CN105106176A - 一种可降解有机硅纳米胶囊药物载体及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可降解有机硅纳米胶囊药物载体及其制备方法，该载体具有核-壳结构，其内核为纳米粒子药物，外壳为含有大量二硫键的可降解有机硅纳米胶囊层；其中，可降解有机硅纳米胶囊层装载有小分子药物。由于外壳中含有二硫键，可与癌细胞中过度表达的谷胱甘肽发生氧化还原反应，因此胶囊外壳解体，缓慢释放出内部包裹的药物，而细胞外的谷胱甘肽的含量不足以使其二硫键断裂，可保护内部药物不受外部环境影响，从而延长体内循环时间并达到在肿瘤细胞特异性释药的目的。本发明克服了传统硅药物载体不可降解、在生物体内代谢困难的缺点，还具有优异的双重载药和肿瘤特异性传递能力及良好的生物相容性，在癌症治疗领域有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种可降解有机硅纳米胶囊药物载体及其制备方法和应用，属于生物医药领域。
背景技术
全球现存活的癌症患者超过3200万人，每年新增1400余万癌症病例，800余万癌症患者死亡，癌症已成为人类死亡的主要原因之一。常规治疗方式主要包括手术治疗，化学治疗和放射治疗。化学治疗也被称为药物治疗，所使用的常用药物无法区分正常细胞和癌细胞，药物半衰期短，而使得患者必须大剂量高频率使用药物，其毒副作用较大。新型药物载体的研发是癌症治疗研究的重点之一。药物载体可以将药物运载至目标区域持续释放，可减小药物用量，降低给药频率而减少药物的毒副作用，因而受到广泛关注。优秀的药物载体要具备以下特点：具有良好的生物相容性，载药率高，无刺激时零释放或低释放，具有对特定组织或细胞的靶向性等。近年来，由于硅材料具有良好的生物相容性，良好的光电学性能，极易在其表面进行多样化的化学修饰，因而作为癌症治疗的功能化载体而被广泛研究。Vallet-Regi等将介孔硅材料MCM-41作为药物载体使用，引起了硅材料载体研究的热潮。张静等人在载有阿霉素的介孔硅表面通过二硫键键合了β-环糊精以堵住介孔。在载体在进入癌细胞后，癌细胞内高浓度的的谷胱甘肽可以切断二硫键从而释放介孔中装载的的阿霉素杀死癌细胞。
然而，传统药物治疗只使用一种药物，重复治疗癌症效果不佳。这是因为细胞具有多药耐药性，药物治疗会导致细胞内P-gp糖蛋白含量上升。P-gp糖蛋白有将细胞内的药物分子输送到细胞外的效果。同时使用多种药物联合治疗，由于其作用位点与治疗机理不同，会在细胞生长分裂的不同阶段发生作用，可使癌细胞的多药耐药性下降，提高治疗效果。国内对硅材料在联合治疗方面的应用研究相对较少。为了实现联合治疗的目的，徐福建等人在专利CN104524582A中利用二氧化硅颗粒作为基底，在表面通过原子转移自由基聚合反应修饰上聚合物以运载DNA，在其介孔中装载药物，设计了基因/药物共运载载体。然而，传统的硅载体材料其结构是二氧化硅，在生理环境下无法降解，进入体内后清除时间长达3个月以上，长期使用将产生严重的毒副作用。因此，设计能在癌细胞内自发降解的多重药物共运载硅纳米载体，不仅是未来硅载体研究的重要发展方向，更能够满足临床抗癌治疗的需要。
发明内容
本发明针对现有硅材料药物载体难以实现多重药物共运载和难降解的缺陷，提供了一种同时具备氧化还原敏感性、可降解能力、多重药物共运载功能以及优异的生物相容性的有机硅纳米胶囊药物载体及其制备方法和应用。
本发明所提供的技术方案具体如下：
一种可降解有机硅纳米胶囊药物载体，具有核-壳结构，内核为纳米粒子药物，外壳为含有大量二硫键的可降解有机硅纳米胶囊层；其中，可降解有机硅纳米胶囊层装载有小分子药物。
