CN106551904A

CN106551904A - 靶向肿瘤的声、光动力载药纳米胶束及其制备方法和用途

Info

Publication number: CN106551904A
Application number: CN201510601274.0A
Authority: CN
Inventors: 张宁; 王银松; 刘洋; 万国运
Original assignee: Tianjin Medical University
Current assignee: Tianjin Medical University
Priority date: 2015-09-18
Filing date: 2015-09-18
Publication date: 2017-04-05

Abstract

本发明涉及一种靶向肿瘤的声、光动力载药纳米胶束及其制备方法和用途。载药纳米胶束的结构是卟啉类化合物与蒽环类化疗药物通过π‑π共轭作用形成纳米复合物，具有聚氧乙烯(PEO)或聚乙二醇(PEG)亲水嵌段的两亲性嵌段共聚物通过疏水作用包裹纳米复合物形成亲水外壳。该载药纳米胶束呈规则球状形态、分布均匀、性质稳定、载药量高，能够靶向输送药物至肿瘤病灶并有效富集于肿瘤组织，在超声(光照)下能显著增强蒽环类化疗药物对肿瘤的治疗作用，并有效逆转肿瘤耐药。本发明在实现声(光)动力疗法与化疗联合治疗肿瘤方面具有广阔的临床应用前景。

Description

靶向肿瘤的声、光动力载药纳米胶束及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及一种靶向肿瘤的声、光动力载药纳米胶束及其制备方法和用途。具体说是以含聚氧乙烯(PEO)或聚乙二醇(PEG)外壳的聚合物纳米胶束为载体，通过对卟啉类声、光敏剂与蒽环类化疗药物的有效共载、肿瘤靶向递送、可控释放，以及声(或光)动力治疗与化疗的联合，实现对肿瘤治疗的协同作用，属于医药技术领域。

背景技术

恶性肿瘤是世界范围内威胁人类健康与生命的最为严重的疾病之一。目前，传统的治疗方法如手术治疗、化疗、放疗等对恶性肿瘤的治疗并没取得实质性进展，特别是对中晚期肿瘤患者，传统方法带来的毒副作用可能会加速患者病情的恶化与死亡。因此，一些新的治疗方法如生物疗法、光动力学以及声动力学疗法越来越被广泛关注，并且有一些已经在临床治疗上取得了显著的效果。

光动力疗法(photo-dynamic therapy，PDT)是二十世纪80年代新发展起来的一种肿瘤治疗新方法，光敏药物(光敏剂)进入体内，富集于病灶后，在匹配吸收波长的激光作用下，生成活性很强的单线态氧(^—O₂)，产生细胞毒性作用，进而导致细胞受损乃至死亡。由于光动力学治疗对靶组织及损伤程度都具有选择性，与手术、化疗、放疗等常规治疗手段相比，可减少对正常组织的损伤，目前已经用于临床肿瘤的辅助治疗，以提高传统治疗方法的疗效。然而，光动力学治疗面临以下问题：第一、大部分光敏剂(如卟啉类)的激发波长小于700nm，对皮肤与组织的穿透深度仅有几个毫米，只能治疗少数浅表或很局限的肿瘤，其在临床上的广泛应用受到极大限制；第二、光敏剂在正常组织内的代谢慢，易发生光毒反应，用药后需避光一个月，其应用受到限制；第三、光动力治疗往往需要介入手段，增加了病人的痛苦与危险。

早在1989年，日本科学家Umemura S首次报道利用超声波可激活光敏剂血卟啉的抗肿瘤作用，定义为声动力学疗法(Sonodynamic therapy，SDT)，并将该类光敏剂又称之为声敏剂。SDT是利用超声波激活进入人体的声敏剂，产生单线态氧和自由基，诱导肿瘤细胞凋亡，加之超声产生的热效应、机械效应与空化效应，表现出显著的协同增效的抗肿瘤作用。和PDT相比，SDT治疗肿瘤具有以下优势：第一、可造成细胞多靶点的损伤，存在促细胞多种死亡模式，如细胞凋亡和自噬；第二、肿瘤细胞对超声的敏感性显著强于正常细胞，并且声敏剂对肿瘤病灶具有一定的选择性，有利于特异性地杀伤肿瘤。第三、超声的可聚焦性、穿透性和照射部位的选择性，对治疗肿瘤特别是深部肿瘤有较强的靶向性和安全性。第四、利用超声波激活可大大降低光敏剂的光毒性；第五、设备简单、操作方便、应用范围广，可针对不同深度、不同部位的肿瘤进行治疗。

将PDT、SDT与传统疗法如化疗联用具有显著协同增效的抗肿瘤作用。越来越多的研究显示多功能纳米载体在联合这些治疗手段方面具有独特优势。多功能纳米载体是指在纳米体系中整合多种功能，如体内长循环、肿瘤靶向性、释药可控性以及多种治疗方法与治疗剂的整合等，以期实现对肿瘤治疗的协同增效作用，降低治疗剂的毒性。

