CN105126102B - 一种竹红菌乙素纳米粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竹红菌乙素纳米粒的制备方法，步骤如下：(1)将载体聚合物用有机溶剂溶解，制成浓度为10‑20mg/ml的溶液A；(2)将竹红菌乙素用有机溶剂溶解，制成浓度为1‑2mg/ml的溶液B；(3)将溶液A和溶液B按体积比为(1‑14):1混合均匀，制成浓度均一的药物聚合物有机溶液；(4)在搅拌条件下将步骤(3)制备的药物聚合物有机溶液滴加到水中，药物聚合物有机溶液与水的体积比为1:(10‑30)，静置12‑24h，制得胶束溶液；(5)将胶束溶液转移至透析袋中，将透析袋置于水中进行透析，将有机溶液透析出来，即得竹红菌乙素纳米粒。本发明制备的纳米粒经透射电镜观察，形态呈球形，规则，分散性佳，均匀不粘连。

Description

一种竹红菌乙素纳米粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种竹红菌乙素纳米粒及其制备方法。

背景技术

光动力治疗(Photodynamic therapy，PDT)是一种具有较好应用前景的治疗方法。其指由敏化光源辐照光敏剂引起光敏化学反应产生活性氧，从而破坏病变组织的一种治疗方法。光敏剂自身可以选择性聚集在病变组织，治疗时可以将辐照光源局限于病变部位，实现双重选择。PDT的优点是对病变组织有选择性杀伤，毒性低，可重复应用，也可与手术等治疗联合应用。将PDT应用于肿瘤的治疗也是现在的热点。

光敏剂是光动力治疗的重要组成部分。竹红菌乙素是我国首先提炼的第二代光敏剂，是一种天然提取物质，在相应波长的光激发下，吸收能量从基态升迁到极不稳定的激发态，激发态的光敏剂与相邻物质发生电子或氢原子转移形成的氧化还原反应，产生自由基或自由基离子；或者三价态光敏剂将能量传递给分子态氧，产生单态氧。此类细胞毒性物质可以作为治疗的基础。但竹红菌乙素在光疗窗口吸收低，在水中溶解度很低，当其被注入人体内后，容易在血液中自发聚集，引发毛细管栓塞，限制了其在临床上的应用。

为改善竹红菌乙素的溶解性，主要有两种方式，一是化学修饰，二是物理包裹；其中，目前化学修饰还不能够使竹红菌乙素在光动力活性不降低、毒性不增强的情况下，增加其在血液中的有效运输。物理包裹是另一种能有效改善竹红菌乙素溶解性的方式。

纳米技术是在20世纪80年代末、90年代初兴起的边缘学科，已经广泛的应用于材料制作、生物及医学等多个领域。在药剂学方面，纳米载药系统的出现，为靶向抗肿瘤药物的研制提供了新的途径。应用纳米载体包裹药物，可以增加难溶性药物的溶解度，加强水溶性药物的稳定性，提高药物的生物利用度。

光敏剂被包封入纳米载体系统后，其在体内的生物学分布将发生改变，与纳米载体的生物学分布密切相关。纳米粒进入血液循环后，大部分与血液中的蛋白调理素相结合，被网状内皮系统(RES)所识别，最先被肝、脾等器官摄取，其在血液中浓度下降；仅有少部分光敏剂经血循环到达靶向的肿瘤组织。肿瘤组织血管生长较快，其通透性也较正常血管高，同时肿瘤组织缺乏有效的淋巴引流，因此纳米粒在肿瘤组织中具有较好的渗透性和滞留性效应(EPR效应)，从而达到对肿瘤组织的被动靶向。纳米粒在血液中药代动力学主要受载体本身的性质如粒径、电荷、表面的化学修饰及纳米的结构与组成等方面的调控；此外，载体的结构与组成、形状等都对其在体内的药代动力学产生一定的影响。为了避免血浆调理作用及其他内脏系统的摄取，一个理想的纳米载体应该保持粒径在100nm左右，电位在10mV以内，并且在表面进行一定的化学修饰，进一步筛选肿瘤特异性或高表达的受体、抗原，将相应的配体或单克隆抗体与纳米载体相耦连，依靠靶向分子特异地识别肿瘤组织，提高对肿瘤组织的选择性，减少在周围正常组织中的聚集，将实现对药物的主动靶向传递作用，使纳米光敏剂尽多的在肿瘤组织中蓄积。