所述的纳米粒子药物为对癌细胞有治疗效果的纳米粒子药物；所述的可降解有机硅纳米胶囊层利用介孔或表面修饰的功能化官能团装载小分子药物。
所述的内核直径为1～500nm，可降解有机硅纳米胶囊层的厚度为1～500nm；所述的纳米粒子药物质量占可降解有机硅纳米胶囊药物载体总质量的0.5～90％，可降解有机硅纳米胶囊层质量占可降解有机硅纳米胶囊药物载体总质量的10～99％，小分子药物质量占可降解有机硅纳米胶囊药物载体总质量的0.1～20％。
所述的可降解有机硅纳米胶囊药物载体粒径为10～1000nm，比表面积为10～1100m2/g，孔隙度为0.01～1.3cm3/g。
所述的小分子药物通过物理吸附、化学键合或分子间作用力装载在可降解有机硅纳米胶囊层上。
一种制备可降解有机硅纳米胶囊药物载体的方法，包括以下步骤：
(1)将纳米粒子药物分散在水或低级醇中，向溶液中加入表面活性剂，然后加入框架硅烷化试剂，搅拌反应，在纳米粒子药物表面形成可降解有机硅纳米胶囊层，分离纯化，得到可降解有机硅纳米胶囊；
(2)将可降解有机硅纳米胶囊分散在水或低级醇中，向溶液中加入功能化硅烷化试剂，搅拌反应，在可降解有机硅纳米胶囊层表面修饰上功能化官能团，分离纯化，得到功能化的可降解有机硅纳米胶囊；
(3)在功能化的可降解有机硅纳米胶囊表面装载小分子药物，分离纯化，得到表面装载小分子药物、内部包覆了纳米粒子药物的可降解有机硅纳米胶囊，即权利要求1所述的可降解有机硅纳米胶囊药物载体。
所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物及其同系物中的一种或几种；所述的框架硅烷化试剂为二(三甲氧基硅基丙基)二硫化物与四乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、1,2-二(三甲氧基硅基)乙烷、1,2-二(三甲氧基硅基)乙烯及其同系物和衍生物中的一种或几种的混合物；所述的功能化硅烷化试剂为3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-羧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、2-烯丙基三甲氧基硅烷、3-溴丙基三甲氧基硅烷、3-氰乙基三甲氧基硅烷、3-叠氮基丙基三甲氧基硅烷、3-胍基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷及其同系物和衍生物中的一种或几种。
步骤(1)具体为：将纳米粒子药物分散在溶剂中，向溶液中加入表面活性剂，然后加入框架硅烷化试剂，调节pH为4～10，在20～90℃搅拌反应0.1～200h，搅拌转速为50～2000rpm，在纳米粒子药物表面形成可降解有机硅纳米胶囊层，分离纯化，得到可降解有机硅纳米胶囊；其中，所述的纳米粒子药物与溶剂的质量比为1:1000～100000，纳米粒子药物与框架硅烷化试剂的质量比为1：0.1～100，表面活性剂与框架硅烷化试剂的质量比为0～100:1。
步骤(2)具体为：将可降解有机硅纳米胶囊分散在溶剂中，向溶液中加入功能化硅烷化试剂，调节pH为4～10，在20～90℃搅拌反应0.1～24h，搅拌转速为50～2000rpm，在可降解有机硅纳米胶囊层表面修饰上功能化官能团，分离纯化，得到功能化的可降解有机硅纳米胶囊；所述的可降解有机硅纳米胶囊与溶剂的质量比为1:1000～100000，可降解有机硅纳米胶囊与功能化硅烷化试剂的质量比为1：0.1～100。
上述可降解有机硅纳米胶囊药物载体在疾病治疗领域中的应用。