发明内容

以含PEO或PEG的两亲性嵌段聚合物如Pluronic(PEO-PPO-PEO)或PEG-聚乳酸-聚乙醇酸嵌段共聚物(PEG-PLGA)制备的纳米胶束可高效携载疏水抗肿瘤药物、声、光敏剂及其通过分子间作用力形成的纳米复合物。该类纳米胶束能够通过高通透性和滞留效应(EPR效应)实现靶向肿瘤的体内药物输送；此外，该类纳米胶束具有PEO或PEG亲水外壳，能够与细胞膜融合，增强细胞膜的流动性，抑制耐药肿瘤细胞表面P-糖蛋白(P-gp，一种ATP依赖性药物外排泵)的功能，实现肿瘤耐药的逆转。

本发明旨在提供一种靶向肿瘤的声、光动力载药纳米胶束及其制备方法。该纳米胶束能够实现卟啉类化合物与蒽环类化疗药物的高效共载，静脉给药后能有效靶向肿瘤输送药物，而后通过超声(或光照)激活肿瘤部位的声敏剂(或光敏剂)，生成大量的单线态氧，抑制线粒体酶系统而损害细胞内呼吸，诱导肿瘤细胞凋亡；同时，超声(或光照)的作用还可促进蒽环类化疗药物在肿瘤部位的有效释放，进而产生细胞毒作用，杀死肿瘤。因此，该纳米胶束通过对卟啉类声/光敏剂与蒽环类化疗药物的共载、肿瘤靶向递送以及在肿瘤部位的可控释放，实现声(或光)动力治疗与化疗的有效联合，为临床肿瘤治疗提供了一种新的方法。

具体地，本发明涉及以下各项：

1.一种靶向肿瘤的声/光动力载药纳米胶束，所述载药纳米胶束由含聚氧乙烯(PEO)或聚乙二醇(PEG)的两亲性嵌段聚合物包裹负载卟啉类声/光敏剂与蒽环类化疗药物的纳米复合物而形成。

2. 1所述的载药纳米胶束，其中所述卟啉类声/光敏剂与蒽环类化疗药物通过π-π共轭作用形成疏水纳米复合物。

3. 1所述的载药纳米胶束，其中所述所述包裹通过疏水作用实现。

4. 1所述的载药纳米胶束，其中所述卟啉类声/光敏剂选自血卟啉、血卟啉单甲醚、二血卟啉醚、原卟啉、Photofrin卟啉低聚体混合物、苯并卟啉及其衍生物、四羟基苯基二氢卟酚、N-天门冬酰基二氢卟酚、酞菁类、金丝桃素或其组合。

5. 1所述的载药纳米胶束，其中所述蒽环类化疗药物选自阿霉素、柔红霉素、阿柔比星、表阿霉素、伊达比星、戊柔比星、米托蒽醌或其组合。

6.一种靶向肿瘤的声、光动力载药纳米胶束的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1)在有机溶剂中制备卟啉类声/光敏剂的分散体系，而后与脱盐处理的蒽环类化疗药物混合；和

2)加入含聚氧乙烯(PEO)或聚乙二醇(PEG)的两亲性嵌段聚合物，采用干燥-水合法或超微透析法制备载药纳米胶束

7. 6所述的制备方法，其中所述两亲性嵌段聚合物选自聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物Pluronic或PEG-PLGA共聚物。

8. 7所述的制备方法，其中Pluronic的分子式为HO-(CH₂CH₂O)_a-(CH(CH₃)CH₂O)_b-(CH₂CH₂O)_a-H，型号选自F-127、F-108、F-98、F-88、F-68、F-87、P-84、P-85和P-105，PEG-PLGA共聚物分子中PEG嵌段分子量为2000或5000；PLGA嵌段中聚乳酸/聚乙烯酸的比例为50:50、75:25或85:15，分子量为3000、5000、10000或30000。

9. 6所述的制备方法，其中所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿或其混合溶液。

10. 1至5任一项所述靶向肿瘤的声、光动力载药纳米胶束在制备用于治疗肿瘤，尤其是声或光动力与化疗联合治疗肿瘤的药物中的应用。

本发明提供的一种基于卟啉类声/光敏剂的载药纳米胶束，其结构是卟啉类化合物与蒽环类化疗药物通过π-π共轭作用形成纳米复合物，以含PEO或PEG的两亲性嵌段共聚物通过疏水作用包裹纳米复合物形成亲水外壳，其结构如图1所示。载药纳米胶束采用以下方法制备：在有机溶剂中采用搅拌的方法制备卟啉类化合物的分散体系，而后与脱盐处理的蒽环类化疗药物混合，通过π-π共轭作用形成纳米复合物，然后加入两亲性嵌段聚合物搅拌过夜，采用干燥-水合法或超微透析法制备载药纳米胶束。该类载药纳米胶束呈规则球状形态，粒径小于100nm，分布均匀，稳定性好。本发明可实现卟啉类声/光敏剂与蒽环类化疗药物的共同携载、靶向输送以及对恶性肿瘤的联合治疗。