目前常用的靶向分子主要是特异性或高表达的单克隆抗体以及受体配基。但是多数抗体仅结合在细胞膜上，无法实现药物的细胞内传递，同时容易引起体内的免疫反应，使得体内应用受到很大的限制。受体配基修饰的纳米载体，由于配基与受体之间的特异性强、高亲和力相互作用，且不易引起免疫反应，引起人们广泛关注，如叶酸，提高了对肿瘤组织的识别能力，增加药物在靶器官的浓度，同时减少对周围组织的副作用。高亲和性的叶酸受体可转运叶酸耦连的大分子物质，在正常细胞通过此途径一般不能摄取叶酸，而在肿瘤细胞中叶酸受体大量表达，叶酸作为靶向分子，对叶酸受体有高亲和性，对肿瘤组织有特异性靶向性，且本身为小分子物质，水溶性好，能在各种溶液中稳定存在，无免疫原性(较抗体)，是一个理想的靶向分子。

纳米载体可以改变疏水性光敏剂的水溶性，更好的符合静脉给药的方式，提高生物利用度。此外，叶酸靶向纳米载体可以通过被动及主动靶向作用提高肿瘤组织的富集能力，增加肿瘤组织的光敏剂含量。而纳米载体的缓释作用也会保持组织的药物量。此种纳米粒与光动力治疗联合可以更好的体现肿瘤选择性治疗，提高治疗效果。

中国专利“水溶性竹红菌素二氧化钛纳米粒的制备方法”，开发出了一种基于二氧化钛的竹红菌素纳米颗粒，提高了稳定性和单线态氧产率，但专利中使用的二氧化钛在静脉注射到人体后难以被人体完全代谢清除，存在一定的安全隐患。

中国专利“一种水溶性竹红菌素PLGA纳米粒及其制备方法”，是以聚乳酸-羟基乙酸共聚物作为载体材料，采用乳化冻干法制备成水溶性竹红菌素PLGA纳米粒。但该专利制备的纳米粒在体内以被动靶向为主，难以实现对药物的主动靶向传递。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种竹红菌乙素纳米粒及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种竹红菌乙素纳米粒的制备方法，步骤如下：

(1)将载体聚合物用有机溶剂溶解，制成浓度为10-20mg/ml的溶液A；

(2)将竹红菌乙素用有机溶剂溶解，制成浓度为1-2mg/ml的溶液B；

(3)将溶液A和溶液B按体积比为(1-14):1混合均匀，制成浓度均一的药物聚合物有机溶液；

(4)在搅拌条件下将步骤(3)制备的药物聚合物有机溶液滴加到水中，药物聚合物有机溶液与水的体积比为1:(10-30)，静置12-24h，制得胶束溶液；

(5)将胶束溶液转移至透析袋中，将透析袋置于水中进行透析，将有机溶液透析出来，即得竹红菌乙素纳米粒。

步骤(1)中，所述载体聚合物为聚乙二醇-聚乳酸(PEG-PLA)或聚乙二醇-聚乳酸(PEG-PLA)和叶酸-聚乙二醇-聚乳酸(folate-PEG-PLA)的混合聚合物；混合聚合物中，叶酸-聚乙二醇-聚乳酸的质量百分数为8-12％，优选为10％。将不同叶酸含量的纳米粒与细胞孵育后，用荧光显微镜观察，可见小于8％时，含量是增加的，而大于12％时，叶酸浓度增加并不能增加细胞内荧光的强度，叶酸受体饱和而不能相应集合更多的纳米粒，因此，综合载体聚合物的靶向效果和实际生产成本，将混合聚合物中叶酸-聚乙二醇-聚乳酸的质量百分数限定为8-12％。

聚乙二醇-聚乳酸的分子量为15000-20000，聚合物中乙二醇：乳酸单体的摩尔比例为(4-5)：1。聚合物的分子量，以及聚合物中疏水部分与亲水部分的比例关系，会直接影响到聚合物的胶束形态，本发明通过对聚合物分子量以及聚合物中乙二醇和乳酸单体比例的优化，制备的药物聚合物的胶束形态规则，分散状态佳。

步骤(1)和步骤(2)中，所述有机溶剂为丙酮或四氢呋喃。本发明通过对多种不同的有机溶剂进行考察，结果发现，应用丙酮及四氢呋喃两种有机溶剂制备的纳米胶束形态均一，分散性也好，粒径在100nm左右，较其他两种有机溶剂获得的胶束粒径大，因此本发明选用丙酮或四氢呋喃这两种有机溶剂制备纳米胶束溶液。