本发明具有以下优点和有益效果：
本发明制备的载体产物，由于框架硅烷化试剂中含有二(三甲氧基硅基丙基)二硫化物，向可降解有机硅纳米胶囊层中引入了大量的二硫键，具有还原敏感性，在癌细胞内部的高浓度谷胱甘肽环境下，可发生氧化还原反应，使可降解有机硅纳米胶囊层的二硫键发生断裂、降解而缓慢释放内部装载的纳米粒子药物。同时，可降解有机硅纳米胶囊层装载的小分子药物在癌细胞内发生缓慢释放。载体产物可用于大小分子药物的共运载，以实现联合治疗的目的，减小肿瘤细胞多药耐药性，具有生物相容性好，成本低廉，操作简单，泛用性好，设备要求低等特点，在抗癌领域有很好的应用前景。
附图说明
图1为实施例1、2、3的可降解有机硅纳米胶囊药物载体和实施例3的壳聚糖纳米粒子的透射电子显微镜照片：图1(A)为实施例1的可降解有机硅纳米胶囊药物载体(未负染)；图1(B)为实施例2的可降解有机硅纳米胶囊药物载体(未负染)。图1(C)为实施例3的可降解有机硅纳米胶囊药物载体(未负染)；图1(D)为实施例3的壳聚糖纳米粒子(负染后)。
图2为不同浓度的实施例1、2、3的可降解有机硅纳米胶囊药物载体在HeLa和COS7细胞培养48h的细胞毒性结果：图2(A)代表实施例1；图2(B)代表实施例2；图2(C)代表实施例3。
图3为实施例3中可降解有机硅纳米胶囊药物载体在有无5mMGSH的10mM的ABS缓冲液(pH＝5.0)的体外降解药物释放曲线图。
图4为实施例3中可降解有机硅纳米胶囊药物载体的降解电子透射显微镜照片(比例尺均为100nm)：图4(A)、图4(B)、图4(C)分别为最终产物在谷胱甘肽(GSH)浓度为5mM且ABS浓度为10mM的缓冲液(pH＝5.0)中降解4h、8h和24h；图4(D)为最终产物无GSH且ABS浓度为10mM的缓冲液(pH＝5.0)中降解24h。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，分别使用壳聚糖和荧光素作为纳米粒子药物内核、小分子药物模型，对可降解有机硅纳米胶囊药物载体的可降解性和双重载药性能进行模拟，但不应理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例，在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，如更换大小分子药物种类，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1
(1)壳聚糖的荧光标记
采用罗丹明B作为标记染料，使用酰胺缩合将重均分子量为4×105Da的壳聚糖标记。具体制备过程如下：称取罗丹明B0.479g，溶于10mL无水N-二甲基甲酰胺(DMF)中，加入N,N'-二环己基碳二亚胺(DCC)0.247g，N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)0.138g，0℃下避光反应24h。过滤，取滤液。
称取Mw＝4×105Da的壳聚糖0.805g，加入80mL水和5mL1mol/L的盐酸溶解，加入滤液，避光50℃反应48h。
加入NaOH溶液调节pH至碱性，沉淀壳聚糖，离心收集沉淀，使用二次水洗涤，离心，重复3次。加入100mL水和5mL1mol/L的盐酸溶解反应后的壳聚糖，使用截留分子量为1.4×104Da的透析袋透析至外部溶液无色，取透析液，冷冻干燥，得到罗丹明标记的壳聚糖。
(2)壳聚糖纳米粒子溶液的制备
在1000mL二次水中，加入0.3g罗丹明标记的壳聚糖，0.06g三聚磷酸钠，调节pH＝4，搅拌1h，得到壳聚糖纳米粒子溶液。