具体而言，本发明提供的一种靶向肿瘤的卟啉类声/光敏剂载药纳米胶束的制备方法如下：

1)卟啉类化合物与蒽环类化疗药物纳米复合物的制备：

①将卟啉类化合物分散于有机溶剂中，严格避光条件下搅拌12h，制备得其纳米分散体系，浓度范围为1～5mg/ml。其中有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿或其混合溶液，选择何种溶剂体系主要根据卟啉类化合物的分散情况而定。

②将蒽环类化疗药物分散于甲醇中，浓度范围为1～2.5mg/ml，加入2～3倍当量的三乙胺，避光搅拌8～12h，进行脱盐处理。

③将上述两种溶液按一定卟啉类化合物/蒽环类化疗药物摩尔比混合，严格避光条件下搅拌12～24h，即得纳米复合物溶液分散体系。其中卟啉类化合物/蒽环类化疗药物摩尔比为5/1～1/1。

2)载药Pluronic纳米胶束的制备

①将两亲性高分子Pluronic(德国巴斯夫公司)溶于甲醇中，浓度为2.5～10mg/ml，搅拌5～10h。其中Pluronic为聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物，分子式为HO-(CH₂CH₂O)_a-(CH(CH₃)CH₂O)_b-(CH₂CH₂O)_a-H，型号包括F-127、F-108、F-98、F-88、F-68、F-87、P-84、P-85和P-105。

②将1)中制备的纳米复合物溶液与Pluronic溶液按比例混合，严格避光条件下搅拌8～12h，60℃下旋蒸至干，而后置于真空干燥器中干燥24h，除去残留的有机溶剂。其中纳米复合物/Pluronic的质量比为1/10～1/5。

③干燥后的样品置于70℃水浴锅里加热5～10min，得透明凝胶，再加入一定体积70℃的去离子水，搅拌30min，冷却至室温后经0.22μm滤膜过滤，即得载药纳米胶束溶液。

④将上述载药纳米胶束溶液冷冻干燥，即得红棕色载药纳米胶束的粉末。

3)载药PEG-聚乳酸-聚乙烯醇酸共聚物(PLGA)纳米胶束的制备

①将PEG-PLGA共聚物(山东济南岱罡生物材料有限公司)溶解于二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)、丙酮或其混合溶剂中，浓度为5～20mg/ml，搅拌5～10h。其中PEG-PLGA分子中PEG嵌段分子量为2000与5000；PLGA嵌段中聚乳酸/聚乙烯酸的比例为50/50、75/25与85/15，分子量为3000、5000、10000与30000。

②将1)中制备的纳米复合物溶液与PEG-PLGA溶液按比例混合，严格避光条件下搅拌8～12h，而后转入透析袋内(截留分子量14000)，用500ml去离子水透析处理24h，前3h每1h更换一次去离子水，后21h每3h换一次去离子水，透析液经0.22μm滤膜过滤，即得载药纳米胶束溶液。其中纳米复合物与PEG-PLGA的质量比范围为1/10～1/5。

③将上述载药纳米胶束溶液加入冻干保护剂后冷冻干燥，即得红棕色的载药纳米胶束粉末。其中冻干保护剂是指甘露醇、山梨醇、乳糖或葡萄糖，浓度为2％～5％。

所述的卟啉类化合物选自血卟啉、血卟啉单甲醚、二血卟啉醚、原卟啉、Photofrin卟啉低聚体混合物、苯并卟啉及其衍生物、四羟基苯基二氢卟酚、N-天门冬酰基二氢卟酚、酞菁类、金丝桃素或其组合。

所述的蒽环类化疗药物选自阿霉素、柔红霉素、阿柔比星、表阿霉素、伊达比星、戊柔比星、米托蒽醌或其组合。

所述载药纳米胶束具有较高的载药量，卟啉类化合物的载药量为8.0％～14％，蒽环类化疗药物的载药量为2.5％～5％；体外释放实验显示该载药纳米胶束能够实现两类药物的可控有序释放；细胞试验显示超声(或光照)下，该载药纳米胶束比游离药物具有更高的细胞毒性，并且能有效逆转肿瘤细胞的耐药性；小鼠体内实验显示，该载药纳米胶束能够靶向转运至肿瘤病灶并有效富集于肿瘤组织，在超声(光照)下能显著增强药物对小鼠肿瘤模型的作用，降低药物的毒副作用。

