CN107303388B - 一种基于近红外染料-透明质酸复合物的诊断治疗制剂 - Google Patents
一种基于近红外染料-透明质酸复合物的诊断治疗制剂 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107303388B CN107303388B CN201610232756.8A CN201610232756A CN107303388B CN 107303388 B CN107303388 B CN 107303388B CN 201610232756 A CN201610232756 A CN 201610232756A CN 107303388 B CN107303388 B CN 107303388B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hyaluronic acid
- infrared
- preparation
- treatment
- imaging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920002674 hyaluronan Polymers 0.000 title claims abstract description 50
- 229960003160 hyaluronic acid Drugs 0.000 title claims abstract description 50
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 title claims description 12
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000000799 fluorescence microscopy Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000007626 photothermal therapy Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000013170 computed tomography imaging Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 46
- KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N (2S,3S,4S,5R,6R)-6-[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-Acetamido-2-[(2S,3S,4R,5R,6R)-6-[(2R,3R,4R,5S,6R)-3-acetamido-2,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylic acid Chemical compound CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O3)C(O)=O)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](C(O)=O)O1 KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N 0.000 claims description 27
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 27
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 claims description 13
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 11
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims description 9
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- WTWWXOGTJWMJHI-UHFFFAOYSA-N perflubron Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)Br WTWWXOGTJWMJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000001718 carbodiimides Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 3
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 claims description 3
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 claims description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 claims 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 5
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000010976 amide bond formation reaction Methods 0.000 claims 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 abstract description 46
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 10
- 230000008685 targeting Effects 0.000 abstract description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 8
