CN104768875A - 纳米三氧化二砷的生物合成方法及其在治疗包括癌症的疾病中的用途 - Google Patents

Abstract

本发明是借助酸奶、山羊尿、双花扁豆和其他植物材料如姜、苦瓜和园蕉的新型纳米三氧化二砷的生物合成方法，所述纳米三氧化二砷由低毒性，高生物利用度和纳米粒径定义。本发明在涉及纯化三氧化二砷粗品形式的不同步骤中进行：将其与酸奶、山羊尿和双花扁豆提取物在随后步骤中煮沸，接着在随后步骤中将生物纯化的三氧化二砷与姜和苦瓜的提取物一起研磨，并将研磨后获得的干燥产物与园蕉一起加热，从而生成新型纳米三氧化二砷。所述新产品能有效治疗动物和人类的各种疾病，包括不同类型的癌症。通过本创新方法获得的新型纳米三氧化二砷毒性较低，且生物利用度较高。它的应用延伸至植物的处理、农业、纳米技术和其他可以使用三氧化二砷的领域。

Description

纳米三氧化二砷的生物合成方法及其在治疗包括癌症的疾病中的用途

发明领域

本发明是一种借助植物材料、酸奶和山羊尿来生产纳米三氧化二砷的新方法。该方法是环境友好的。通过本创新方法获得的新产品在治疗各种疾病中更加生物可利用且在治疗上有效，所述疾病包括但不限于白血病、恶性和良性肿瘤的其他类型、风湿病。本创新产品也在农业、园艺、兽医治疗和本领域技术人员已知的可以使用三氧化二砷的其他领域中发现应用。

发明背景

砷矿的应用自古以来在传统的中国和印度医学上为人所知。在18世纪，Thomas Fowler合成了基于碳酸氢钾的三氧化二砷(As₂O₃)溶液，后来被称为Fowler溶液。18世纪的药理学教材指出砷糊在治疗包括癌症的各种疾病中的用途[Karen H.Antman；Introduction：Thehistory of arsenic trioxide in cancer therapy；The Oncologist 2001；6(suppl 2)：1-2]。在1990年代，中国研究者报道了包含三氧化二砷的草药混合物可以诱导患有急性早幼粒细胞性白血病的患者的完全缓解[Dan Douer，Wendy Hu等；Arsenic trioxide(Trisenox)Therapy forAcute Promyelocytic Leukaemia in the setting of hematopoietic stem celltransplantation.；The Oncologist 2003；8：132-140]。

砷在自然界中以其三价和五价形式广泛存在。砷的毒性高度取决于它的化学形式。在印度和中国的传统医学中，砷矿的三种形式，即雌黄、雄黄和砒石，单独和与其他矿物一起使用来治疗各种疾病。这些砷剂在机体内的配置取决于各种关键因素，包括溶解度、吸收、分布和排出。与雌黄和雄黄相比，三氧化二砷是生物最可利用的，但它毒性很高。雄黄在印度草医学的bhasmas中也是一种主要成分。雄黄既可以外用，也可以内用。纯化砒石后所得的三氧化二砷具有短期毒性，因此它的治疗应用是一个主要问题。为了增加雄黄的治疗应用，通过用聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基硫酸钠低温研磨来制备雄黄的纳米颗粒(Jie Liu等，Mineral Arsenicals in TraditionalMedicines：Orpiment，Realger，and Arsenolite，The Journal ofPharmacology and experimental therapeutics，Vol.326，No.2，pg.363-368，2008)。

现有技术检索表明，三氧化二砷正用于并一直用于癌症的治疗。现有技术检索表明三氧化二砷用于治疗的结果有EP2374463、EP2394702、EP1562616、WO9924029、USPT6,884,439、USPT6,855,339、USPT 6,982,096、USPT 6,723,351、USPT 6,720,011。然而，本发明在制备方法方面是独特的，通过本创新方法获得的新型纳米三氧化二砷的粒径通常为10nm至1000nm。此外，由于在人类、动物和植物的治疗施用中毒性较小的性质，该新产品在化学上更加稳定、生物可利用和安全。生产用于治疗应用的三氧化二砷的现有方法涉及通过化学方法纯化三氧化二砷。本发明通过生物合成纯化三氧化二砷。

本发明涉及通过新方法的新型纳米三氧化二砷的生产，该方法涉及用植物材料、酸奶和山羊尿来纯化，使其在化学上更加稳定并降低三氧化二砷的粒径。在本方法中使用的植物材料是双花扁豆(Dolichos biflorous)、苦瓜(Momordica charantia)、生姜(Zingiberofficinale)、园蕉(Musa paradisica)。如本领域技术人员所知，为了创新方法和生产新产品的目的，本发明的范围还包括在本文中提及的植物材料、酸奶、山羊尿或包含纤维素的具有相似特征和化学性质的其他植物、有机或无机材料中发现的活性成分的用途。