本发明靶向肿瘤的声、光动力载药纳米胶束的显著优点是：

1)所使用的两亲性嵌段共聚物具有良好的生物相容性、可生物降解性、无毒性，无免疫原性，可用于临床静脉注射。

2)制备工艺简单、条件温和、且制备成本低廉。

3)超声(或近红外光)照射后，能高效杀伤肿瘤细胞，有效逆转耐药肿瘤细胞的耐药性，其机制与抑制P-gp的功能、通过启动线粒体-凋亡信号通路诱导细胞凋亡以及有效转运蒽环类化疗药物进入细胞核有关。

4)具有显著的肿瘤靶向性，能有效滞留于肿瘤组织，6h～10h达到在肿瘤组织中的最大滞留量。

5)对肿瘤的治疗具有显著的协同增效作用，并且能够显著降低蒽环类化疗药物的心脏毒性。

因此，本发明在实现靶向肿瘤的联合治疗方面具有广阔的临床应用前景。

附图说明

图1本发明基于卟啉类声/光敏剂的载药纳米胶束的结构示意图；

图2是实施例1中血卟啉(HP)在甲醇溶液中形成的聚集体的透射电镜照片；

图3是实施例1中阿霉素/血卟啉的纳米复合物HPD的透射电镜照片；

图4是实施例1中阿霉素(DOX)、血卟啉(HP)及其纳米复合物HPD的荧光发射光谱图；

图5是实施例1中负载纳米复合物HPD的Pluronic F68纳米胶束(HPDF)的透射电镜照片；

图6是实施例1中纳米胶束HPDF的粒径分布图；

图7是实施例1中纳米胶束HPDF释药实验中释放介质的超高效液相(UPLC)色谱图；

图8实施例1中纳米胶束HPDF中DOX的体外释放曲线；

图9实施例1中纳米胶束HPDF中HP的体外释放曲线；

图10是实施例1中纳米胶束HPDF在有无超声照射(U)下对肝癌HepG2细胞生长的抑制作用；

图11是实施例1中纳米胶束HPDF在有无超声照射(U)下对肝癌PLC/PRF/5细胞生长的抑制作用；

图12是实施例1中纳米胶束HPDF在有无激光照射(R)下对耐药乳腺癌MCF-7/ADR细胞生长的抑制作用；

图13是实施例1中纳米胶束HPDF在有无超声照射(U)下进入肝癌HepG2细胞中的分布情况；

图14是实施例1中纳米胶束HPDF在有无超声照射(U)下进入肝癌PLC/PRF/5细胞中的分布情况；

图15是实施例1中纳米胶束HPDF在有无激光照射(R)下进入耐药乳腺癌MCF-7/ADR细胞中的分布情况；

图16是实施例1中纳米胶束HPDF在HepG2荷瘤小鼠体内的组织分布图；图17是实施例1中纳米胶束HPDF于不同时间点给药后在HepG2荷瘤小鼠体内的组织分布图；

图18是实施例1中纳米胶束HPF(载血卟啉的Pluronic F68纳米胶束)与HPDF结合超声照射(U)对HepG2荷瘤小鼠体内肿瘤生长的抑制曲线；图19是实施例2中原卟啉(PP)在甲醇溶液中形成的聚集体的透射电镜照片；

图20是实施例2中表阿霉素/原卟啉纳米复合物(PPE)的透射电镜照片；图21是实施例2中负载PPE的PEG-PLGA纳米胶束的扫描电镜照片；

图22是实施例2中负载PPE的PEG-PLGA纳米胶束的粒径分布图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，它们只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整，均属本发明保护范围。

实施例1

1.阿霉素/血卟啉纳米复合物(HPD)的合成

①将血卟啉(HP，美国Strem Chemicals公司)20mg分散于10ml甲醇溶液中，浓度为1mg/ml，严格避光条件下800rpm的速度搅拌12h，得HP深棕色纳米聚集体，动态激光散射法检测粒径为31.2nm，其透射电镜照片见图2。

②将阿霉素(DOX，大连美仑生物技术有限公司)5mg分散于5ml甲醇溶液中，使其浓度为1mg/ml，加入3倍当量的三乙胺在4℃、800rpm的转速下避光搅拌12h，进行脱盐处理。

③将上述DOX溶液缓慢滴加至HP溶液中，并在800rpm的转速下避光搅拌24h，得到HPD纳米复合物的甲醇分散体系，动态激光散射法检测其粒径为68.3nm。HPD纳米复合物的透射电镜照片见图3，能够明显地观察到DOX在HP纳米聚集体表面的富集。DOX、HP与HPD纳米复合物的荧光发射光谱图见图4，与相同浓度的DOX及HP相比，HPD纳米复合物出现显著的荧光淬灭现象，说明纳米复合物是DOX与HP分子间通过π-π共轭作用形成的。