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 abstract description 7
- 230000002147 killing effect Effects 0.000 abstract description 4
- 210000004881 tumor cell Anatomy 0.000 abstract description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 abstract 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 20
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 18
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 18
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 18
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 238000011580 nude mouse model Methods 0.000 description 13
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 12
- 241000699660 Mus musculus Species 0.000 description 11
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 229940124597 therapeutic agent Drugs 0.000 description 7
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 6
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 5
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 5
- 101000868273 Homo sapiens CD44 antigen Proteins 0.000 description 4
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 4
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 206010009944 Colon cancer Diseases 0.000 description 3
- BQRGNLJZBFXNCZ-UHFFFAOYSA-N calcein am Chemical compound O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC(CN(CC(=O)OCOC(C)=O)CC(=O)OCOC(C)=O)=C(OC(C)=O)C=C1OC1=C2C=C(CN(CC(=O)OCOC(C)=O)CC(=O)OCOC(=O)C)C(OC(C)=O)=C1 BQRGNLJZBFXNCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 208000029742 colonic neoplasm Diseases 0.000 description 3
- 239000000032 diagnostic agent Substances 0.000 description 3
- 229940039227 diagnostic agent Drugs 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 3
- NSFSLUUZQIAOOX-LDCXZXNSSA-N pheophorbide a Chemical compound N1C(C=C2[C@H]([C@H](CCC(O)=O)C(=N2)C2=C3NC(=C4)C(C)=C3C(=O)[C@@H]2C(=O)OC)C)=C(C)C(C=C)=C1C=C1C(C)=C(CC)C4=N1 NSFSLUUZQIAOOX-LDCXZXNSSA-N 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- FDKRLXBXYZKWRZ-UWJYYQICSA-N 3-[(21S,22S)-16-ethenyl-11-ethyl-4-hydroxy-12,17,21,26-tetramethyl-7,23,24,25-tetrazahexacyclo[18.2.1.15,8.110,13.115,18.02,6]hexacosa-1,4,6,8(26),9,11,13(25),14,16,18(24),19-undecaen-22-yl]propanoic acid Chemical compound CCC1=C(C2=NC1=CC3=C(C4=C(CC(=C5[C@H]([C@@H](C(=CC6=NC(=C2)C(=C6C)C=C)N5)C)CCC(=O)O)C4=N3)O)C)C FDKRLXBXYZKWRZ-UWJYYQICSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 238000004847 absorption spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 239000012216 imaging agent Substances 0.000 description 2
