CN104974305A - 肿瘤微环境敏感多糖基纳米粒子的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种肿瘤微环境敏感多糖基纳米粒子的制备方法。本发明通过向水溶性多糖溶液中加入引发剂溶液并调节pH，然后加入含有单体的溶剂（或直接加入单体）和还原环境敏感的交联剂进行聚合及交联反应得到纳米粒子，最后通过透析或离心处理，经冷冻干燥得到所述肿瘤微环境敏感的多糖基纳米粒子。本制备方法绿色、无污染，产量高，合成高效便捷，成本低廉，所制备得到的纳米粒子固含量高，粒径均一，由于还原性环境敏感交联剂的引入，可以制备得到肿瘤微环境敏感的纳米粒子，这在肿瘤治疗的载体设计及应用方面具有广阔的应用前景。

Description

肿瘤微环境敏感多糖基纳米粒子的制备方法

技术领域

本发明涉及一种肿瘤微环境敏感的聚合物纳米粒子及其制备方法，属于环境敏感纳米粒子制备领域。

背景技术

肿瘤严重危害人类的健康，肿瘤治疗是现代医学必须攻克的难关。目前临床肿瘤治疗主要包括手术切除、化学药物治疗和放射治疗三种方法，其中使用化学药物治疗最为普遍，但其面临的问题是单独使用化学药物时，由于化学药物对肿瘤的选择性不强，除对肿瘤细胞产生杀伤作用外，还会对正常组织造成很大损伤。因此，选择合适的药物载体，使其在肿瘤部位特异性释药，有效降低系统毒性是目前化疗的一个突破口。

原发性肿瘤部位组织具有明显的病理特征：肿瘤生长诱发新生血管生成，而肿瘤生长太快导致新生血管发育不全，血管致密性差，同时肿瘤部位淋巴回流缺失，导致纳米级粒子易于在肿瘤部位聚集，即增强的渗透和滞留效应（enhancedpermeation and retention effect,EPR效应）；同时肿瘤部位血液供氧不足，细胞无氧呼吸使得乳酸和碳酸聚积造成微环境酸性，肿瘤部位缺氧又造成肿瘤内部谷胱甘肽等还原性物质积聚产生较强的还原性环境。由于肿瘤部位组织明显异于正常组织，因此选择合适的肿瘤微环境敏感的载体负载药物，并在肿瘤部位定点释药，成为目前研究的热点。

纳米粒子由于粒径小，有较大的比表面积方便药物负载，同时由于EPR效应可以被动靶向到肿瘤部位，是肿瘤药物载体的首选。纳米粒子容易通过细胞膜进入细胞，能够负载并保护抗肿瘤药物和DNA、RNA等，提高运送效率和生物利用度。同时，可以通过设计肿瘤微环境敏感的纳米粒子，如通过还原环境敏感的二硫键或二硒键交联载体，这样当载体到达肿瘤部位后，可以在肿瘤部位的还原性环境下发生解交联，实现所载药物在肿瘤部位的释放。

多糖是一类具有良好生物相容性的天然大分子，在自然界中广泛易得且可降解，具有羟基或氨基等官能团，可以进行化学改性或进一步修饰，备受研究者青睐。通过多糖可以制备得到多种纳米粒子，同时多糖能够提高纳米粒子对肿瘤细胞的黏附从而增加其进入细胞的能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种肿瘤微环境敏感多糖基纳米粒子的制备方法，依该方法制备得到的纳米粒子具有还原环境敏感性或弱酸敏感性，该制备方法绿色、无污染，产量高，制备得到的纳米粒子粒径分布均一。

本发明的技术方案是通过以下步骤实现的：

1）将水溶性多糖溶于水制成多糖溶液；

2）将引发剂溶于水溶剂制成引发剂水溶液；

3）在惰性气体保护和均匀搅拌下，向步骤1）制得的多糖溶液中加入由步骤2）制得的引发剂溶液，并用酸调节pH值，然后继续搅拌一段时间，使多糖产生足够多的自由基；

4）向步骤3）的体系中加入具有结构的亲水性或疏水性单体，并搅拌一段时间，使单体聚合形成聚合物，并与多糖通过自组装力形成纳米聚集体系；

5）向步骤4）的体系中加入对还原环境敏感的具有结构或结构的双官能团交联剂，固定之前所形成的纳米聚集体系，以提高体系的稳定性，一段时间后终止反应，得到含多糖基纳米粒子的溶液；