2.负载纳米复合物HPD的Pluronic F68纳米胶束(HPDF)的制备

①将125mg Pluronic F68(德国巴斯夫公司)溶于甲醇溶液50ml中，浓度为2.5mg/ml，在800rpm的转速下搅拌8h；

②将HPD纳米复合物与Pluronic F68甲醇溶液混合，在800rpm转速下搅拌12h，所得的混合溶液在60℃、300rpm以及减压条件下旋干，然后置于真空干燥器中干燥24h去除残留溶剂(操作过程注意避光)；

③干燥后的样品放入70℃水浴锅里加热5min，获得透明的凝胶状样品，加入70℃的去离子水25ml进行水合处理，并在800rpm的转速下搅拌30min，冷却至室温后经孔径为0.22μm的滤膜过滤，将滤液进行冷冻干燥处理，即得HPDF纳米胶束的粉末状样品。将HPDF纳米胶束粉末样品分散于去离子水中，浓度为0.2mg/ml，检测形态结构、粒径与粒径分布。载药纳米胶束HPDF的透射电镜照片见图5，粒径分布见图6，其粒径为89.9nm，分散系数为0.122。

④将HPDF纳米胶束的粉末样品溶于甲醇溶液中，采用紫外分光光度法于490nm与395nm波长处检测DOX与HP的载药量分别为2.7％与13.0％，包封率分别为69.2％与86.7％。

3.载药纳米胶束的体外药物释放考察

将5ml浓度为0.2mg/mL HPDF纳米胶束分散液置于截留分子量为1000Da的透析袋(美国Millipore公司)中，分别以50ml pH 5.8,6.5和7.4的磷酸盐缓冲溶液(PBS)为释放介质，37℃，100rpm避光振荡，在规定时间点2,4,8,12,24,36,48,60和72h取释放介质400μl，并补充等体积的新鲜介质。对所取的释放介质进行超高效液相色谱(UPLC,Waters)分析，测定药物浓度，绘制释放曲线。UPLC的色谱条件如下：C18色谱柱，(50mm×2.1mm,1.7μm,Waters)；柱温30℃；流动相为甲醇:乙腈:PBS(pH 4.0)＝13:19:68(v/v)；流速0.2ml/min；检测波长λ＝490nm；进样体积：2μl。药物释放百分率按照以下公式进行计算：释放百分率＝(药物释放量/药物总投入量)×100％

UPLC色谱图如图7，血卟啉(HP)与阿霉素(DOX)出峰时间分别为1.75与3.96min，说明该色谱条件能够实现HP与DOX的完全分离，可用于其含量的检测。DOX与HP在不同pH释放介质中的释放曲线分别如图8与图9，DOX呈现显著的pH敏感性，在pH 5.8与6.5条件下的释放速度显著快于pH 7.4，有利于胞内释药；HP的释放在12h内没有明显的pH敏感性，12h后在pH 7.4与pH 5.8的条件下的释放快于pH 6.5。

4.载药纳米胶束HPDF在超声照射下对肝癌HepG2与PLC/PRF/5细胞(美国ATCC)的毒性

将指数生长期的肝癌细胞以6×10³个/孔接种于96孔培养板中，置37℃，5％CO₂培养箱中培养48h，倾去培养基，加入200μL新鲜培养基，并按以下分组：不同剂量的游离DOX组、不同药物剂量的HPDF加药组、不同药物剂量的HPDF加药+超声照射组，其中超声照射在加药后1h进行，照射频率为1MHz，强度为1.5W/cm²，照射时间为30s。继续培养48h后向每孔加入10μl CCK8溶液，在培养箱中孵育4h，而后用酶标仪在450nm处检测光密度值(OD值)吸度，设对照无处理孔，按照下式计算细胞存活率；

存活率＝(实验孔OD值/对照孔OD值)×100％

肝癌HepG2细胞生存曲线如图10，利用IC₅₀计算软件得到IC₅₀。结果显示，游离DOX,HPDF给药及HPDF给药+超声照射组的IC₅₀值分别为0.87,0.58与0.23μg/ml；肝癌PLC/PRF/5细胞生存曲线如图11，游离DOX,HPDF给药及HPDF给药+超声照射组的IC₅₀值分别为1.95,1.12与0.18μg/ml。以上数据说明HPDF给药结合超声治疗可显著增加化疗敏感性，有效降低化疗药物DOX的剂量。

5.载药纳米胶束HPDF在激光照射下对耐药乳腺癌MCF-7/ADR细胞(中国科学院细胞库)的毒性

将指数生长期的MCF-7/ADR细胞以6×10³个/孔接种于96孔培养板中，置37℃，5％CO₂培养箱中培养48h，倾去培养基，加入200μL新鲜培养基，并按以下分组：不同剂量的游离DOX组、不同药物剂量的HPDF加药组、不同药物剂量的HPDF加药+激光照射组，其中激光照射在加药后1h进行，照射波长为633nm，得到功率为100mW/cm²的光斑，光束均匀垂直照射到96孔培养板上，光源与培养板的距离为5cm，照射时间为10s。继续培养48h后向每孔加入10μl CCK8溶液，在培养箱中孵育4h，而后用酶标仪在450nm处检测光密度值(OD值)吸度，设对照无处理孔，按照下式计算细胞存活率；