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- GDIYMWAMJKRXRE-UHFFFAOYSA-N (2z)-2-[(2e)-2-[2-chloro-3-[(z)-2-(1,3,3-trimethylindol-1-ium-2-yl)ethenyl]cyclohex-2-en-1-ylidene]ethylidene]-1,3,3-trimethylindole Chemical compound CC1(C)C2=CC=CC=C2N(C)C1=CC=C1C(Cl)=C(C=CC=2C(C3=CC=CC=C3[N+]=2C)(C)C)CCC1 GDIYMWAMJKRXRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- BFMYDTVEBKDAKJ-UHFFFAOYSA-L disodium;(2',7'-dibromo-3',6'-dioxido-3-oxospiro[2-benzofuran-1,9'-xanthene]-4'-yl)mercury;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Na+].O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC(Br)=C([O-])C([Hg])=C1OC1=C2C=C(Br)C([O-])=C1 BFMYDTVEBKDAKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000012137 double-staining Methods 0.000 description 1
- 238000013399 early diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000002695 general anesthesia Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 229960004657 indocyanine green Drugs 0.000 description 1
- MOFVSTNWEDAEEK-UHFFFAOYSA-M indocyanine green Chemical compound [Na+].[O-]S(=O)(=O)CCCCN1C2=CC=C3C=CC=CC3=C2C(C)(C)C1=CC=CC=CC=CC1=[N+](CCCCS([O-])(=O)=O)C2=CC=C(C=CC=C3)C3=C2C1(C)C MOFVSTNWEDAEEK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 1
- 231100001252 long-term toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000012567 medical material Substances 0.000 description 1
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- -1 oleic acid modified gold Chemical class 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000036407 pain Effects 0.000 description 1
- 238000001126 phototherapy Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000002603 single-photon emission computed tomography Methods 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 238000002626 targeted therapy Methods 0.000 description 1
- ANRHNWWPFJCPAZ-UHFFFAOYSA-M thionine Chemical compound [Cl-].C1=CC(N)=CC2=[S+]C3=CC(N)=CC=C3N=C21 ANRHNWWPFJCPAZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K41/00—Medicinal preparations obtained by treating materials with wave energy or particle radiation ; Therapies using these preparations
- A61K41/0057—Photodynamic therapy with a photosensitizer, i.e. agent able to produce reactive oxygen species upon exposure to light or radiation, e.g. UV or visible light; photocleavage of nucleic acids with an agent
- A61K41/0076—PDT with expanded (metallo)porphyrins, i.e. having more than 20 ring atoms, e.g. texaphyrins, sapphyrins, hexaphyrins, pentaphyrins, porphocyanines
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K41/00—Medicinal preparations obtained by treating materials with wave energy or particle radiation ; Therapies using these preparations
- A61K41/0057—Photodynamic therapy with a photosensitizer, i.e. agent able to produce reactive oxygen species upon exposure to light or radiation, e.g. UV or visible light; photocleavage of nucleic acids with an agent