(3)可降解有机硅纳米胶囊层的包覆
向步骤(2)含壳聚糖纳米粒子的溶液中加入1.13g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，搅拌使其完全溶解，升温至40℃，加入二(三甲氧基硅基丙基)二硫化物0.5mL、四乙氧基硅烷0.5mL，搅拌，转速为800rpm，反应10h。离心，收集沉淀，使用二次水洗涤，离心，重复3次，得到可降解有机硅纳米胶囊。
(4)可降解有机硅纳米胶囊的功能化修饰
将步骤(3)合成的可降解有机硅纳米胶囊分散在1000mL二次水中，调节pH＝4，加入3-醛丙基三甲氧基硅烷0.2mL，在40℃下搅拌反应1h，转速为800rpm，离心，收集沉淀，使用二次水洗涤，离心，重复3次，得到功能化的可降解有机硅纳米胶囊。
(5)己二胺荧光素的合成
称取荧光素1.66g，溶于20mL无水DMF中，加入DCC1.24g、NHS0.69g，0℃下避光反应24h。过滤，取滤液，旋干，使用柱层析色谱纯化。
称取己二胺0.3g，溶于7mLDMF中，加入0.5mL三乙胺。称取NHS化的荧光素0.85g，溶于10mL无水DMF，将其恒压缓慢滴入己二胺溶液中，室温避光搅拌反应一天。旋干，使用柱层析色谱纯化，得到己二胺荧光素。
(6)可降解有机硅纳米胶囊键合荧光素
取50mg步骤(4)合成的功能化的可降解有机硅胶囊纳米胶囊，加入100mg己二胺荧光素，加入100mL二次水、20mL乙醇、1mL三乙胺，避光搅拌反应24h。离心，收集沉淀，二次水洗涤，离心，重复至上清液无色，得到表面装载了荧光素的可降解有机硅纳米胶囊。
(7)CTAB的除去
将步骤(6)中得到的装载了荧光素的可降解有机硅纳米胶囊分散于40mLNaCl浓度为1wt％的甲醇溶液中，避光搅拌4h，离心，取沉淀，重复3次，二次水洗涤，离心，重复3次。得到最终产物。
实施例2
(1)壳聚糖的荧光标记
采用罗丹明B作为标记染料，使用酰胺缩合将重均分子量为2×105Da的壳聚糖标记。具体制备过程如下：称取罗丹明B0.479g，溶于10mL无水DMF中，加入DCC0.247g、N-NHS0.138g，0℃下避光反应24h。过滤，取滤液。
称取Mw＝2×105Da的壳聚糖0.805g，加入80mL水和5mL1mol/L的盐酸溶解，加入滤液，避光50℃反应48h。
加入NaOH溶液调节pH至碱性，沉淀壳聚糖，离心收集沉淀，使用二次水洗涤，离心，重复3次。加入100mL水和5mL1mol/L的盐酸溶解反应后的壳聚糖，使用截留分子量为1.4×104Da的透析袋透析至外部溶液无色，取透析液，冷冻干燥，得到罗丹明B标记的壳聚糖。
(2)壳聚糖纳米粒子溶液的制备
在1000mL二次水中，加入0.3g罗丹明B标记的壳聚糖，0.06g三聚磷酸钠，调pH＝5，搅拌1h，得到壳聚糖纳米粒子溶液。
(3)可降解有机硅纳米胶囊的包覆
向步骤(2)的壳聚糖纳米粒子溶液中加入1.13gCTAB，搅拌使其完全溶解，升温至40℃，加入二(三甲氧基硅基丙基)二硫化物0.5mL、四乙氧基硅烷0.5mL，搅拌反应6h，转速为800rpm。离心，收集沉淀，使用二次水洗涤，重复3次，得到可降解有机硅纳米胶囊。
(4)可降解有机硅纳米胶囊的功能化修饰
将步骤(3)合成的可降解有机硅纳米胶囊分散在1000mL二次水中，调节pH＝5，加入3-醛丙基三甲氧基硅烷0.1mL，搅拌反应1h，离心，收集沉淀，使用二次水洗涤，离心，重复3次，得到功能化的可降解有机硅纳米胶囊。
(5)己二胺荧光素的合成
称取荧光素1.66g，溶于20mL无水DMF中，加入DCC1.24g、NHS0.69g，0℃下避光反应24h。过滤，取滤液、旋干，使用柱层析色谱纯化。