步骤(4)中，搅拌采用磁力搅拌，搅拌速度为300-1200rpm/min；优选为660rpm/min。搅拌可改变溶液中各成分浓度的分布，有利于各种成分的分散，搅拌速率比较低溶液中成分不均匀，纳米粒成形不好，搅拌速率增加，溶液中的成分相对均匀，保持其他条件不变的情况下，粒径会变小且粒径比较均匀，但转速太大，反而会破坏纳米粒的形成。

步骤(4)中，药物聚合物有机溶液的滴加速度为20-30滴/分钟。药物聚合物有机溶液的滴加速度对胶束的形成也会产生影响，滴加速度过快，则形成的胶束的粒径大，粒度分布宽，稳定性差；滴加速度过慢，虽然形成的胶束的粒度分布均匀，稳定性好，但滴加时间太长，使生产周期加长。因此，掌握好药物聚合物有机溶液的滴加速度对保证制备胶束的工艺稳定性和产品性能有重要影响。

进一步的，步骤(4)中，药物聚合物有机溶液滴加完成后继续搅拌2-3h，防治胶束粘连。

步骤(4)中，在4℃条件下静置12-24h。

步骤(5)中，透析袋的截留分子量为3500KDa。

采用上述方法制备的竹红菌乙素纳米粒形态规则，分散佳，纳米粒直径为50-200nm，成均匀球形。

本发明的有益效果：

(1)聚乙二醇-聚乳酸为两亲性聚合物，其组成的纳米粒既可以有效地溶于水溶液，其内部疏水区域可以为脂溶性药物提供空间，从而提高光敏剂的水溶性，改变其在体内的分布，从而提高药物的疗效。聚乳酸在体内分解为单体乳酸，可以在肝内转化为葡萄糖，从而提供能量。而聚乙二醇是美国食品药品管理局(FDA)批准可用于人体的高分子化合物。叶酸是一种人体重要的营养物质，参与人体多种重要的代谢反应。因此，上述材料制备的纳米粒对人体毒副作用较小。此外，一般的聚乙二醇-聚乳酸聚合物较多见，但本次使用的聚乙二醇-聚乳酸聚合物有端氨基(其结构为H2N-PEG-b-PLA)，可以连接叶酸基团，就增加了纳米粒的作用效果。

(2)本发明制备的纳米粒经透射电镜观察，形态呈球形，规则，分散性佳，均匀不粘连。经动态光散射仪粒径测定，不同胶束粒径在120-130nm左右，粒径分布图呈正态分布，进一步证明胶束形态规则均一，分散均匀，优化的制备方案是成功的。药物包封率较高。药物胶束溶液在常温下放置一周，无药物释放出，进一步证实药物包封入纳米颗粒的核心，且较稳定。

附图说明

图1为空白纳米胶束的透射电镜图；

图2为空白纳米胶束的粒径分布；

图3为竹红菌乙素纳米胶束透射电镜图；

图4为竹红菌乙素纳米胶束的粒径分布。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。

实施例1：竹红菌乙素纳米粒制备条件的优化

1.制备方法的考察

分别采用旋转蒸发法、透析法和旋转蒸发透析法进行纳米粒的制备，旋转蒸发法将药物及纳米材料的溶液滴加到水中，以一定的转速搅拌获得胶束溶液。而透析法则将药物及纳米材料直接装于透析袋，通过透析获得胶束溶液。旋转透析蒸发法则将两者结合，旋转蒸发的方法同前述，将旋转蒸发的溶液装入透析袋，在水中透析，从而获得胶束溶液。

通过透射电镜对不同方法制备的纳米粒进行观察，结果见表1。

表1 不同制备方法对纳米粒形态的影响

制备方法	纳米粒形态
		旋转蒸发法	粒径大小不均，易粘连
透析法	形态不规则，成形不佳，分散好
		旋转蒸发透析法	粒径较均一，分散好

2.有机溶剂的考察

分别精确称取PEG-PLA共4份，分别溶于等量的不同的有机溶剂丙酮、二甲基亚砜、四氢呋喃以及二甲基甲酰胺中。准备4个50ml烧杯，分别加入等量的超纯水，在一定速度磁力搅拌的情况下，将含有纳米材料的不同有机溶液用5ml的注射针头，以20-30滴/min的速度逐滴滴入纯水中，继续搅拌一段时间后，放入透析袋中(截留分子量3500kDa)，后放入盛有1L超纯水的烧杯中透析，在1h、5h、8h、12h、24h、48h及72h换水，将有机溶液透析出来，即获得乳白色胶束溶液，后取适量胶体经透射电镜观察其形态，筛选出合适的有机溶剂。应用丙酮及四氢呋喃两种有机溶剂制备的纳米胶束形态均一，分散性也好，粒径在100nm左右，较其他两种有机溶剂获得的胶束粒径大，因此可以选用丙酮或四氢呋喃这两种有机溶剂制备纳米胶束溶液。