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K49/00—Preparations for testing in vivo
- A61K49/001—Preparation for luminescence or biological staining
- A61K49/0013—Luminescence
- A61K49/0017—Fluorescence in vivo
- A61K49/0019—Fluorescence in vivo characterised by the fluorescent group, e.g. oligomeric, polymeric or dendritic molecules
- A61K49/0021—Fluorescence in vivo characterised by the fluorescent group, e.g. oligomeric, polymeric or dendritic molecules the fluorescent group being a small organic molecule
- A61K49/0032—Methine dyes, e.g. cyanine dyes
- A61K49/0034—Indocyanine green, i.e. ICG, cardiogreen
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K49/00—Preparations for testing in vivo
- A61K49/001—Preparation for luminescence or biological staining
- A61K49/0013—Luminescence
- A61K49/0017—Fluorescence in vivo
- A61K49/0019—Fluorescence in vivo characterised by the fluorescent group, e.g. oligomeric, polymeric or dendritic molecules
- A61K49/0021—Fluorescence in vivo characterised by the fluorescent group, e.g. oligomeric, polymeric or dendritic molecules the fluorescent group being a small organic molecule
- A61K49/0036—Porphyrins
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K49/00—Preparations for testing in vivo
- A61K49/04—X-ray contrast preparations
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K49/00—Preparations for testing in vivo
- A61K49/04—X-ray contrast preparations
- A61K49/0433—X-ray contrast preparations containing an organic halogenated X-ray contrast-enhancing agent
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于近红外染料‑透明质酸复合物的诊断治疗制剂，该制剂具有肿瘤靶向的多模态成像功能和光热治疗效果。该材料结合了X线计算机断层扫描(CT成像)、近红外荧光成像和光声成像的优点，实时监测药物输送的同时，通过近红外激光照射产生的能量，提高肿瘤组织的温度，从而对肿瘤细胞形成杀伤、发挥光热治疗的作用，实现只用一种复合制剂就可同时实现诊断和治疗两种功能，从而减少中间环节，大大提高诊治效率。此外，该纳米诊断治疗制剂生物安全性高，肿瘤靶向性好、正常组织滞留低，所述纳米诊断治疗制剂制备方法简单、绿色、成本低，将其用于肿瘤的成像和光热治疗具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于近红外染料-透明质酸复合物的诊断治疗制剂及其制备方法。
背景技术
在传统临床应用中，诊断和治疗往往是两个独立的过程，用于诊断和治疗的药物也是独立的。患者一般需要接受两次过程：先诊断后治疗，而且中间间隔时间长，往往贻误了疾病治疗的最佳时间。此外，用于诊断和治疗的药物往往对患者具有一定的副作用，分两次用药会给患者增加不必要的痛苦和危险。为了解决这个问题，近年来科研人员将诊断和治疗连个过程结合在一起，一次用药就可以完成从诊断到治疗的全过程，大大提高了疾病治疗的效率。
光热治疗作为一种高温治疗方案，通过近红外光照射光热吸收材料达到治疗效果。由于其高选择性和无创性，近年来引起了越来越多的关注。但是要达到安全、有效的光热治疗效果，光热材料需要兼具低毒性、高肿瘤靶向性和在正常器官滞留少的特点。此外，选择合适的光照波长和恰当的治疗时间、检测治疗过程中光热材料在体内的分布情况以及评估光热治疗后的治疗效果也同样重要。因此，兼具成像功能和光热治疗效果的诊疗材料成为了完成这一使命的不二选择。
X线计算机断层扫描(CT成像)因其对组织结构的高分辨率和兴趣组织的三维成像效果而成为当下最可靠的的诊断工具之一。然而，其低灵敏性却限制了它的应用。相较于X线计算机断层扫描，近红外荧光成像对于表浅肿瘤的成像有更高的灵敏性，但有时其成像效果的可靠性却可能会因为其在复杂生物环境中发生的荧光淬灭而受到影响。而光声成像，作为一种新型的成像手段，则是通过测量生物组织对激光脉冲吸收所产生的的超声波工作的。凭借其对于照射波长的选择性和对超声波的高分辨性，光声成像成为一种对深层组织的结构进行显像的卓有成效的手段。但是，光声成像却很难对全身进行显像。各种成像手段在拥有各自优点的同时又都有自身的限制，而多模态成像则因为可以为疾病的诊断提供更全面的信息而在生物医药领域引起了越来越多的关注。因此，将X线计算机断层扫描(CT成像)、近红外荧光成像和光声成像相结合可以更准确得定位肿瘤组织进而提高光热治疗的效果。