称取己二胺0.3g，溶于7mLDMF中，加入0.5mL三乙胺。称取NHS化的荧光素0.85g，溶于10mL无水DMF，将其恒压缓慢滴入己二胺溶液中，室温避光搅拌反应一天。旋干，使用柱层析色谱纯化，得到己二胺荧光素。
(6)可降解有机硅纳米胶囊键合荧光素
取50mg步骤(4)合成的功能化的可降解有机硅纳米胶囊，加入100mg己二胺荧光素，加入100mL二次水、20mL乙醇、1mL三乙胺，避光搅拌反应24h。离心，收集沉淀，二次水洗涤，离心，重复至上清液无色，得到表面装载了荧光素的可降解有机硅纳米胶囊。
(7)CTAB的除去
将步骤(6)得到的装载了荧光素的可降解有机硅纳米胶囊分散于40mLNaCl浓度为1wt％的甲醇溶液中，避光搅拌4h，离心，取沉淀，重复3次，二次水洗涤，离心，重复3次。得到最终产物。
实施例3
(1)壳聚糖的荧光标记
采用罗丹明B作为标记染料，使用酰胺缩合将重均分子量为4×105Da的壳聚糖标记。具体制备过程如下：称取罗丹明B0.479g，溶于10mL无水N-二甲基甲酰胺(DMF)中，加入N,N'-二环己基碳二亚胺(DCC)0.247g，N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)0.138g，0℃下避光反应24h。过滤，取滤液。
称取Mw＝4×105Da的壳聚糖0.805g，加入80mL水和5mL1mol/L的盐酸溶解，加入滤液，避光50℃反应48h。
加入NaOH溶液调节pH至碱性，沉淀壳聚糖，离心收集沉淀，使用二次水洗涤，离心，重复3次。加入100mL水和5mL1mol/L的盐酸溶解反应后的壳聚糖，使用截留分子量为1.4×104Da的透析袋透析至外部溶液无色，取透析液，冷冻干燥，得到罗丹明标记的壳聚糖。
(2)壳聚糖纳米粒子溶液的制备
在1000mL二次水中，加入0.3g罗丹明标记的壳聚糖，0.06g三聚磷酸钠，调节pH＝5，搅拌1h，得到壳聚糖纳米粒子溶液。
(3)可降解有机硅纳米胶囊的包覆
向步骤(2)壳聚糖纳米粒子溶液中加入1.13gCTAB，搅拌使其完全溶解，升温至40℃，加入二(三甲氧基硅基丙基)二硫化物0.5mL、四乙氧基硅烷0.5mL，搅拌反应6h，转速为800rpm。离心，收集沉淀，使用二次水洗涤，重复3次，得到可降解有机硅纳米胶囊。
(4)可降解有机硅纳米胶囊的功能化修饰
将步骤(3)合成的可降解有机硅纳米胶囊分散在1000mL二次水中，调节pH＝5，加入3-醛丙基三甲氧基硅烷0.1mL，搅拌反应1h，离心，收集沉淀，使用二次水洗涤，离心，重复3次，得到功能化的可降解有机硅纳米胶囊。
(5)己二胺荧光素的合成
称取荧光素1.66g，溶于20mL无水DMF中，加入DCC1.24g、NHS0.69g，0℃下避光反应24h。过滤，取滤液，旋干，使用柱层析色谱纯化。
称取己二胺0.3g，溶于7mLDMF中，加入0.5mL三乙胺。称取NHS化的荧光素0.85g，溶于10mL无水DMF，将其恒压缓慢滴入己二胺溶液中，室温避光搅拌反应一天。旋干，使用柱层析色谱纯化，得到己二胺荧光素。
(6)可降解有机硅纳米胶囊键合荧光素
取50mg步骤(4)合成的功能化的可降解有机硅纳米胶囊，加入100mg己二胺荧光素，加入100mL二次水，20mL乙醇，1mL三乙胺，避光搅拌反应24h。离心，收集沉淀，二次水洗涤，离心，重复至上清液无色，得到装载了荧光素的可降解有机硅纳米胶囊。
(7)CTAB的除去
将(6)中得到的装载了荧光素的可降解有机硅纳米胶囊分散于40mLNaCl浓度为1wt％的甲醇溶液中，避光搅拌4h，离心，取沉淀，重复3次，二次水洗涤，离心，重复3次。