表2 不同有机溶剂对纳米粒形态的影响

有机溶剂	纳米粒形态
		丙酮	粒径大小50-70nm左右，分散性佳
二甲基亚砜	形态不规则，粒径小，在30-50nm左右，分散性尚可
		四氢呋喃	粒径大小50-70nm左右，分散性佳
二甲基甲酰胺	成形不佳，粒径在30-50nm左右，易粘连

3.有机溶剂加入量的考察

分别精确称取一定量的PEG-PLA，分别溶于有机溶剂丙酮中，制备成浓度为1mg/ml、5mg/ml、10mg/ml、15mg/ml、30mg/ml的有机溶液。准备5个50ml烧杯，分别加入定量的超纯水，在一定速度磁力搅拌的情况下，将含有纳米材料的不同浓度有机溶液以20-30滴/min的速度逐滴滴入纯水中，继续搅拌2h后，放入透析袋中(截留分子量3500kDa)，后放入盛有1L超纯水的烧杯中透析，在1h、5h、8h、12h、24h、48h及72h换水，将有机溶液透析出来，即获得乳白色胶束溶液，后取适量胶体经透射电镜观察其形态。当有机溶液浓度在10-15mg/ml时，制备纳米胶束形态均一，分散性也好。在5-10mg/ml之间可制备出纳米粒。

表3 有机溶剂的加入量对纳米粒形态的影响

有机溶剂加入量	纳米粒形态
		1mg/ml	基本不成形，全是材料碎片
5mg/ml	成形不规则，且稀疏，颗粒少
		10mg/ml	成形佳，分散均匀
15mg/ml	成形佳，分散均匀
		30mg/ml	成形大小不均，粘连多

4.药物聚合物有机溶液/水的比例对纳米粒形态的影响

分别精确称取一定量PEG-PLA混合物，均溶于一定量的有机溶剂丙酮中，制备成浓度为15mg/ml的药物聚合物有机溶液。分别在4个烧杯中加入10ml、10ml、20ml或30ml超纯水，保证有机溶液/水比例为1：5、1：10、1：20及1：30，在一定速度磁力搅拌的情况下，将含有纳米材料的不同浓度有机溶液以20-30滴/min的速度逐滴滴入纯水中，继续搅拌2h后，放入透析袋中(截留分子量3500kDa)，后放入盛有1L超纯水的烧杯中透析，在1h、5h、8h、12h、24h、48h及72h换水，将有机溶液透析出来，即获得乳白色胶束溶液，后取适量胶体经透射电镜观察其形态。根据形态可见，不同有机溶液/水比例对纳米粒形态的影响并不是很大，当有机溶液/水比例＜1:10时，制备纳米胶束均形态均一，分散性也好。

表4 药物聚合物有机溶液/水的比例对纳米粒形态的影响

药物聚合物有机溶液/水	纳米粒形态
		1：5	形态规则，粘连多
1：10	形态规则，颗粒密集，分散尚可
		1：20	形态规则，分散佳
1：30	形态规则，分散可

5.搅拌速度对纳米粒形态的影响

分别精确称取PEG-PLA共3份，溶于一定量有机溶剂丙酮中。在另一个50ml烧杯中，加入一定比例的超纯水，在不同速度磁力搅拌速度的情况下，将含有纳米材料的有机溶液用5ml的注射针头，以20-30滴/min的速度逐滴滴入纯水中，继续搅拌一段时间后，放入透析袋中(截留分子量3500kDa)，后放入盛有1L超纯水的烧杯中透析，在1h、5h、8h、12h、24h、48h及72h换水，将有机溶液透析出来，即获得乳白色胶束溶液，后取适量胶体经透射电镜观察其形态。根据形态分析，不同磁力搅拌速度对纳米粒形态的影响很大，选择合适的搅拌速度如2档(约660rpm/min)，制备纳米胶束均形态均一，分散性也好。

表5 搅拌速度对纳米粒形态的影响

搅拌速度(rpm/min)	纳米粒形态
		200	粘连严重，颗粒形成少
660	形态规则，分散佳
		1200	形态规则，但材料碎片多

实施例2：空白纳米粒的制备

精确称取PEG-PLA30mg混合物后，溶于2ml有机溶剂丙酮或者四氢呋喃中，配制成15mg/ml的有机溶剂。在另一个50ml烧杯中，加入20ml超纯水，在一定速度磁力搅拌的情况下(磁力搅拌器2档，约660rpm/min)，将含有纳米材料的有机溶液用2ml的注射针头，以20-30滴/min的速度逐滴滴入纯水中，继续搅拌2h后，4℃静置过夜，然后将液体放入透析袋中(截留分子量3500kDa)，后放入盛有1L超纯水的烧杯中透析，在1h、5h、8h、12h、24h、48h及72h换水，将有机溶液透析出来，即获得乳白色胶束溶液。