酸奶是从奶牛的奶获得的发酵乳制品。酸奶的酸味是由于乳酸的存在。酸奶的pH水平通常是4.41-4.84。可以通过传统方法，通过培养和通过牛奶的酸化工艺制作酸奶。本发明的一个阶段涉及借助酸奶来纯化三氧化二砷。酸奶的使用是本发明的一个实施方案，并且如果用通过传统方法或培养获得的任何其他发酵形式的牛奶代替酸奶，可能获得相同结果。不能排除用本领域技术人员所知的具有相同效果的通过化学生产或诱导的活性成分的发酵牛奶替代通过传统方法或培养获得的发酵牛奶。

山羊和奶牛尿是印度草医学和其他传统印度医学中的一种成分。在印度的西高止山，部落用山羊尿治疗肺结核[P.Padmanabhan&amp；K.A.Sujana，2008，Animal products in traditional medicine fromAttapady hills of Western Ghats，Indian Journal of Traditional Medicine，Vol.7(2)，pg.326-329]。但是，本方法中使用山羊尿并非传统知识或可以预期的。

属于姜属和姜科的植物材料的药用价值是传统医学所众所周知的。生姜是姜属的植物物种。生姜的根茎(姜)是姜科中最为广泛使用的物种，且以其在传统中国和印度医学中的药用而著名。姜具有很多活性成分，如主要是姜倍半萜的倍半萜烯碳氢化合物、可以转化为姜烯酚、姜酮、姜酮酚的活性姜酚。6-姜酚和6-姜烯酚已经表现出药理活性，包括退热、镇痛和治疗化疗引起的呕吐(Monograph，Alternative Medicine Review，Volume 8，No.3，2003，pg.331-335)。但是，使用姜或生姜科植物材料的提取物来降低类金属的粒径是未知的。本创新方法还涉及借助姜将三氧化二砷的粒径降低至纳米颗粒。

苦瓜是一种葫芦科的热带蔬菜。它是具有抑制药用性质的开花藤蔓。它的果实包含苷类、皂苷、生物碱、还原糖、树脂、酚性成分、不挥发油和游离酸。苦瓜的化学成分有生物碱、苦瓜甙、charine、隐黄质、西瓜子氨酸、葫芦素、葫芦烷、环阿屯醇、薯蓣皂元、桐油酸、古柯二醇、半乳糖醛酸、龙胆酸、goyaglycosides、goyasaponins、鸟苷酸环化酶抑制剂、丝石竹皂甙元、五羟色胺、栝楼萜二醇、羊毛甾醇、月桂酸、亚油酸、亚麻酸、苦瓜子甙、苦瓜素、momordenol、momordicilin、苦瓜蛋白(momordicin)、momordicinin、苦瓜皂苷、苦瓜蛋白(momordin)、momordolo、multiflorenol、肉豆蔻酸、橙花叔醇、齐墩果酸、油酸、草酸、十五烷、肽、岩芹酸、多肽、蛋白质、核糖体灭活蛋白、迷迭香酸、玉红黄质、菠菜甾醇、含甾体糖苷、豆甾二醇(stigmasta-diol)、豆甾醇、蒲公英赛醇、海藻糖、胰蛋白酶抑制剂、尿嘧啶、vacine、v-胰岛素、毛蕊花糖苷、蚕豆嘧啶葡萄糖苷、玉米素、玉米素核苷、玉米黄质、zeinoxanthin、氨基酸-天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、thscinne、丙氨酸、g-氨基丁酸和哌啶酸、抗坏血酸原、b-谷甾醇-d-葡萄糖苷、瓜胺酸、elasterol、黄色素、叶黄素、番茄红素、哌啶酸。

园蕉是一种芭蕉属的草本植物。由于杂交品种的出现，现在很少采用较早的学名园蕉。目前，该物种被称为小果野蕉或长梗蕉或三倍体杂种。果实及其植物材料具有药用价值。在本发明中采用该植物材料的提取物。

双花扁豆通常用作止血剂、利尿剂和补药。在双花扁豆中发现的酶已经被鉴定为脲酶、尿囊素酶、核糖核酸酶、烟酰胺脱氨酶、b-n-乙酰氨基葡萄糖苷酶、a和b半乳糖苷酶、a-甘露糖苷酶和b-葡萄糖苷酶。