目前，许多近红外吸收的材料被开发为光热材料应用于光热治疗，比如吲哚菁绿、聚苯胺、聚吡咯、碳纳米材料、半导体纳米粒子和一些其他的金属纳米粒子(金、银、铂)。然而，这些光热材料中的大部分或是在生物体内不可降解，或是药动性很差，或是有潜在的长期毒性的风险，因此它们在临床上的应用受到了极大的限制。因此，在生物体内可降解的、低毒性的、有良好药动学特性的、高肿瘤富集性的并且可被实时观测的光热材料的研发对于提高光热治疗的效果至关重要。制备连接了近红外荧光染料的纳米粒子，在特定波长激发下进行近红外荧光成像和光热治疗的文献已有报导。然而，因为这些材料的近红外荧光成像和光热治疗都是用同一波长激光激发，具有高荧光量子转化率的近红外荧光染料会降低光热转化的效率，而低荧光量子转化率的近红外荧光染料又不适合用于近红外荧光成像。要解决这个问题，将两种荧光染料内嵌到一个系统中也许是一个简单的解决方案，一种染料作为近红外荧光成像剂，另一种染料则作为光热转化剂。
近来，透明质酸因其对高表达于多种恶性肿瘤细胞的受体CD44的靶向性，已被连接于药物或纳米粒子上用于肿瘤的治疗。因为透明质酸骨架上有包括羧基和羟基在内的丰富功能基团，可以将其连接上各种诊断和治疗分子。除此之外，以透明质酸为基础的纳米粒子还可以通过疏水作用包载疏水性的诊断试剂。以透明质酸为基础的纳米粒子具有的肿瘤靶向性和多种功能基团为肿瘤的早期诊断和靶向治疗提供了可能性。
基于以上考虑，我们将疏水性近红外染料(用于光声成像和光热治疗)与透明质酸(用于靶向CD44受体因子)以化学键连接形成两亲性化合物，该物质在水溶液中组装过程中将CT造影剂包载，最后在纳米粒子的表面上化学修饰亲水性近红外染料(用于近红外荧光成像)，得到一种基于近红外染料-透明质酸复合物的纳米诊断治疗制剂，它同时具有近红外荧光成像、光声成像、CT成像和光热治疗功能，使我们可以只需要用一种复合制剂即可同时实现诊断和治疗的功能，从而减少中间环节，大大提高诊断和治疗的效率，具有很好的临床应用价值。
发明内容
本发明的目的是为了得到一种兼具靶向作用、多模态成像功能和光热治疗效果的纳米诊断-治疗联用制剂，解决传统临床中单一使用诊断或者治疗药物带来的种种不便，用一种复合制剂同时实现诊断和治疗两种功能，提高诊断的准确性，改善治疗的效果。
为达到上述目的，本发明采取以下措施，制备一种基于近红外染料-透明质酸纳米粒子的诊断治疗制剂，该制剂以疏水性近红外染料-透明质酸复合物为自组装基元，内部装载CT造影剂，外部修饰亲水性近红外荧光染料，它的制备方法包括如下步骤：
(1)采用化学方法以共价键将疏水性近红外染料与透明质酸连接，其中疏水性近红外染料起光声成像和光热治疗作用，透明质酸具有靶向CD44受体因子功能。
(2)采用水包油乳化法使上述(1)中连接物在组装过程中包载CT造影剂，使其具有CT成像功能。
(3)采用化学方法以共价键将亲水性近红外染料连接到上述(2)载体的表面，使其具有近红外荧光成像功能。
本发明中所述的透明质酸的分子量为1000-100000。
本发明中所用的近红外染料的吸收波长在650-1100nm。
本发明具有以下优点：
本发明的优点之一是所制备的纳米诊断治疗制剂以透明质酸作为载体的骨架材料，具有良好的靶向CD44受体的功能。
本发明的优点之二是所制备的纳米诊断治疗制剂具有良好的生物安全性，制备所需材料均使用有机材料，在生物体内可降解，不会因为在局部组织器官积聚而引起毒性反应。
本发明的优点之三是所制备的纳米诊断治疗制剂充分利用X线计算机断层扫描(CT成像)、近红外荧光成像和光声成像三种模态，结合它们的长处，做到更准确的诊断和定位。
本发明的优点之四是将诊断和治疗过程合二为一，化繁为简，大大提高疾病诊治效率。
附图说明
图1是本发明的制备方法示意图。
图2是具体实施方式二得到的近红外染料-透明质酸纳米粒子诊断治疗制剂的透射电子显微镜照片。
图3是具体实施方式二得到的近红外染料-透明质酸纳米粒子诊断治疗制剂在构建过程中相关组成元素的紫外-可见吸收光谱图。
图4是具体实施方式二得到的近红外染料-透明质酸纳米粒子诊断治疗制剂以及亲水性染料Cy5.5在波长为640nm激光激发下的荧光光谱。
图5是具体实施方式三所述的尾静脉注射近红外染料-透明质酸纳米粒子诊断治疗制剂的荷瘤裸鼠的在体近红外荧光成像图。
图6是具体实施方式四所述的尾静脉注射近红外染料-透明质酸纳米粒子诊断治疗制剂的荷瘤裸鼠的在体CT成像图。
图7是具体实施方式五所述的尾静脉注射近红外染料-透明质酸纳米粒子诊断治疗制剂的荷瘤裸鼠的在体光声成像图。
图8是具体实施方式六所述的近红外染料-透明质酸纳米粒子诊断治疗制剂对于人结肠癌细胞的光热杀伤效果比较。
图9是具体实施方式七所述的近红外染料-透明质酸纳米粒子诊断治疗制剂对于人结肠癌荷瘤裸鼠模型的肿瘤光热治疗效果比较。
具体实施方式
本发明具体实施方式所列举的实施例只用于说明本发明，并不限制本发明的内容。
具体实施方式一：
本发明的基于近红外染料-透明质酸纳米粒子的诊断治疗制剂的制备过程如附图1所示，以疏水性近红外卟啉染料焦脱镁叶绿酸-a(Pheophorbide a)、亲水性近红外七甲川菁染料Cy7、CT造影剂油酸修饰的金纳米粒子(Au)为例进行说明，包括如下步骤：
(1)通过碳二亚胺耦合反应对透明质酸的羧基进行活化后，将其与乙二胺反应以制备胺基修饰的透明质酸。
(2)通过核磁共振氢谱对每个透明质酸分子上连接的胺基数量进行量化。(平均每个透明质酸分子上含有约19个胺基)
(3)将含有羧基的疏水性近红外卟啉染料焦脱镁叶绿酸-a和修饰后含有胺基的透明质酸通过形成酰胺键共价连接得到疏水性近红外染料-透明质酸复合物Pheophorbidea-HA。
(4)通过紫外吸收光谱对疏水性近红外染料-透明质酸复合物Pheophorbide a-HA上带有的疏水性近红外染料Pheophorbide a进行鉴定。(平均每个透明质酸分子上含有约11个Pheophorbide a)
(5)将两亲性的疏水性近红外染料-透明质酸复合物Pheophorbide a-HA和疏水的CT造影剂(Au)通过简单的油/水乳化反应混合得到内核包载CT造影剂Au的纳米粒子Au@Pheophorbide a-HA。
(6)将含有羧基的亲水性近红外染料Cy7与含有胺基的(5)所述的纳米粒子通过酰胺键共价连接从而得到本发明的基于近红外荧光染料-透明质酸纳米粒子的诊断治疗制剂Au@Pheophorbide a-HA-Cy7。