存活率＝(实验孔OD值/对照孔OD值)×100％

耐药乳腺癌MCF-7/ADR细胞生存曲线如图12，游离DOX,HPDF给药及HPDF给药+激光照射组的IC₅₀值分别为60.5,12.1与2.03μg/ml，可见经HPDF给药结合激光照射治疗后DOX的IC₅₀值较游离DOX给药组降低了近30倍，有效逆转了耐药细胞的耐药性。

6.纳米胶束HPDF在肝癌HepG2与PLC/PRF/5细胞以及耐药乳腺癌MCF-7/ADR细胞中的蓄积与分布

将肝癌HepG2,PLC/PRF/5或耐药乳腺癌MCF-7/ADR细胞培养后分别接种于玻璃底细胞培养皿中，细胞浓度约为5×10⁴细胞/ml，对每种细胞进行分组：游离DOX组、HPDF加药组与HPDF加药+超声(或激光)照射组，每组的DOX剂量为5μg/ml，37℃孵育1h后进行超声或激光照射治疗，继续培养4h后弃去培养液，用冷PBS液洗3次，3.7％多聚甲醛固定15min，然后用激光共聚焦显微镜观察DOX自发红色荧光在各种细胞中的蓄积情况及分布。

HepG2细胞的激光共聚焦照片如图13，纳米胶束HPDF给药及其经超声照射后均能有效携载DOX进入细胞核发挥作用。PLC/PRF/5细胞的激光共聚焦照片如图14，纳米胶束HPDF给药结合超声照射后显著增强了DOX的入胞与入核能力，有利于更好地发挥其抗肿瘤作用。MCF-7/ADR细胞的激光共聚焦照片如图15，由于细胞的耐药，游离DOX很难进入细胞，而纳米胶束HPDF给药及其经激光照射后能够有效携载DOX入胞，从而高效地逆转了MCF-7/ADR细胞的耐药。

7.HPDF在Balb/c裸鼠(北京维通利华实验动物技术有限公司代理)体内的组织分布

①HPDF的荧光标记：取近红外荧光染料Cy5.5，在合成阿霉素/血卟啉纳米复合物HPD的过程中定量加入，然后按照制备载药纳米胶束HPDF的步骤制备荧光标记的纳米胶束HPDF-Cy5.5。

②HepG2裸鼠肝癌模型：对数生长期的HepG2细胞经0.25％胰酶消化，1000rpm转速常温离心10min，弃去上清液，以PBS离心洗涤2次；计算细胞数，调整细胞浓度至5×10⁷/ml，将细胞悬浮于无血清DMEM培养液中，制成细胞悬液。然后用注射器抽取细胞悬液200μl，接种于裸鼠皮下，为第一代荷瘤裸鼠。当经细胞接种成功的移植瘤的直径长至约1cm，拉颈处死传代鼠，在无菌条件下，解剖切取适当大小的肿瘤组织，立即放入无血清DMEM中，剪碎肿瘤组织，去除脂肪和坏死肿瘤组织，并用无血清DMEM洗涤，将其剪成1mm³大小的瘤组织块待接种用。将要接种的裸鼠左侧鼠鼷部皮肤进行碘酊和75％乙醇消毒，然后用消毒后的剪刀剪一小口，并用无菌镊夹取上述肿瘤组织块，沿切口接种于皮下，最后用75％乙醇消毒皮肤切口。对第2代的荷瘤小鼠用于以下实验。

③组织分布观察1：将2只荷瘤裸鼠通过尾静脉注射Cy5.5与HPDF-Cy5.5，荧光剂量为0.4μg/g，1只正常裸鼠尾静脉注射相同荧光剂量的HPDF-Cy5.5，并于1,2,4,6,8和24h时间点，通过小动物活体成像仪观察HPDF-Cy5.5在小鼠各组织脏器中的分布。活体成像照片如图16，游离Cy5.5未表现出在肿瘤病灶的特异性蓄积，并且能较快代谢消除；HPDF-Cy5.5在正常裸鼠体内主要经膀胱排出体外，说明该载药纳米胶束能够经过肾脏代谢；HPDF-Cy5.5在荷瘤裸鼠体内于4h开始蓄积于肿瘤病灶，并于6-8h表现出在肿瘤组织中的最大蓄积荧光强度，24h后只在肿瘤部位观察到Cy5.5的荧光信号，说明载药纳米胶束HPDF具有很强的肿瘤靶向及滞留性。