发明简述

为了提高三氧化二砷的治疗应用性和生物利用度，本发明通过生物纯化利用与植物材料、酸奶和山羊尿一起煮沸、研磨和加热的方法纯化市场上可得的三氧化二砷。简而言之，将市场上可得的粗品形式的三氧化二砷进行在连续步骤中与酸奶、山羊尿和双花扁豆一起煮沸的纯化过程。将由此纯化的三氧化二砷通过与分类学苦瓜属植物材料的提取物和分类学姜属根茎的提取物一起研磨的过程进行粒径降低。然后，将研磨所得的产物与芭蕉属植物材料的提取物一起加热。加热过程在具有关闭盖子的容器中进行以收集升华产物。从容器盖子的内壁收集的产物是具有高度治疗价值和溶解度的新型纳米三氧化二砷。进一步，通过该创新方法获得的新产品纳米三氧化二砷由于它的较小毒性的性质和粒径，其生物可利用度和治疗应用性更高。

发明详述

将市场上可得的粗粉末形式的三氧化二砷借助酸奶、山羊尿和双花扁豆的水性提取物在各种步骤中生物纯化，接着研磨并加热，具体如下：

步骤1：将粗粉末形式的三氧化二砷浸入包含煮沸的酸奶的陶制容器中。将三氧化二砷悬挂浸入煮沸的酸奶中而不接触陶制容器的壁。该过程进行7小时。在煮沸过程中，三氧化二砷应当一直浸没。因此，在煮沸过程中需要重复添加酸奶以使三氧化二砷的整个阶段中保持浸没状态。

步骤2：根据步骤1用酸奶煮沸三氧化二砷之后，将其悬挂和浸入在陶制容器中包含的煮沸的山羊尿中而不接触容器的壁。该过程进行7小时。在该步骤中，三氧化二砷也在用山羊尿煮沸的整个阶段中保持浸没，因此，需要在该过程中添加山羊尿以使三氧化二砷保持浸没状态。

步骤3：根据步骤2用山羊尿煮沸三氧化二砷之后，将其悬挂和浸入在陶制容器中包含的煮沸的双花扁豆的水性提取物中而不接触容器的壁。该过程进行7小时。与之前的步骤相同，在整个煮沸阶段中需要重复添加双花扁豆的水性提取物以使三氧化二砷保持完全浸没。

在步骤1至3中提供的过程连续的7小时时间不能被视为是限制性的。在该过程中，可以使用棉线或具有相似特征的材料悬挂三氧化二砷。采用的容器可以是陶制容器或本领域技术人员可能已知的具有相似特征的任何容器。产物是黄白色粉末。在本发明中预期了在山羊尿、酸奶和植物材料的提取物中可能发生的生物变化。本发明的范围还预期以可替换的顺序使用酸奶、山羊尿和双花扁豆的提取物，因为如果将三氧化二砷以不同顺序进行步骤1、2或3，其中步骤3或步骤2可以作为步骤1进行，相似的结果是可能的，反之亦然。

步骤4：将步骤3的产物与苦瓜提取物一起研磨7小时。研磨时间不能被视为是限制性的。连续重复研磨过程三次，即一旦研磨产物完全干燥，则应当开始下一次研磨。混合物通常需要7小时来干透，但7小时不能被视为是限制性的，因为小时数取决于材料的量。

步骤5：将步骤4的产物与姜(生姜的根茎)的提取物一起研磨7小时。研磨时间不能被视为是限制性的。与步骤4类似，连续进行研磨三次，其中将研磨之后获得的干燥产物与生姜根茎提取物一起进一步研磨直到干燥。

为研磨提供的时间，即7小时不能被视为是限制性的，如果研磨进行较少或较多小时，可以获得期望的结果。产物的粒径会随着研磨的小时数变化。如果用步骤4或5指定的植物材料的混合物或其活性成分，或具有相似特征的其他有机或无机材料进行研磨，获得期望结果的可能性在本发明的范围内。所得产物的颜色通常是黄白色。

步骤6：在具有可移动盖子的封闭陶制容器中将步骤5的产物与园蕉茎提取物一起加热，优选产物与园蕉茎提取物的体积比为1∶10。逐步加热，且进行12小时。加热持续时间不能被视为是限制性的。在容器的盖子内壁上升华的产物是最终产物。最终产物的颜色通常是带有淡黄色的白色。该过程经历的最高温度大约是500℃。但是，期望结果可以在低于或高于500℃获得，因此加热温度不能被视为是限制性的。获得产物的温度会随着粗品三氧化二砷和其他成分的量而变化。

用于进行该过程的容器或装置是具有可移动盖子的陶制容器或本领域技术人员已知的能带来相似结果的任何其他容器。

上述步骤中的成分是本发明的一个实施方案。本发明的范围还包括植物和方法中采用的其他材料的活性成分，有机和无机或其他植物材料，和本领域技术人员已知的在替换酸奶、山羊尿、双花扁豆、苦瓜、姜、园蕉或该生产纳米三氧化二砷的新方法中其他助剂后带来期望效果的具有相似特征或化学性质的包含纤维素的有机或无机材料。