具体实施方式二：
本发明的基于近红外染料-透明质酸纳米粒子的诊断治疗制剂的制备过程如附图1所示，以疏水性近红外染料IR825、亲水性近红外五甲川菁染料Cy5.5、CT造影剂PFOB为例进行说明，包括如下步骤：
(1)通过碳二亚胺耦合反应对透明质酸的羧基进行活化后，将其与乙二胺反应以制备胺基修饰的透明质酸。
(2)通过核磁共振氢谱对每个透明质酸分子上连接的胺基数量进行量化。(平均每个透明质酸分子上含有约19个胺基)
(3)将含有羧基的疏水性近红外染料IR825和修饰后含有胺基的透明质酸通过形成酰胺键共价连接得到疏水性近红外染料-透明质酸复合物IR825-HA。
(4)通过紫外吸收光谱对疏水性近红外染料-透明质酸复合物IR825-HA上带有的疏水性近红外染料IR825进行鉴定。(平均每个透明质酸分子上含有约10个IR825)
(5)将两亲性的疏水性近红外染料-透明质酸复合物IR825-HA和疏水的CT造影剂(PFOB)通过简单的油/水乳化反应混合得到内核包载CT造影剂PFOB的纳米粒子PFOB@IR825-HA。
(6)将含有羧基的亲水性近红外染料Cy5.5与含有胺基的(5)所述的纳米粒子通过酰胺键共价连接从而得到本发明的基于近红外荧光染料-透明质酸纳米粒子的诊断治疗制剂PFOB@IR825-HA-Cy5.5。
通过透射电镜对纳米诊断治疗制剂PFOB@IR825-HA-Cy5.5的形态和大小进行观察发现其形态为均匀的圆形，大小为100±10.7nm(如附图2所示)。通过对纳米诊断治疗制剂PFOB@IR825-HA-Cy5.5进行紫外-可见-近红外吸收光谱的测定，发现在其700-1000nm处有广谱的吸收，并且在870nm处有最大吸收，同时在690nm处有一个Cy5.5引起的的相对弱的肩缝(如附图3所示)。通过检测相同浓度的PFOB@IR825-HA-Cy5.5和PFOB@IR825-HA的荧光发射光谱发现，在640nm激发光下，PFOB@IR825-HA-Cy5.5有明显的荧光，而不含有Cy5.5的PFOB@IR825-HA在640nm和745nm的激发光下都没有荧光(如附图4所示)。证明了因为Cy5.5的存在，PFOB@IR825-HA-Cy5.5纳米粒子才有荧光产生，验证了PFOB@IR825-HA-Cy5.5作为近红外荧光成像剂的功能。PFOB@IR825-HA-Cy5.5在近红外区有很强的吸收，可以用于光热治疗。
具体实施方式三：
体内近红外荧光成像，具体包括如下步骤：
(1)选取肿瘤大小约为120mm3的荷瘤裸鼠(肿瘤模型为人结肠癌细胞HT-29模型)。
(2)尾静脉注射浓度为5mg mL-1的PFOB@IR825-HA-Cy5.5纳米粒子100μL。
(3)通过监测PFOB@IR825-HA-Cy5.5在不同时间点的荧光对裸鼠进行体内近红外荧光成像。
实验结果如附图5所示，在药物注射1小时后，裸鼠全身都能检测到近红外荧光信号。随着时间的延长，肿瘤部位的信号逐渐增强。药物注射4—24小时之后，肿瘤部位的荧光信号可以与周围组织明显区别开来，这表明纳米粒子可在肿瘤病变部位逐渐聚集。对荧光染料强度的检测表明，肿瘤部位的纳米粒子在刚开始的4个小时可以迅速聚集，在4小时左右到达平台期，并一直持续到注射后24小时。注射后24小时的体外近红外荧光成像结果表明，肿瘤部位的荧光强度高于任何其他器官。以上所有的结果表明了PFOB@IR825-HA-Cy5.5纳米粒子对于肿瘤的高选择性。
具体实施方式四：
体内X线计算机断层扫描(CT成像)，具体包括如下步骤：
(1)选取肿瘤大小约为120mm3的荷瘤裸鼠(HT-29)。
(2)尾静脉注射浓度为10mg mL-1的PFOB@IR825-HA-Cy5.5纳米粒子200μL。
(3)利用小动物SPECT/PET成像仪对注射前后肿瘤部位的信号强度进行比较。
(4)对注射后的裸鼠进行为期24小时的X线计算机断层扫描图像的采集。
实验结果如附图6所示，药物注射后，肿瘤部位信号强度逐渐增强，并在注射后4—24小时之间可以被明显的监测到。这一结果与近红外荧光成像的结果一致。并且在注射24小时后，肿瘤部位的HU值从注射前的38.5±2.1增加到71.4±9.6。这些结果表明，PFOB@IR825-HA-Cy5.5有望成为临床上用于肿瘤成像的CT造影剂。
具体实施方式五：
体内光声成像，具体包括如下步骤：
(1)选取肿瘤大小约为120mm3的荷瘤裸鼠(HT-29)。
(2)尾静脉注射浓度为5mg mL-1的PFOB@IR825-HA-Cy5.5纳米粒子100μL。
(3)在不同的时间对注射后的裸鼠进行光声图像的采集。
实验结果如附图7所示，在药物注射前，肿瘤部位只有微弱的光声信号。而仅仅注射1小时后，肿瘤部位就能看到光声信号明显的增强，并随着时间的延长而进一步增强，这说明纳米粒子在肿瘤部位有富集作用。在注射后7小时，肿瘤部位的光声信号达到最强，并且在接下来的时间至24小时扩散到整个肿瘤，这表明纳米粒子是均匀的分布在肿瘤部位。这一结果表明了纳米粒子高效的肿瘤靶向性。这一成像结果，与近红外荧光成像和光声成像的结果一致。
具体实施方式六：
细胞光热效果实验，具体操作如下：为了检测PFOB@IR825-HA-Cy5.5纳米粒子对肿瘤细胞的光热杀伤效果，钙黄绿素-AM/PI双染法用于检测HT-29细胞的存活情况。HT-29细胞以1×105个/孔的密度放入24孔板中，然后在含有5％CO2的37℃的培养箱中培养24小时，将浓度为31微克的PFOB@IR825-HA-Cy5.5纳米粒子分散于含有血清的培养基中并孵育细胞，然后用2W功率的发射波长为808nm的激光器以1.5W cm-2的功率密度对其照射10分钟，继续孵育24小时后析出培养基，用PBS溶液冲洗3次后加入钙黄绿素-AM/PI染液孵育30分钟，再用PBS冲洗3次后在荧光显微镜下镜检并拍照。
实验结果如附图8所示。钙黄绿素-AM将活细胞染成了明亮的绿色，而死细胞则无法染色。其中单纯进行激光照射、单纯加入PFOB@IR825-HA-Cy5.5纳米粒子以及单纯进行孵育的三组细胞均全部为绿色，表明细胞均存活。而PI可以将死细胞染成红色，活细胞则无法被染色。因此在照射10分钟时，孵育了浓度为31微克的细胞基本全部死亡。
具体实施方式七：
动物光热治疗，具体包括如下步骤：
(1)选取肿瘤大小约为120mm3的荷瘤裸鼠(HT-29)。