④组织分布观察2：将5只荷瘤裸鼠在不同时间点通过尾静脉注射载药纳米胶束HPDF-Cy5.5，荧光剂量为0.4μg/g，在对应于给药后2,4,6,8,和10h时，通过小动物活体成像仪观察HPDF-Cy5.5在5只荷瘤裸鼠体内的组织分布，比较各时间点载药纳米胶束在肿瘤组织中的蓄积量。活体成像照片(图17)显示6-8h时载药纳米胶束HPDF在荷瘤裸鼠肿瘤组织中的荧光强度最大，因此在体内抑瘤实验中的超声照射初步定在HPDF静脉注射给药后6h进行。

8.载药纳米胶束HPDF的体内抑瘤作用评价

将肿瘤接种2周后的HepG2荷瘤小鼠随机分为4组(8只小鼠/组)：对照组，注射200μl生理盐水；游离阿霉素(DOX)给药组，DOX剂量为3mg/kg；HPDF给药组，DOX剂量为3mg/kg，HP剂量为14mg/kg；HPDF给药+超声照射组，DOX剂量为3mg/kg，HP剂量为14mg/kg。尾静脉给药，隔2天给药1次，连续给药4次，在每次静脉给药6h后进行超声照射(多功能超声治疗系统，由超声驱动与功率放大器(型号AG1020,T&C Power Conversion公司，美国)及自制超声换能器组成),超声频率为5MHz，超声照射时间为10min。每天用游标卡尺测量肿瘤的长径(a)及宽径(b)，并按照公式(V＝ab²/2)计算肿瘤体积，并计算肿瘤相对体积(V/V₀)，绘制肿瘤生长曲线。肿瘤生长曲线如图18，HPDF给药+超声照射组表现出对肿瘤生长较强的抑制作用，显著强于游离DOX给药组及HPF给药+超声照射组，说明HPDF纳米胶束能够有效联合声动力治疗与化疗，表现出显著的协同作用。

实施例2

1.表阿霉素/原卟啉纳米复合物(PPE)的合成

①将原卟啉IX(PP，北京百灵威科技有限公司)25mg分散于10ml甲醇溶液中，浓度为2.5mg/ml，严格避光条件下800rpm的速度搅拌12h，得深棕色PP纳米聚集体，其透射电镜照片见图19。

②将表阿霉素(EPB，大连美仑生物技术有限公司)10mg分散于5ml甲醇溶液中，使其浓度为2mg/ml，加入3倍当量的三乙胺在4℃、800rpm的转速下避光搅拌12h，进行脱盐处理。

③将上述EPB溶液缓慢滴加至PP溶液中，并在800rpm的转速下避光搅拌24h，得到PPE纳米复合物的甲醇分散体系，动态激光散射法检测粒径为40.6nm。PPE纳米复合物的透射电镜照片见图20。

2.负载纳米复合物PPE的PEG-PLGA纳米胶束的制备

①将PEG-PLGA共聚物(PEG分子量为2000，PLGA分子量为10000，聚乳酸/聚乙烯酸的比例为50/50，山东济南岱罡生物材料有限公司)175mg溶于15ml二甲基亚砜(DMSO)溶液中，磁力搅拌8h，转速为800rpm。

②将上述纳米复合物PPE甲醇溶液缓慢滴加至PEG-PLGA的DMSO溶液中，严格避光条件下搅拌12h，而后转入透析袋内(截留分子量14000)，用500ml去离子水透析处理24h，前3h每1h更换一次去离子水，后21h每3h换一次去离子水，透析液经0.22μm滤膜过滤，即得载药纳米胶束溶液。

③将上述载药纳米胶束溶液加入2％甘露醇(v/v，美国Sigma)，充分混匀后冷冻干燥，即得红棕色的载药纳米胶束粉末。将载药纳米胶束粉末样品分散于去离子水中，浓度为0.2mg/ml，检测形态结构、粒径与粒径分布。载药纳米胶束HPDF的透射电镜照片见图21，粒径分布见图22，其粒径为100.3nm，分散系数为0.118。

④将载药纳米胶束的粉末样品溶于甲醇溶液中，采用紫外分光光度法于480nm与408nm波长处检测EPB与PP的载药量分别为4.3％与12.1％，包封率分别为75.3％与84.6％。

实施例3

1.柔红霉素/金丝桃素纳米复合物的合成

①将金丝桃素(北京百灵威科技有限公司)25mg分散于10ml甲醇中，浓度为2.5mg/ml，严格避光条件下800rpm的速度搅拌12h备用。

②将柔红霉素(大连美仑生物技术有限公司)10mg分散于5ml甲醇溶液中，使其浓度为2mg/ml，加入3倍当量的三乙胺在4℃、800rpm的转速下避光搅拌12h，进行脱盐处理。

③将上述金丝桃素甲醇溶液滴加至柔红霉素溶液中，并在800rpm的转速下避光搅拌24h，得到纳米复合物的甲醇分散体系，动态激光散射法检测粒径为35.7nm。

2.载柔红霉素/金丝桃素纳米复合物的Pluronic F127纳米胶束的制备

①将150mg Pluronic F127(德国巴斯夫公司)溶于甲醇溶液50ml中，浓度为3mg/ml，在800rpm的转速下搅拌8h；

②将上述纳米复合物与Pluronic F127甲醇溶液混合，在800rpm转速下搅拌12h，所得的混合溶液在60℃、300rpm以及减压条件下旋干，然后置于真空干燥器中干燥24h去除残留溶剂(操作过程注意避光)；

③干燥后的样品放入70℃水浴锅里加热5min，获得透明的凝胶状样品，加入70℃的去离子水30ml进行水合处理，并在800rpm的转速下搅拌30min，冷却至室温后经孔径为0.22μm的滤膜过滤，将滤液进行冷冻干燥处理，即得载药纳米胶束的粉末状样品。将载药纳米胶束粉末样品分散于去离子水中，浓度为0.2mg/ml，动态激光散射法检测其粒径为74.5nm，分散系数为0.108。

实施例4

1.米托蒽醌/血卟啉甲醚复合物的合成

①将血卟啉甲醚(北京百灵威科技有限公司)20mg分散于10ml甲醇溶液中，浓度为2mg/ml，严格避光条件下800rpm的速度搅拌12h备用。

②将米托蒽醌(北京百灵威科技有限公司)10mg分散于10ml甲醇溶液中，使其浓度为1mg/ml，加入3倍当量的三乙胺在4℃、800rpm的转速下避光搅拌12h，进行脱盐处理。

③将上述米托蒽醌溶液滴加至血卟啉甲醚甲醇溶液中，并在800rpm的转速下避光搅拌24h，得到纳米复合物的甲醇分散体系，动态激光散射法检测其粒径为58.9nm。

2.负载米托蒽醌/血卟啉甲醚复合物的Pluronic F108纳米胶束的制备

①将125mg Pluronic F108溶于甲醇溶液50ml中，在800rpm的转速下搅拌8h；

②将上述纳米复合物与Pluronic F108(德国巴斯夫公司)甲醇溶液混合，在800rpm转速下搅拌12h，所得的混合溶液在60℃、300rpm以及减压条件下旋干，然后置于真空干燥器中干燥24h去除残留溶剂(操作过程注意避光)；

③干燥后的样品放入70℃水浴锅里加热5min，获得透明的凝胶状样品，加入70℃的去离子水25ml进行水合处理，并在800rpm的转速下搅拌30min，冷却至室温后经孔径为0.22μm的滤膜过滤，将滤液进行冷冻干燥处理，即得载药纳米胶束的粉末状样品。将载药纳米胶束粉末样品分散于去离子水中，浓度为0.2mg/ml，动态激光散射法检测其粒径为90.4nm，分散系数为0.135。

实施例2,3与4中载药纳米胶束的体外药物释放、细胞毒性、体内抑瘤效果等实验与实施例1中数据相仿，在此不重复叙述。

Claims

2.权利要求1所述的载药纳米胶束，其中所述卟啉类声/光敏剂与蒽环类化疗药物通过π-π共轭作用形成疏水纳米复合物。

3.权利要求1所述的载药纳米胶束，其中所述包裹通过疏水作用实现。

4.权利要求1所述的载药纳米胶束，其中所述卟啉类声/光敏剂选自血卟啉、血卟啉单甲醚、二血卟啉醚、原卟啉、Photofrin卟啉低聚体混合物、苯并卟啉及其衍生物、四羟基苯基二氢卟酚、N-天门冬酰基二氢卟酚、酞菁类、金丝桃素或其组合。

5.权利要求1所述的载药纳米胶束，其中所述蒽环类化疗药物选自阿霉素、柔红霉素、阿柔比星、表阿霉素、伊达比星、戊柔比星、米托蒽醌或其组合。

2)加入含聚氧乙烯(PEO)或聚乙二醇(PEG)的两亲性嵌段聚合物，采用干燥-水合法或超微透析法制备载药纳米胶束。

7.权利要求6所述的制备方法，其中所述两亲性嵌段聚合物选自聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物Pluronic或PEG-PLGA共聚物。

8.权利要求7所述的制备方法，其中Pluronic的分子式为HO-(CH₂CH₂O)_a-(CH(CH₃)CH₂O)_b-(CH₂CH₂O)_a-H，型号选自F-127、F-108、F-98、F-88、F-68、F-87、P-84、P-85和P-105；PEG-PLGA共聚物分子中PEG嵌段分子量为2000或5000，PLGA嵌段中聚乳酸/聚乙烯酸的比例为50:50、75:25或85:15，分子量为3000、5000、10000或30000。

9.权利要求6所述的制备方法，其中所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿或其混合溶液。

10.权利要求1至5任一项所述靶向肿瘤的声、光动力载药纳米胶束在制备用于治疗肿瘤，尤其是声或光动力与化疗联合治疗肿瘤的药物中的应用。