6）将步骤5）所得溶液中的杂质去除；

7）将步骤6）提纯后的纳米粒子冷冻干燥，制得肿瘤微环境敏感的多糖基纳米粒子。

优选地，所述的水溶性多糖为葡聚糖、壳聚糖、羧甲基壳聚糖、水溶性纤维素醚或普鲁兰多糖。

优选地，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、高锰酸钾、硝酸铈铵或过氧化氢。

优选地，所述惰性气体为氮气或氩气。

优选地，所述pH值的范围为1-2。

进一步，当所述单体为低水溶性单体时，由于其在水中溶解度不足以满足反应所需浓度，故必须先将其溶解于水或二甲基甲酰胺、二甲亚砜、乙醇、甲醇等与水互溶的溶剂中然后再加入体系。

优选地，所述高水溶性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸叔丁酯或N-异丙基丙烯酰胺。

优选地，所述低水溶性单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯或寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯。

优选地，所述交联剂为二烯丙基二硫、L-胱氨酸双丙烯酰胺、双丙烯酰胱胺或双（2-甲基丙烯酰氧基乙基）二硫醚。

优选地，去除杂质的方法为透析或离心。

本发明得到的由水溶性多糖、单体与还原敏感交联剂形成纳米粒子，通过改变多糖种类、多糖分子量、及单体、引发剂、交联剂各组分配比调节其粒径分布，且最后冷冻干燥的过程不影响纳米粒子的粒径及粒径分布。

本发明的有益效果是：提供了一种通过水溶性多糖、单体、还原环境敏感交联剂一步制备多糖基纳米粒子的方法，本制备方法绿色、无污染，产量高，合成高效便捷，成本低廉，所制得的纳米粒子固含量高，粒径均一；由于还原性环境敏感交联剂的引入，可以得到肿瘤微环境敏感的纳米粒子；当引入具有温敏性的单体或使用具有温敏性的多糖时，制备得到的纳米粒子还具有温度响应性，可以配合肿瘤的热疗，弥补现有抗肿瘤药物在化疗应用上的不足，这在肿瘤治疗的载体设计及应用方面具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是实施例1中获得的多糖基纳米粒子的透射电子显微镜照片。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

将0.25克葡聚糖（分子量为40,000Da）溶于25毫升水，搅拌直至充分溶解，通氮脱氧1小时，在氮气保护和均匀搅拌下加入含有0.06克硝酸铈铵的稀硝酸溶液，使反应体系的最终pH在1-2之间。约5分钟后，加入0.06毫升丙烯酸单体，半小时后加入0.012克二烯丙基二硫交联剂（溶于0.2毫升二甲亚砜溶液），30℃下反应5小时。反应结束后，转入截留分子量为14,000Da的透析袋，在纯水中透析一周，以确保除去反应体系中未反应的单体等杂质，即得到基于葡聚糖的肿瘤还原性环境敏感的纳米粒子水溶液。冷冻干燥后得到纳米粒子。

该体系中得到的纳米粒子通过透射电镜观察为较规则的球形结构，见附图1，干燥后粒径在40nm左右，流体力学直径在110nm左右。

实施例2：

将0.6克具有温敏性的羟丙基纤维素（分子量为80,000Da）溶于50毫升水中，搅拌直至充分溶解，通氩气1小时以除去体系中的氧气，在氩气保护和均匀搅拌下加入0.04克硝酸铈铵的稀硝酸溶液，使反应体系的最终pH在1-2之间。约10分钟后，加入0.05毫升丙烯酸甲酯，30分钟后加入0.040克双丙烯酰胱胺交联剂(溶于适量水溶液)，30℃下反应4小时。反应结束后，转入截留分子量为14,000Da的透析袋，在纯水中透析一周，以确保除去反应体系中未反应的单体等杂质，即得到基于羟丙基纤维素的具有温敏性的肿瘤还原性环境敏感的纳米粒子水溶液。冷冻干燥后得到纳米粒子。

