上转换稀土纳米复合物8mg，患者可于光动力治疗前注射1支该针剂。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种卟啉类与上转换稀土纳米复合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将质量浓度为0.5～5％稀土盐水溶液按1∶3～10倍体积加入到的分散体系1中，在搅拌下逐渐加入总体积0.5～2倍的含1～3％质量的氟化钠或氟化铵的水溶液，然后转移至高压反应釜，在氩气或氮气等惰性气体保护下，加热至200～300℃，保温8～24h；离心收集沉淀，乙醇和水交替清洗3～5次后，真空干燥，形成纳米颗粒；所述的分散体系1为含1～5％质量的聚醚亚胺或聚乙烯吡咯烷酮的乙醇、油酸或亚油酸溶液；

(2)将含有0.1～1％的所述纳米颗粒的甲苯或氯仿溶液，按1∶3～10体积比分散于含有0.5～2％质量的卟啉类化合物的分散体系2中，在搅拌下通入氩气或氮气等惰性气体，升温到200～300℃，反应3～8h，冷却至室温，加乙醇沉淀，沉淀物真空干燥，得到纳米复合物；所述分散体系2为含1～5％质量的聚丙烯酸或乙二胺四乙酸的聚乙二醇或二甲基亚砜溶液；所述的卟啉类化合物为以卟啉为母体结构的光敏化合物。

2.根据权利要求1所述卟啉类与上转换稀土纳米复合物的制备方法，其特征在于：所述的卟啉类化合物为血卟啉甲醚、脱镁叶绿酸或酞菁。

3.根据权利要求1所述卟啉类与上转换稀土纳米复合物的制备方法，其特征在于：所述的稀土盐为钇、镱、铒、铥、钬的镧系金属的氟酸盐、盐酸盐和硝酸盐中的一种或多种。

4.一种卟啉类与上转换稀土纳米复合物，其特征在于由权利要求1-3任一项所述制备方法制得。

5.权利要求4所述卟啉类与上转换稀土纳米复合物的应用，其特征在于：该复合物与药学上接受的载体或药用赋形剂结合制成用于光动力治疗的药物制剂。

6.根据权利要求5所述卟啉类与上转换稀土纳米复合物的应用，其特征在于：所述药学上接受的载体或药用赋形剂包括淀粉、纤维素、环状糊精、糖粉、乳糖、聚乙烯吡咯烷酮、硅胶、甘露醇、氧化镁、磷酸氢钙、碳酸钠或硫酸钙。

7.根据权利要求5所述卟啉类与上转换稀土纳米复合物的应用，其特征在于：所述光动力治疗的药物制剂为口服或注射用药剂型的任何一种。

8.根据权利要求5所述卟啉类与上转换稀土纳米复合物的应用，其特征在于：所述光动力治疗的药物制剂为该复合物的单方或复方制剂；所述复方制剂为该复合物与至少一种光敏剂的复配，该复合物占复方制剂质量的50-99％。