通过该创新方法获得的这种化学上更稳定的新型纳米三氧化二砷可以原样施用或与其他矿物、金属、化学元素或化合物联合施用。这种新型纳米三氧化二砷的体外和体内施用都是可能的。该产品可以与蜂蜜或水或其他合适的载体一起口服施用。施用的剂量可以从每公斤体重0.01mg至每公斤体重10mg。取决于疾病的性质，它可以每天施用。在癌症的情况下，施用时期视情况而定可以是直到完全缓解或肿瘤缩小。

剂型可以是粉末、片剂、胶囊、囊片、泡腾片、流体、胶状、颗粒或任何其他可取的和可施用的形式。

通过本方法获得的通常大小为10nm至1000nm的纳米三氧化二砷除了用于药物或其他治疗组合物，也可以用于营养品、草药和矿物组合物。

本创新方法的产品在恶性和良性癌症、血液系统恶性肿瘤如早幼白血病、其他白血病类型、淋巴瘤、实体瘤如肺癌、肝癌等的治疗中也是有效的。这种纳米三氧化二砷的应用不仅限制于各种癌症，还包括其他重要器官(如肺、肝、脑、肾等)的退行性和代谢性疾病。其在神经系统癌症疾病和多种感染性疾病(尤其是但不限制于对抗生素或抗微生物剂有耐药性的感染，例如肺结核)中有广泛应用。这种新型三氧化二砷对机体内的各种酶和激素的活性有特殊作用，用于治疗疾病，包括但不限于糖尿病。它对总体和骨骺水平的骨骼发育有特殊作用，包括预防和治愈骨骼和其他类型的癌症。预期该新产品在处理动物、植物、草药或其他植物群的使用以及在营养食品、化妆品、草药、矿物和其他组合物中的产业应用。

具体实施方式

以下是一些实施例。但是，在此提供的实施例不能被视为对本发明的范围、工作或使用的限制：

制剂实施例

【表1】

*用乳糖一水合物补足的数量

生物纯化的纳米三氧化二砷的产量取决于在该创新方法中使用的三氧化二砷的粗品形式的数量。例如，如果在本创新方法中使用100gm的粗品三氧化二砷，生物纯化的治疗有效的三氧化二砷的产量将在75-80gm的范围内。此外，该数量也会根据在该方法中使用的粗品三氧化二砷的质量而变化。

Claims (12)

1.一种方法，包括：将三氧化二砷的粗粉末形式在酸奶、山羊尿和双花扁豆的水性提取物中浸没并煮沸，接着将所述煮沸后所得的三氧化二砷与植物材料苦瓜一起研磨直到干燥，并进一步将所述干燥产物与姜提取物一起研磨直到干燥，接着在具有盖子的装置中将与园蕉提取物一起研磨后所得的产物加热，从所述盖子的内壁收集升华产物纳米三氧化二砷。

2.通过权利要求1中所述的方法获得的产物。

3.权利要求1所述的方法，其中酸奶、山羊尿和双花扁豆的提取物用它们的活性成分、或与酸奶、山羊尿和双花扁豆的提取物具有相似特征和化学性质的其他有机或无机材料，包括包含纤维素的植物替换进行。

4.权利要求1所述的方法，其中苦瓜用分类学苦瓜属植物材料的提取物、它的活性成分，或与苦瓜具有相似特征和化学性质的含有纤维素的其他植物材料、其他有机或无机材料替换进行。

5.权利要求1所述的方法，其中姜用分类学姜科植物材料的根茎或其他块茎植物，它们的组合、它们的活性成分、或与姜具有相似特征和化学性质的含有纤维素的植物材料、其他有机或无机材料替换进行。

6.权利要求1所述的方法，其中园蕉用分类学芭蕉属的植物材料或它的活性成分，或与园蕉具有相似特征和化学性质的含有纤维素的其他植物材料、有机或无机材料替换进行。

7.通过权利要求1所述的方法获得的以任何可取的或可施用形式的纳米三氧化二砷在人类或动物体外或体内用于治疗的用途，由0.01mg/kg至10mg/kg体重的剂量构成。

8.通过权利要求1所述的方法获得的适当剂型的纳米三氧化二砷用于处理草药、植物和其他植物群中的用途。

9.通过权利要求1所述的方法获得的纳米三氧化二砷在纳米技术、材料科学、农业、生物技术和其他应用领域中的用途。

10.通过权利要求1所述的方法获得的纳米三氧化二砷在药物组合物、其他治疗组合物、保健食品、草药、化妆品或矿物组合物中的用途。

11.通过权利要求1所述的方法获得的纳米三氧化二砷根据其低毒性、生物利用度和纳米粒径定义的应用。

12.通过权利要求1所述的方法获得的产物以任何可取的和可施用的剂型。