本实施例制备的空白纳米粒的透射电镜图见图1，空白纳米粒的粒径分布图见图2。

实施例3：竹红菌乙素纳米粒的制备

称取聚合物PEG-PLA27mg，称取聚合物folate-PEG-PLA3mg,使带叶酸的聚合物比率占总聚合物的10％，在避光条件下，准确称量竹红菌乙素(HB)1mg。分别用1ml及1ml的有机溶剂四氢呋喃将准确称取的HB及高分子聚合物溶解，振动直至完全溶解，后将两者混合。在30-40W功率的超声下超声2-3min，使药物有机溶液与聚合物有机溶液混合均匀，从而配制出浓度均一的药物聚合物有机溶液。在50ml的烧杯中加入20ml水，在一定速度磁力搅拌速度(磁力搅拌器2档，约660rpm/min)的情况下，以25滴/min的速度逐滴将有机溶液滴入纯水中，滴完后继续搅拌2h中，防止胶束粘连，4℃静置过夜。将制备好的胶束溶液转移至透析袋内，放入盛有1L水的烧杯中进行透析，在1h、5h、8h、12h、24h、48h及72h换水，将有机溶液透析出来，即得竹红菌乙素纳米粒。

本实施例制备的竹红菌乙素纳米粒的透射电镜图见图3，竹红菌乙素纳米粒的粒径分布图见图4。

实施例4：竹红菌乙素纳米粒的制备

称取聚合物PEG-PLA 30mg,溶解于1.4ml的丙酮溶液中，使其充分溶解。在避光条件下，准确称量竹红菌乙素(HB)10mg，用丙酮将药物于5ml的容量瓶里定容，配置2mg/ml的竹红菌乙素的丙酮溶液。取0.1ml竹红菌乙素的丙酮溶液，与聚合物溶液混合，在30-40W功率的超声下超声2-3min，使药物有机溶液与聚合物有机溶液混合均匀，从而配制出浓度均一的药物聚合物有机溶液。在50ml的烧杯中加入20ml水，在一定速度磁力搅拌的情况下，以20-30滴/min的速度逐滴将有机溶液滴入纯水中，滴完后继续搅拌3h中，防止胶束粘连，4℃静置过夜。将制备好的胶束溶液转移至透析袋内，放入盛有1L水的烧杯中进行透析，在1h、5h、8h、12h、24h、48h及72h换水，将有机溶液透析出来。透射电镜可将均一的纳米粒。

Claims (4)

1.一种竹红菌乙素纳米粒的制备方法，其特征在于，步骤如下：

(1)将载体聚合物用丙酮或四氢呋喃溶解，制成浓度为10-20mg/ml的溶液A；所述载体聚合物为聚乙二醇-聚乳酸或聚乙二醇-聚乳酸和叶酸-聚乙二醇-聚乳酸的混合聚合物；混合聚合物中，叶酸-聚乙二醇-聚乳酸的质量百分数为8-12％；

(2)将竹红菌乙素用丙酮或四氢呋喃溶解，制成浓度为1-2mg/ml的溶液B；

(3)将溶液A和溶液B按体积比为(1-14):1混合均匀，制成药物聚合物有机溶液；

(4)在搅拌条件下将步骤(3)制备的药物聚合物有机溶液滴加到水中，滴加速度为20-30滴/分钟，药物聚合物有机溶液与水的体积比为1:(10-30)，在4℃条件下静置12-24h，制得胶束溶液；搅拌采用磁力搅拌，搅拌速度为300-1200rpm/min；

(5)将胶束溶液转移至透析袋中，将透析袋置于水中进行透析，将有机溶液透析出来，即得竹红菌乙素纳米粒。

2.如权利要求1所述的竹红菌乙素纳米粒的制备方法，其特征在于，聚乙二醇-聚乳酸的分子量为15000-20000。

3.如权利要求1所述的竹红菌乙素纳米粒的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，透析袋的截留分子量为3500KDa。

4.权利要求1至3任一项所述的制备方法制备得到的竹红菌素纳米粒，其特征在于，纳米粒直径为50-200nm，成均匀球形。