性能测试
(1)可降解有机硅纳米胶囊药物载体的形貌表征
可降解有机硅纳米胶囊药物载体的形貌通过电子透射显微镜表征。样品制备通过将可降解有机硅纳米胶囊药物载体溶液滴到铜网上，待其自然干燥沉积后进行观测。实施例1的可降解有机硅纳米胶囊药物载体的电子透射显微镜结果见图1(A)，可降解有机硅纳米胶囊药物载体直径约为200nm，内核直径约40nm，硅层厚度约80nm，直径过大不适宜作为药物载体。实施例2的可降解有机硅纳米胶囊药物载体的电子透射显微镜结果见图1(B)，可降解有机硅纳米胶囊药物载体直径约为20nm，内核直径约10nm，硅层厚度约5nm，直径过小，离心纯化时损失太大不适宜作为实际应用。实施例3的可降解有机硅纳米胶囊药物载体的电子透射显微镜结果见图1(C)，可降解有机硅纳米胶囊药物载体直径约为约为30～40nm，内核直径约25nm，硅层厚度约5～8nm，直径适中，适宜实际应用。
将实施例3中制备时在步骤(2)中得到的壳聚糖纳米粒子溶液滴到铜网上，待其自然干燥沉积，再在铜网上滴上醋酸铀负染液，待其自然干燥后进行观测。实施例3的壳聚糖纳米粒子的电子透射显微镜结果见图1(D),壳聚糖纳米粒子直径约25nm，与图1(C)结果吻合，内核直径与壳聚糖纳米粒子直径基本一致，证明了被包覆在内部的是壳聚糖纳米粒子。
(2)可降解有机硅纳米胶囊药物载体的生物相容性评价
可降解有机硅纳米胶囊药物载体的生物相容性通过和细胞共培养的细胞毒性及细胞存活率测定，分别采用HeLa和COS7两种细胞用MTT法检测。将HeLa细胞和COS7细胞接种于96孔细胞培养板中，接种密度为6000个/孔，每孔中加入100μL含有10％FBS的DMEM培养基，在5％二氧化碳培养箱中恒温37℃培养24h。再将可降解有机硅纳米胶囊药物载体溶解到含有10％FBS的DMEM培养基中，过滤灭菌，配置成设定梯度浓度的溶液。将200μL可降解有机硅纳米胶囊药物载体的梯度溶液样品加入到培养板孔中，并在培养板中留出空白背景孔和无添加物的细胞对照孔，在培养箱中培养48h。移除培养板中的溶液，每个孔中加入200μLDMEM培养基，再加入20μLMTT的磷酸盐缓冲液(5mg/mL)。在37℃环境下培养4h，除去培养基和MTT，再在每个孔中加入150μLDMSO，在室温下震荡1min混匀。用酶标仪(Bio-Rad,Model550)记录570nm处的吸光值，用第一列未接种细胞的吸光值的平均值对其他孔调零，用第二列有细胞但未加入可降解有机硅纳米胶囊药物载体的吸光值为参照，第3列到第11列各孔中得出的平均吸光值作为测试结果。细胞的相对存活率由公式算出：细胞相对存活率(％)＝(OD570(sample)/OD570(control))×100，其中OD570(control)是未加入可降解有机硅纳米胶囊药物载体时测定的吸光值，OD570(sample)是加入可降解有机硅纳米胶囊药物载体后测得的吸光值。OD值的测定基于4个独立平行样取平均值，结果表示为平均值±标准偏差(SD)。细胞毒性实验结果见图2。图2(A)代表实施例1，可降解有机硅纳米胶囊药物载体的浓度在60mg/L左右时，细胞存活率已接近50～60％，毒性较大。这是因为可降解有机硅纳米胶囊药物载体尺寸过大，导致其聚集毒性也较大。图2(B)代表实施例2，可降解有机硅纳米胶囊药物载体的浓度在200mg/L左右时，细胞存活率仍在90％左右，毒性较小，生物相容性较好。这是因为可降解有机硅纳米胶囊药物载体尺寸较小，导致其聚集毒性也较小。图2(C)代表实施例3，可降解有机硅纳米胶囊药物载体的浓度在200mg/L左右时，COS7细胞存活率大于95％左右，毒性很小，而HeLa细胞存活率在82％左右，说明载体生物相容性好，同时具有对癌细胞的特异性。这是因为可降解有机硅纳米胶囊药物载体尺寸较小，导致其聚集毒性也较小。
(3)可降解有机硅纳米胶囊药物载体的生物降解性能评估
可降解有机硅纳米胶囊药物载体的降解性能通过体外降解药物释放实验进行表征。称取4mg的可降解有机硅纳米胶囊药物载体，均匀分散在4mL浓度为10mM、pH＝5.0的ABS缓冲液中。取6只离心管，分为两组，一组各加入5mL浓度为10mM、pH＝5.0的ABS缓冲液，另一组各加入5mL溶有10mMGSH的浓度为10mM，pH＝5.0的ABS缓冲液。两组均加入0.5mL可降解有机硅纳米胶囊药物载体溶液与4.5mL浓度为10mM、pH＝5.0的ABS缓冲液。8000rpm转速下离心5min，测量上清液RhB荧光强度，测量后溶液转移回离心管，避光，置于37℃恒温水浴摇床中震荡，每2h离心一次，测上清液荧光强度，测量后溶液转移回离心管，持续至24h。再取1支离心管，加入0.5mL可降解有机硅纳米胶囊药物载体溶液，加入0.2mL氢氟酸，完全溶解后，加入NaOH溶液调pH＝5.0，补加10mM，pH＝5.0的ABS缓冲液至溶液总体积＝10mL，测其荧光强度。计算两组上清液荧光强度与HF完全降解后的荧光强度的比值。测定基于3个独立平行样取平均值，结果表示为平均值±标准偏差(SD)。结果见图3。有GSH组在2h有30％左右释放，之后随着时间延长药物持续释放，24h已释放40％左右。无GSH组无明显变化，24h时，其荧光强度仍与初始荧光强度接近。证明GSH可以导致可降解有机硅纳米胶囊药物载体内部的纳米粒子药物释放。
可降解有机硅纳米胶囊药物载体降解过程中的形貌变化通过电子透射显微镜表征。将可降解有机硅纳米胶囊药物载体在体外降解释药实验中，取不同时间点的降解液，滴到铜网上，待其自然干燥沉积后进行观测，结果见图4。图4(A)、图4(B)、图4(C)分别为可降解有机硅纳米胶囊药物载体在谷胱甘肽浓度为5mM且ABS浓度为10mM的缓冲液(pH＝5.0)中降解4h、8h、24h的电子透射显微镜照片，随着时间推移，可降解有机硅纳米胶囊层衬度下降，结构逐渐变得松散，最后破裂；图4(D)为可降解有机硅纳米胶囊药物载体在无GSH且ABS浓度为10mM的缓冲液(pH＝5.0)中降解24h的电子透射显微镜照片，可降解有机硅纳米胶囊层结构无明显变化，衬度较高，结构紧密，仍旧是比较好的密封状态，可看出内部包覆的纳米粒子药物没有释放到外部。证明GSH可以引起可降解有机硅纳米胶囊层的降解，使得内部的纳米粒子药物释放。
Claims (10)
1.一种可降解有机硅纳米胶囊药物载体，其特征在于：具有核-壳结构，内核为纳米粒子药物，外壳为含有大量二硫键的可降解有机硅纳米胶囊层；其中，可降解有机硅纳米胶囊层装载有小分子药物。
2.根据权利要求1所述的可降解有机硅纳米胶囊药物载体，其特征在于：所述的纳米粒子药物为对癌细胞有治疗效果的纳米粒子药物；所述的可降解有机硅纳米胶囊层利用介孔或表面修饰的功能化官能团装载小分子药物。
3.根据权利要求2所述的可降解有机硅纳米胶囊药物载体，其特征在于：所述的内核直径为1~500nm，可降解有机硅纳米胶囊层的厚度为1~500nm；所述的纳米粒子药物质量占可降解有机硅纳米胶囊药物载体总质量的0.5~90%，可降解有机硅纳米胶囊层质量占可降解有机硅纳米胶囊药物载体总质量的10~99%，小分子药物质量占可降解有机硅纳米胶囊药物载体总质量的0.1~20%。
4.根据权利要求3所述的可降解有机硅纳米胶囊药物载体，其特征在于：所述的可降解有机硅纳米胶囊药物载体粒径为10~1000nm，比表面积为10~1100m2/g，孔隙度为0.01~1.3cm3/g。