(2)分为四组，每组七只，分别为：药物治疗组，PBS治疗组，药物+光照治疗组和PBS+光照治疗组。(注射量为5mg mL-1的PFOB@IR825-HA-Cy5.5纳米粒子100μL)
(3)注射后24小时，对光照组的肿瘤部位进行全麻下10分钟的808nm的激光照射，并定期测量裸鼠肿瘤的体积大小。
实验结果如附图9所示，对照组肿瘤基本上都以相同的速度增长，从最初的125mm3增长到治疗后第19天的约788mm3。而PFOB@IR825-HA-Cy5.5纳米粒子+光照治疗组的肿瘤的增长则受到了明显的抑制，在治疗后的第十九天，肿瘤大小减小到了约30mm3。这一结果表明，只有在PFOB@IR825-HA-Cy5.5纳米粒子和光照共同作用下，才能对肿瘤的增长产生明显的抑制作用。所有这些数据表明，PFOB@IR825-HA-Cy5.5纳米粒子可以应用于肿瘤的光热治疗。
Claims (3)
1.一种基于近红外染料-透明质酸复合物的诊断治疗制剂，其特征在于：该制剂以疏水性近红外染料IR825和透明质酸的连接体为自组装基元，组装所形成的纳米粒子其内部包载疏水性CT造影剂PFOB，表面修饰亲水性近红外染料Cy5.5；
所述的疏水性染料用于光声成像和光热治疗，所述的亲水性染料用于荧光成像；
其制备方法包括如下步骤：
(1)通过碳二亚胺耦合反应对透明质酸的羧基进行活化后，将其与乙二胺反应以制备胺基修饰的透明质酸，平均每个透明质酸分子上含有19个胺基；
(2)将含有羧基的疏水性近红外染料IR825和修饰后含有胺基的透明质酸通过形成酰胺键共价连接得到疏水性近红外染料-透明质酸复合物IR825-HA，平均每个透明质酸分子上含有10个IR825；
(3)将两亲性的疏水性近红外染料-透明质酸复合物IR825-HA和疏水的CT造影剂PFOB通过油/水乳化反应混合得到内核包载CT造影剂PFOB的纳米粒子PFOB@IR825-HA；
(4)将含有羧基的亲水性近红外染料Cy5.5与含有胺基的步骤(3)所述的纳米粒子通过酰胺键共价连接从而得到本发明的基于近红外荧光染料-透明质酸纳米粒子的诊断治疗制剂PFOB@IR825-HA-Cy5.5，其大小为100±10.7nm。
2.根据权利要求1所述的一种基于近红外染料-透明质酸复合物的诊断治疗制剂，其特征在于：所述的制剂同时具有荧光成像、光声成像、CT成像和光热治疗功能。
3.根据权利要求1所述的一种基于近红外染料-透明质酸复合物的诊断治疗制剂，其特征在于：所述的近红外染料的吸收波长在650-1100nm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610232756.8A CN107303388B (zh) | 2016-04-14 | 2016-04-14 | 一种基于近红外染料-透明质酸复合物的诊断治疗制剂 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610232756.8A CN107303388B (zh) | 2016-04-14 | 2016-04-14 | 一种基于近红外染料-透明质酸复合物的诊断治疗制剂 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107303388A CN107303388A (zh) | 2017-10-31 |
| CN107303388B true CN107303388B (zh) | 2020-06-02 |
Family
ID=60151194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610232756.8A Active CN107303388B (zh) | 2016-04-14 | 2016-04-14 | 一种基于近红外染料-透明质酸复合物的诊断治疗制剂 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107303388B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110075320B (zh) * | 2019-04-24 | 2021-09-17 | 温州医科大学 | 一种靶向非小细胞肺癌的双模态示踪剂 |
| CN115403503B (zh) * | 2022-09-02 | 2023-05-26 | 中国药科大学 | 七甲川花菁素类染料偶联物、制法、药物组合物和应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104606685A (zh) * | 2015-01-05 | 2015-05-13 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 一种淋巴靶向ct超声双模态造影剂的制备方法 |
| CN104940945A (zh) * | 2015-07-22 | 2015-09-30 | 郑州大学 | 一种透明质酸修饰的中空介孔硫化铜复合物及其制备方法与应用 |
| CN105085710A (zh) * | 2015-08-12 | 2015-11-25 | 长春理工大学 | 氨基-磺酸基苯基卟啉-透明质酸聚合物及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103349783B (zh) * | 2013-06-29 | 2015-09-16 | 深圳先进技术研究院 | 一种以两亲性多糖-叶酸偶联物为载体的纳米光敏药物及其制备方法 |
-
2016
- 2016-04-14 CN CN201610232756.8A patent/CN107303388B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104606685A (zh) * | 2015-01-05 | 2015-05-13 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 一种淋巴靶向ct超声双模态造影剂的制备方法 |
| CN104940945A (zh) * | 2015-07-22 | 2015-09-30 | 郑州大学 | 一种透明质酸修饰的中空介孔硫化铜复合物及其制备方法与应用 |