该体系中得到的纳米粒子水溶液保存稳定性好，常温下流体力学直径在400nm左右。

实施例3：将0.1克壳聚糖（分子量为30,000Da）溶于50毫升1%（v/v）的醋酸溶液，搅拌直至充分溶解，通氮脱氧1小时，在氮气保护和均匀搅拌下加入0.02克过硫酸钾的水溶液。约5分钟后，加入0.02克丙烯酸叔丁酯，半小时后加入0.003克双（2-甲基丙烯酰氧基乙基）二硫醚作为交联剂（溶于0.5毫升二甲亚砜），65℃下反应4小时。反应结束后，转入截留分子量为14,000Da的透析袋，在纯水中透析一周，以确保除去反应体系中未反应的单体等杂质，即得到基于壳聚糖的稳定纳米粒子水溶液。冷冻干燥后得到纳米粒子。

该体系中得到的纳米粒子通过透射电镜观察形状规则，基本为球形，流体力学直径在180nm左右。

实施例4：将0.1克普鲁兰多糖（分子量50,000Da）溶于50毫升水中，搅拌直至充分溶解，通氮脱氧1小时，在氮气保护和均匀搅拌下加入0.04克过硫酸胺的水溶液。约10分钟后，加入含有0.053克寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的二甲亚砜溶液（1毫升），半小时后加入0.004克L-胱氨酸双丙烯酰胺交联剂，70℃下反应6小时。反应结束后，转入截留分子量为14,000Da的透析袋，在纯水中透析一周，以确保除去反应体系中未反应的单体等杂质，即得到基于普鲁兰多糖的稳定纳米粒子水溶液。冷冻干燥后得到纳米粒子。

该体系中得到的纳米粒子通过动态光散射测定，流体力学直径在50nm左右。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种肿瘤微环境敏感多糖基纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将水溶性多糖溶于水制成多糖溶液；

2）将引发剂溶于水溶剂制成引发剂水溶液；

3）在惰性气体保护和均匀搅拌下，向步骤1）制得的多糖溶液中加入由步骤2）制得的引发剂溶液，并用酸调节pH值，然后继续搅拌一段时间，使多糖产生足够多的自由基；

4）向步骤3）的体系中加入具有结构的高水溶性或低水溶性单体，并搅拌一段时间，使单体聚合形成聚合物，并与多糖通过自组装力形成纳米聚集体系；

5）向步骤4）的体系中加入对还原环境敏感的具有结构或结构的双官能团交联剂，固定之前所形成的纳米聚集体系，以提高体系的稳定性，一段时间后终止反应，得到含多糖基纳米粒子的溶液；

6）将步骤5）所得溶液中的杂质去除；

7）将步骤6）提纯后的纳米粒子冷冻干燥，制得肿瘤微环境敏感的多糖基纳米粒子。

2.根据权利要求1所述的肿瘤微环境敏感的多糖基纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中的水溶性多糖是葡聚糖、壳聚糖、羧甲基壳聚糖、水溶性纤维素醚或普鲁兰多糖。

3.根据权利要求1所述的肿瘤微环境敏感的多糖基纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、高锰酸钾、硝酸铈铵或过氧化氢。

4.根据权利要求1所述的肿瘤微环境敏感的多糖基纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中的惰性气体是氮气或氩气。

5.根据权利要求1所述的肿瘤微环境敏感的多糖基纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中的pH值范围是1-2。

6.根据权利要求1所述的肿瘤微环境敏感的多糖基纳米粒子的制备方法，其特征在于，当所述步骤4）中加入所述低水溶性单体时，所述低水溶性单体是溶解在与水互溶的溶剂中加入所述体系的。

7.根据权利要求6所述的肿瘤微环境敏感的多糖基纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述与水互溶的溶剂是水、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、乙醇或甲醇。

8.根据权利要求1或6所述的肿瘤微环境敏感的多糖基纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述步骤4）中的所述高水溶性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸叔丁酯或N-异丙基丙烯酰胺，所述低水溶性单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯或寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯。

9.根据权利要求1所述的肿瘤微环境敏感的多糖基纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述步骤5）中的交联剂为二烯丙基二硫、L-胱氨酸双丙烯酰胺、双丙烯酰胱胺或双（2-甲基丙烯酰氧基乙基）二硫醚。

10.根据权利要求1所述的肿瘤微环境敏感的多糖基纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述步骤6）中的杂质去除方法是透析或离心。