5.根据权利要求4所述的可降解有机硅纳米胶囊药物载体，其特征在于：所述的小分子药物通过物理吸附、化学键合或分子间作用力装载在可降解有机硅纳米胶囊层上。
6.一种制备可降解有机硅纳米胶囊药物载体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将纳米粒子药物分散在水或低级醇中，向溶液中加入表面活性剂，然后加入框架硅烷化试剂，搅拌反应，在纳米粒子药物表面形成可降解有机硅纳米胶囊层，分离纯化，得到可降解有机硅纳米胶囊；
（2）将可降解有机硅纳米胶囊分散在水或低级醇中，向溶液中加入功能化硅烷化试剂，搅拌反应，在可降解有机硅纳米胶囊层表面修饰上功能化官能团，分离纯化，得到功能化的可降解有机硅纳米胶囊；
（3）在功能化的可降解有机硅纳米胶囊表面装载小分子药物，分离纯化，得到表面装载小分子药物、内部包覆了纳米粒子药物的可降解有机硅纳米胶囊，即权利要求1所述的可降解有机硅纳米胶囊药物载体。
7.根据权利要求6所述的制备可降解有机硅纳米胶囊药物载体的方法，其特征在于：所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物及其同系物中的一种或几种；所述的框架硅烷化试剂为二（三甲氧基硅基丙基）二硫化物与四乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、1,2-二（三甲氧基硅基）乙烷、1,2-二（三甲氧基硅基）乙烯及其同系物和衍生物中的一种或几种的混合物；所述的功能化硅烷化试剂为3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-羧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、2-烯丙基三甲氧基硅烷、3-溴丙基三甲氧基硅烷、3-氰乙基三甲氧基硅烷、3-叠氮基丙基三甲氧基硅烷、3-胍基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷及其同系物和衍生物中的一种或几种。
8.根据权利要求7所述的制备可降解有机硅纳米胶囊药物载体的方法，其特征在于，步骤（1）具体为：将纳米粒子药物分散在溶剂中，向溶液中加入表面活性剂，然后加入框架硅烷化试剂，调节pH为4~10，在20~90℃搅拌反应0.1~200h，搅拌转速为50~2000rpm，在纳米粒子药物表面形成可降解有机硅纳米胶囊层，分离纯化，得到可降解有机硅纳米胶囊；其中，所述的纳米粒子药物与溶剂的质量比为1:1000~100000，纳米粒子药物与框架硅烷化试剂的质量比为1：0.1~100，表面活性剂与框架硅烷化试剂的质量比为0~100:1。
9.根据权利要求7所述的制备可降解有机硅纳米胶囊药物载体的方法，其特征在于，步骤（2）具体为：将可降解有机硅纳米胶囊分散在溶剂中，向溶液中加入功能化硅烷化试剂，调节pH为4~10，在20~90℃搅拌反应0.1~24h，搅拌转速为50~2000rpm，在可降解有机硅纳米胶囊层表面修饰上功能化官能团，分离纯化，得到功能化的可降解有机硅纳米胶囊；所述的可降解有机硅纳米胶囊与溶剂的质量比为1:1000~100000，可降解有机硅纳米胶囊与功能化硅烷化试剂的质量比为1：0.1~100。
10.权利要求1～5任一项所述的可降解有机硅纳米胶囊药物载体在疾病治疗领域中的应用。
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