| CN105085710A (zh) * | 2015-08-12 | 2015-11-25 | 长春理工大学 | 氨基-磺酸基苯基卟啉-透明质酸聚合物及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107303388A (zh) | 2017-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | MoS2-based nanocomposites for cancer diagnosis and therapy | |
| Cao et al. | Recent progress in NIR-II contrast agent for biological imaging | |
| Lee et al. | Biodegradable nitrogen-doped carbon nanodots for non-invasive photoacoustic imaging and photothermal therapy | |
| Jin et al. | Graphene oxide modified PLA microcapsules containing gold nanoparticles for ultrasonic/CT bimodal imaging guided photothermal tumor therapy | |
| US9724431B2 (en) | Tumor-targeting multi-mode imaging method for living body based on gold nanoclusters | |
| Li et al. | pH-responsive perylenediimide nanoparticles for cancer trimodality imaging and photothermal therapy | |
| Xiang et al. | Photoacoustic molecular imaging with antibody-functionalized single-walled carbon nanotubes for early diagnosis of tumor | |
| CN109364245B (zh) | 一种聚多巴胺纳米诊疗剂及其制备方法 | |
| Choi et al. | Nanoparticles in biomedical applications and their safety concerns | |
| Sim et al. | Photoacoustic-based nanomedicine for cancer diagnosis and therapy | |
| CN107469079B (zh) | 一种t1-mri成像引导下的光动治疗剂制备方法 | |
| Su et al. | CuS as a gatekeeper of mesoporous upconversion nanoparticles-based drug controlled release system for tumor-targeted multimodal imaging and synergetic chemo-thermotherapy | |
| CN107812200B (zh) | Bsa-钆离子络合物包载的空心金纳米壳及制备方法 | |
| CN109453394B (zh) | 基于介孔纳米碳球掺杂金纳米颗粒材料的探针及其制备 | |
| CN108760692B (zh) | 一种复合纳米探针及其用于活体比率成像检测的方法 | |
| Li et al. | uPAR targeted phototheranostic metal-organic framework nanoprobes for MR/NIR-II imaging-guided therapy and surgical resection of glioblastoma | |
| CN104689346B (zh) | 用于肿瘤mri/ct成像和光热治疗的多功能纳米探针及应用 | |
| Lou et al. | A small-molecule based organic nanoparticle for photothermal therapy and near-infrared-IIb imaging | |
| CN102166182A (zh) | 纳米探针及其在肿瘤诊断组合物和光动力疗法中的应用 | |
| Li et al. | Ultra-small gold nanoparticles self-assembled by gadolinium ions for enhanced photothermal/photodynamic liver cancer therapy | |
| Chen et al. | Nanoparticle probes for structural and functional photoacoustic molecular tomography | |
| Liu et al. | Optical–magnetic probe for evaluating cancer therapy | |
| Sun et al. | Facile synthesis of melanin-dye nanoagent for NIR-II fluorescence/photoacoustic imaging-guided photothermal therapy | |
| CN111358964A (zh) | 磁性八面体铂掺杂金纳米壳、其制备方法和应用 | |
| Wang et al. | Hydrogen sulfide dual-activated NIR-II photoacoustic probes for accurate imaging and efficient photothermal therapy of colon cancer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |