CN104815340A - 磁共振成像导向的靶向金属有机骨架药物载体的制备方法 - Google Patents

Abstract

磁共振成像导向的靶向金属有机骨架药物载体的制备方法，首先采用水热法制备表面带有羧基的磁球，然后将磁球和金属有机骨架的合成前驱液充分混合均匀，在水热条件下一锅法制备磁共振成像导向的金属有机骨架药物载体，最后将靶向分子修饰在金属有机骨架上得到磁共振成像导向的靶向金属有机骨架药物载体。本发明方法制备的药物载体，融合了靶向分子、磁球和金属有机骨架三者的特点，具备靶向、磁共振成像和药物负载三重功能，可在磁共振成像辅助下进行可视化的靶向药物输送，避免了诊疗过程中时间和空间上的差异性。此外，该制备方法简单易行，易于规模化生产，在生物医学和制药工程领域具有较大的发展潜能和应用价值。

Description

磁共振成像导向的靶向金属有机骨架药物载体的制备方法

技术领域

本发明涉及纳米材料的制备及药物输送应用技术领域，特别是磁共振成像导向的靶向金属有机骨架药物载体的制备方法。

背景技术

药物载体是一种粒径在10～1000nm的亚微粒药物输送系统，一般由天然高分子或合成高分子材料为基质，将药物包封于亚微粒中或吸附于亚微粒表面，运输到病灶部位发挥作用。药物载体不仅可以解决现有小分子药物存在的溶解性低、稳定性差、无靶向性、副作用大、易被快速代谢和清除等问题，还可以控制药物的释放速度、增加生物膜的通透性、改变药物在体内的分布，提高药物的生物利用率。目前药物载体已初步用于糖尿病、血管疾病和肿瘤等疾病的试验和临床治疗，并取得了较为满意的效果。药物载体技术是纳米生物学和现代药剂学的重要发展方向之一，并可为新药和医药材料的开发提供新的技术，在医学领域具有广阔的应用前景。

金属有机骨架(metal-organic frameworks，MOFs)，也称多孔配位聚合物，是一种由金属原子或金属簇与有机配体通过配位作用自组装形成的有机-无机杂化晶体材料。金属有机骨架具有比表面积大、孔径可调、骨架可修饰、生物相容性良好，结构规则、多样并可设计等特点，已广泛应用于气体存储、分离、催化和生物医学等研究领域。金属有机骨架作为药物载体用于药物输送已有文献报道，并展现出了良好的应用潜力。与其他药物载体相比，金属有机骨架具有载药量高，易于靶向修饰，可负载不同药物分子，药物释放可控，生物毒性小等独特优势，因而已成为化学、材料科学、生物医学和药学中引人注目的热点研究材料之一。

尽管药物载体的发展日臻完善，开发新型、高效，并具有临床转化潜力的药物载体仍是现代医学发展的要求和科研工作者梦寐以求的目标。金属有机骨架作为一类新型的生物医学材料，不仅拓展了药物载体的种类，而且还能解决生物医药及相关技术的一些重要问题，但基于金属有机骨架的药物载体研究尚处于起步阶段。目前研究者大多采用未修饰的金属有机骨架作为药物载体，因而存在靶向识别能力差，缺乏成像导向性等问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有药物载体缺乏靶向性和成像导向性的问题，提供磁共振成像导向的靶向金属有机骨架药物载体的制备方法，该方法以具有良好生物相容性和磁共振成像能力的磁球为基质，在其表面原位生长金属有机骨架壳层，并进行靶向分子后修饰，制备具有药物负载能力、磁共振成像导向性和靶向识别性能的金属有机骨架药物载体。

本发明的技术方案：

磁共振成像导向的靶向金属有机骨架药物载体的制备方法，包括以下步骤：

1)磁球的制备：在反应容器中，加入六水氯化铁和乙二醇，超声搅拌溶解；向上述溶液中依次加入聚丙烯酸、水和尿素，混合物搅拌15～30分钟后转移至水热反应釜中，于200～220℃鼓风干燥箱中反应8～12小时；反应釜冷却至室温，得黑色固体，磁铁磁吸乙醇清洗三～五次后，真空干燥12～24小时，得磁球固体颗粒；

2)磁球分散液的制备：取25～75mg磁球，超声分散于5～10mL N,N-二甲基甲酰胺或甲醇中；

3)磁共振成像导向的药物载体的制备：向水热反应釜中加入金属盐、有机配体和有机溶剂，超声搅拌均匀后，将步骤2)中的磁球分散液全部加入反应釜中，超声分散均匀后密封，置于温度为100～170℃的鼓风干燥箱中加热8～72小时；反应釜冷却至室温后，磁吸弃去游离金属有机骨架，再依次使用N,N-二甲基甲酰胺或甲醇洗涤三～四次、乙醇洗涤两～三次，最后将所得的产物在120～150℃的温度下真空干燥12～24小时，获得磁共振成像导向的金属有机骨架药物载体固体粉末；

4)靶向药物载体的制备：利用透明质酸或叶酸的羧基和金属有机骨架中氨基的酰胺缩合作用，对药物载体进行靶向修饰；称取透明质酸或叶酸，溶于15～30mL水中，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，反应10～30分钟后，再加入N-羟基琥珀酰亚胺，反应1～2小时；然后加入50～200mg步骤3)中得到的药物载体固体粉末，反应3～5小时后，磁吸除去未反应物，真空干燥12～24小时，获得磁共振成像导向的靶向金属有机骨架药物载体。

所述六水氯化铁和乙二醇的质量比为1:40；所述聚丙烯酸、水和尿素的质量比为2:15:12。

所述金属盐为四氯化锆、九水硝酸铝、六水氯化铝、六水氯化铁或六水硝酸锌；所述有机配体为2-氨基对苯二甲酸；所述金属盐和有机配体的摩尔比为0.6:1～3.78:1。

所述透明质酸或叶酸、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺的质量比为1:1:1。

本发明的优点及效果：

该方法将药物装载单元、成像单元和靶向单元有机融合，采用水热法结合后修饰制备了磁共振成像导向的靶向金属有机骨架药物载体。该药物载体不仅具有金属有机骨架所拥有的载药量高、生物毒性低、易于后修饰等优点，还兼具靶向分子的特异性识别能力以及磁球的体内组织特异性、T₂磁共振成像性能等特点。

该方法制备的药物载体载药量高，可提高病灶组织的药物浓度；载体表面通过透明质酸或叶酸修饰，可特异性识别癌细胞，降低对正常组织的毒副作用，实现药物的高效低毒；磁共振成像单元的引入，可实现药物分布情况和治疗效果的动态监测，有效改善治疗效率。总之，该纳米药物载体制备方法工艺简单、原料廉价、载药性能优良、生物相容性良好、靶向性强，便于规模化生产，在生物医学和制药工程领域具有较大的发展潜能和应用价值。

附图说明

图1为金属有机骨架药物载体的药物吸附曲线。

图2为金属有机骨架药物载体的横向弛豫率及T₂加权成像图。

图3为金属有机骨架药物载体的细胞摄入量。

图4为金属有机骨架药物载体的透射电子显微镜形貌。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：

磁共振成像导向的靶向金属有机骨架药物载体的制备方法，包括以下步骤：

1)磁球的制备：向50mL圆底烧瓶中，加入0.54g六水氯化铁和21.6g乙二醇，超声搅拌溶解。磁力搅拌下，向上述溶液中依次加入0.2g聚丙烯酸、1.5g水、1.2g尿素，混合物搅拌15～30分钟后转移至30mL水热反应釜中，密封后于200℃鼓风干燥箱中反应12小时。反应结束后，反应釜自然冷却至室温，将反应物磁铁磁吸乙醇清洗三～五次后，真空干燥12～24小时得黑色磁球。

2)磁球分散液的制备：取25mg磁球于25mL小瓶中，加入10mL N,N-二甲基甲酰胺，超声30分钟，得磁球分散液；

3)磁共振成像导向的药物载体的制备：向30mL水热反应釜中，准确称取37.5mg四氯化锆和29mg 2-氨基对苯二甲酸(摩尔比为1:1)，加入8mL N,N-二甲基甲酰胺超声溶解后，将步骤2)中的磁球分散液全部加入反应釜中，超声分散均匀后密封，置于温度为100℃的鼓风干燥箱中加热24小时。反应结束后，将反应釜冷却至室温，磁吸弃去游离金属有机骨架，再依次用N,N-二甲基甲酰胺洗涤三～四次、乙醇洗涤两～三次，最后将所得的产物在150℃的温度下真空干燥24小时，获得磁共振成像导向的金属有机骨架药物载体固体粉末；

4)靶向药物载体的制备：称取100mg透明质酸或叶酸，溶于15～30mL H₂O中，加入100mg 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，反应10～30分钟后，再加入100mgN-羟基琥珀酰亚胺，反应1～2小时。然后加入200mg步骤3)中得到的药物载体固体粉末，反应3～5小时后，磁吸除去未反应物，真空干燥12～24小时，即可得到磁共振成像导向的靶向金属有机骨架药物载体。

该实施例制备的金属有机骨架药物载体的药物吸附曲线如图1所示，图中显示：随着药物浓度的增加，药物负载量逐渐增大；当药物达到一定浓度后，载体达到较高的药物负载量(330mg/g)，说明本方法制备的金属有机骨架药物载体具有较高的载药量。图2为金属有机骨架药物载体的横向弛豫率和T₂加权成像图片，结果显示该药物载体具有较高的横向弛豫率255.87S^-1mM^-1Fe，且T₂加权成像图片有明显的降低磁共振信号效果，说明本方法制备的金属有机骨架药物载体具有磁共振成像导向的功能。图3为细胞摄入金属有机骨架药物载体的含量，结果表明靶向组中Fe的含量最高，竞争组其次，非靶向组含量最低，从而证明了靶向修饰的金属有机骨架药物载体能够特异性地靶向于肿瘤细胞。图4为金属有机骨架药物载体的透射电子显微镜形貌，图片显示本方法制备的药物载体具有良好的核壳结构。

实施例2：

磁共振成像导向的靶向金属有机骨架药物载体的制备方法，包括以下步骤：

1)磁球的制备：向100mL圆底烧瓶中，加入0.81g六水氯化铁和32.4g乙二醇，超声搅拌溶解。磁力搅拌下，向上述溶液中依次加入0.3g聚丙烯酸、2.25g水、1.8g尿素，混合物搅拌15～30分钟后转移至50mL水热反应釜中，密封后于220℃鼓风干燥箱中反应8小时。反应结束后，反应釜自然冷却至室温，将反应物磁铁磁吸乙醇清洗三～五次后，真空干燥12～24小时得黑色磁球。

2)磁球分散液的制备：取50mg磁球于25mL小瓶中，加入5mL甲醇，超声30分钟，得磁球分散液；

3)磁共振成像导向的药物载体的制备：准确称取1.44g九水硝酸铝和0.184g 2-氨基对苯二甲酸(摩尔比为3.78:1)于30mL水热反应釜中，加入5mL甲醇超声溶解后，将步骤2)中的磁球分散液全部加入反应釜中，超声分散均匀后密封，置于温度为125℃的鼓风干燥箱中加热8小时。反应结束后，将反应釜冷却至室温，磁吸弃去游离金属有机骨架，依次用甲醇洗涤三～四次、乙醇洗涤两～三次，最后将所得产物在120℃的温度下真空干燥24小时，获得磁共振成像导向的金属有机骨架药物载体固体粉末；

4)靶向药物载体的制备同实施例1，其中称取透明质酸或叶酸的量为50mg，加入步骤3)中得到的药物载体固体粉末的量为100mg。

取该实施例制备的金属有机骨架药物载体进行药物负载、磁共振成像导向、靶向识别考察以及形貌表征，结果与实施例1相近。

实施例3：

磁共振成像导向的靶向金属有机骨架药物载体的制备方法，包括以下步骤：

1)磁球的制备：向250mL圆底烧瓶中，加入1.62g六水氯化铁和64.8g乙二醇，超声搅拌溶解。磁力搅拌下，向上述溶液中依次加入0.6g聚丙烯酸、4.5g水、3.6g尿素，混合物搅拌15～30分钟后转移至100mL水热反应釜中，密封后于210℃鼓风干燥箱中反应10小时。反应结束后，反应釜自然冷却至室温，将反应物磁铁磁吸乙醇清洗三～五次后，真空干燥12～24小时得黑色磁球。

2)磁球分散液的制备：取75mg磁球于25mL小瓶中，加入10mL N,N-二甲基甲酰胺，超声30分钟，得磁球分散液；

3)磁共振成像导向的药物载体的制备：向30mL水热反应釜中，准确称取0.24g六水氯化铝和0.30g 2-氨基对苯二甲酸(摩尔比为0.6:1)，加入5mL N,N-二甲基甲酰胺超声溶解后，将步骤2)中的磁球分散液全部加入反应釜中，超声分散均匀后密封，置于温度为130℃的鼓风干燥箱中加热72小时。反应结束后，将反应釜冷却至室温，磁吸弃去游离金属有机骨架，依次用N,N-二甲基甲酰胺洗涤三～四次、乙醇洗涤两～三次，最后将所得的产物在130℃的温度下真空干燥12小时，获得磁共振成像导向的金属有机骨架药物载体固体粉末；

4)靶向药物载体的制备同实施例1，其中称取透明质酸或叶酸的量为25mg，加入步骤3)中得到的药物载体固体粉末的量为50mg。

取该实施例制备的金属有机骨架药物载体进行药物负载、磁共振成像导向、靶向识别考察以及形貌表征，结果与实施例1相近。

实施例4：

磁共振成像导向的靶向金属有机骨架药物载体的制备方法，包括以下步骤：

1)磁球的制备：向100mL圆底烧瓶中，加入1.08g六水氯化铁和43.2g乙二醇，超声搅拌溶解。磁力搅拌下，向上述溶液中依次加入0.4g聚丙烯酸、3g水、2.4g尿素，混合物搅拌15～30分钟后转移至100mL水热反应釜中，密封后于200℃鼓风干燥箱中反应12小时。反应结束后，反应釜自然冷却至室温，将反应物磁铁磁吸乙醇清洗三～五次后，真空干燥12～24小时得黑色磁球。

2)磁球分散液的制备：取25mg磁球于25mL小瓶中，加入7mL N,N-二甲基甲酰胺，超声30分钟，得磁球分散液；

3)磁共振成像导向的药物载体的制备：准确称取2.24g六水氯化铁于50mL烧杯中，加入10mL N,N-二甲基甲酰胺超声搅拌溶解。向30mL水热反应釜中，准确称取0.75g 2-氨基对苯二甲酸，加入3mL N,N-二甲基甲酰胺超声溶解，将六水氯化铁溶液(六水氯化铁和2-氨基对苯二甲酸的摩尔比为2:1)和步骤2)中的磁球分散液依次全部加入反应釜中，超声分散均匀后密封，置于温度为170℃的鼓风干燥箱中加热24小时。反应结束后，将反应釜冷却至室温，磁吸弃去游离金属有机骨架，依次用N,N-二甲基甲酰胺洗涤三～四次、乙醇洗涤两～三次，最后将所得的产物在150℃的温度下真空干燥20小时，获得磁共振成像导向的金属有机骨架药物载体固体粉末；

4)靶向药物载体的制备同实施例1，其中称取透明质酸或叶酸的量为75mg，加入步骤3)中得到的药物载体固体粉末的量为150mg。

取该实施例制备的金属有机骨架药物载体进行药物负载、磁共振成像导向、靶向识别考察以及形貌表征，结果与实施例1相近。

实施例5：

磁共振成像导向的靶向金属有机骨架药物载体的制备方法，包括以下步骤：

1)磁球的制备：向50mL圆底烧瓶中，加入0.27g六水氯化铁和10.8g乙二醇，超声搅拌溶解。磁力搅拌下，向上述溶液中依次加入0.1g聚丙烯酸、0.75g水、0.6g尿素，混合物搅拌15～30分钟后转移至30mL水热反应釜中，密封后于200℃鼓风干燥箱中反应8小时。反应结束后，反应釜自然冷却至室温，将反应物磁铁磁吸乙醇清洗三～五次后，真空干燥12～24小时得黑色磁球。

2)磁球分散液的制备：取25mg磁球于25mL小瓶中，加入5mL N,N-二甲基甲酰胺，超声30分钟，得磁球分散液；

3)磁共振成像导向的药物载体的制备：向30mL水热反应釜中，准确称取330mg六水硝酸锌和73mg 2-氨基对苯二甲酸(摩尔比为2.75:1)，加入5mL N,N-二甲基甲酰胺超声溶解后，将步骤2)中的磁球分散液全部加入反应釜中，超声分散均匀后密封，置于温度为100℃的鼓风干燥箱中加热18小时。反应结束后，将反应釜冷却至室温，磁吸弃去游离金属有机骨架，依次用N,N-二甲基甲酰胺洗涤三～四次、乙醇洗涤两～三次，最后将所得的产物在150℃的温度下真空干燥12小时，获得磁共振成像导向的金属有机骨架药物载体固体粉末；

4)靶向药物载体的制备同实施例1，其中称取透明质酸或叶酸的量为50mg，加入步骤3)中得到的药物载体固体粉末的量为100mg。

取该实施例制备的金属有机骨架药物载体进行药物负载、磁共振成像导向、靶向识别考察以及形貌表征，结果与实施例1相近。

Claims (4)

1.磁共振成像导向的靶向金属有机骨架药物载体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)磁球的制备：在反应容器中，加入六水氯化铁和乙二醇，超声搅拌溶解；向上述溶液中依次加入聚丙烯酸、水和尿素，混合物搅拌15～30分钟后转移至水热反应釜中，于200～220℃鼓风干燥箱中反应8～12小时；反应釜冷却至室温，得黑色固体，磁铁磁吸乙醇清洗三～五次后，真空干燥12～24小时，得磁球固体颗粒；

2)磁球分散液的制备：取25～75mg磁球，超声分散于5～10mL N,N-二甲基甲酰胺或甲醇中；

3)磁共振成像导向的药物载体的制备：向水热反应釜中加入金属盐、有机配体和有机溶剂，超声搅拌均匀后，将步骤2)中的磁球分散液全部加入反应釜中，超声分散均匀后密封，置于温度为100～170℃的鼓风干燥箱中加热8～72小时；反应釜冷却至室温后，磁吸弃去游离金属有机骨架，再依次使用N,N-二甲基甲酰胺或甲醇洗涤三～四次、乙醇洗涤两～三次，最后将所得的产物在120～150℃的温度下真空干燥12～24小时，获得磁共振成像导向的金属有机骨架药物载体固体粉末；

4)靶向药物载体的制备：利用透明质酸或叶酸的羧基和金属有机骨架中氨基的酰胺缩合作用，对药物载体进行靶向修饰；称取透明质酸或叶酸，溶于15～30mL水中，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，反应10～30分钟后，再加入N-羟基琥珀酰亚胺，反应1～2小时；然后加入50～200mg步骤3)中得到的药物载体固体粉末，反应3～5小时后，磁吸除去未反应物，真空干燥12～24小时，获得磁共振成像导向的靶向金属有机骨架药物载体。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述六水氯化铁和乙二醇的质量比为1:40；所述聚丙烯酸、水和尿素的质量比为2:15:12。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属盐为四氯化锆、九水硝酸铝、六水氯化铝、六水氯化铁或六水硝酸锌；所述有机配体为2-氨基对苯二甲酸；所述金属盐和有机配体的摩尔比为0.6:1～3.78:1。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述透明质酸或叶酸、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺的质量比为1:1:1。