CN107744593A - 一种叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体及其制备方法，属于生物医用材料领域。该叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体由以下方法制得：首先通过溶胶‑凝胶法结合有机模板自组装技术，制备出单分散微纳米生物活性玻璃，再通过硅烷偶联剂对其表面改性接枝氨基，然后和叶酸上的γ羧基进行偶联，最后共价结合负载抗癌药物甲氨蝶呤。本发明的靶向药物载体是通过叶酸和肿瘤细胞膜表面的叶酸受体结合，然后通过细胞膜内吞作用，将药物载体转移到细胞内，随着生物玻璃的降解，抗癌药物缓慢释放。本发明制备的叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体具有良好的生物相容性，提高了载体进入肿瘤细胞的效率，可用于癌细胞靶向治疗、药物缓释和骨组织工程等领域。

Description

一种叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体及其制备方法
技术领域
本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体及其制备方法。
背景技术
传统的化学治疗肿瘤疾病中大多数药物是以普通剂型给药,通常会被细胞组织和器官摄取,随机地分布于体内,而不是定向分布于病灶区,这主要是由于体内环境与药物作用的结果,如口服给药会受到胃肠道上皮细胞及肝中酶类降解与代谢,注射给药又要受到血浆蛋白的结合、分解等作用,最终也仅有少部分药物到达肿瘤病变区,这两种给药方式可能使药物浓度达不到治疗效果,要达到药物疗效就要增大给药剂量,这样也增大了对正常组织和细胞的毒副作用,因此将化疗药物制成特异性靶向给药体系,即能提高治疗效果,又可降低毒副作用。
在临床治疗中, 药物的低毒和高效一直是人们研究的重点,化疗是临床上治疗肿瘤的主要手段，但是目前传统的化疗药物普通剂型缺乏靶向性，在杀伤肿瘤细胞的同时也会对正常细胞产生毒性，引起的毒副作用使患者不能耐受。因此，构建靶向肿瘤组织的药物传递系统是解决肿瘤化疗问题的有效途径。近年来，叶酸受体作为抗肿瘤药物的靶点受到了极大的关注，成为新型抗肿瘤药物研究的热点之一。叶酸是小分子量维生素, 相对于单分子抗体等蛋白质, 具有结构稳定、价格低廉、无免疫原性等特点。研究发现，叶酸受体在绝大多数恶性肿瘤细胞膜内都过度表达而正常细胞很少表达甚至不表达，而且叶酸与叶酸受体结合力强，能被高效介导进入肿瘤细胞，基于这种特性，可以实现叶酸-药物偶联到药物载体上，实现主动靶向运输。叶酸受体介导的靶向给药系统常以叶酸或叶酸类似物为载体，将放射性核素、抗肿瘤药物、基因药物与之偶联，实现靶向输送药物的作用。由于多数叶酸复合物的体积较大，不易达到肿瘤细胞和被肿瘤细胞摄取，故常用纳米级的叶酸偶联物作为叶酸受体介导的靶向给药载体，如脂质体、胶束、纳米粒、乳剂、树枝状聚合物、超分子囊泡状聚合物等。但是目前以生物活性玻璃作为药物载体，同时表面接枝叶酸作为肿瘤细胞“信号识别分子”的研究未见报道。
本发明目的以新型微纳米生物活性玻璃作为药物缓释载体，利用载体本身生物相容性好，无细胞毒性，植入人体内不会产生炎症反应，利用其自身缓慢降解而达到药物缓释等优点，对其表面改性从而与叶酸分子结合，制备出能和肿瘤细胞特异性结合，靶向给药的纳米药物给药体系，对治疗肿瘤有着专一性强，高效率，对人体伤害小等特点。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供叶酸功能化微纳米生物活性玻璃及其制备方法，获得具有良好生物活性、靶向性、具有缓释功能的药物载体，可用于抗癌药物的靶向运输，且生物活性玻璃矿化产物能促进骨组织的修复与再生，对骨肉瘤的诊治具有多重的效果。
本发明通过以下技术方案实现。
一种叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体，首先通过硅烷偶联剂对生物玻璃表面改性，得到表面接枝氨基的生物玻璃，然后通过成肽反应偶联上叶酸和抗癌药物甲氨蝶呤，最终制备得到叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体。
一种叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体的制备方法，包括以下步骤：
（1）将微纳米生物活性玻璃（BG）加入乙醇溶液中，超声分散均匀后，滴加APTES（3-氨丙基三乙氧基硅烷），然后搅拌反应，再洗涤，干燥，得到氨基化生物活性玻璃；
（2）采用DCC/NHS反应活化叶酸的羧基：将DCC（二环己基碳二亚胺）和NHS（N-羟基琥珀酰亚胺）溶解在DMSO（二甲基亚砜）中，得DMSO混合溶液；再加入叶酸(FA)搅拌反应，然后过滤，除去生成的N,N-二环己基脲，所得溶液中含有活化了单一羧基的叶酸分子；
（3）将步骤（1）所得氨基化生物活性玻璃加入步骤（2）过滤所得滤液中，搅拌反应，离心，再将离心所得沉淀洗涤、干燥，得到叶酸靶向微纳米生物活性玻璃；
（4）将DCC（二环己基碳二亚胺）和NHS（N-羟基琥珀酰亚胺）溶解在DMSO（二甲基亚砜）中，再加入甲氨蝶呤(MTX)搅拌反应，然后过滤，除去生成的N,N-二环己基脲，所得溶液中含有活化了的甲氨蝶呤；
（5）将步骤（3）所得叶酸靶向微纳米生物活性玻璃加到步骤（4）过滤所得滤液中,搅拌反应，然后离心、洗涤、干燥，最终得到叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体。
优选的，步骤（1）所述微纳米生物活性玻璃是通过溶胶-凝胶法结合有机模板自组装技术制得；所述微纳米生物活性玻璃的平均粒径为300nm-700nm。
优选的，步骤（1）所述乙醇溶液的浓度为95%。
优选的，步骤（1）所述超声分散的时间为30min。
优选的，步骤（1）所述干燥为60℃真空干燥一夜。
优选的，步骤（1）所述搅拌反应是在60℃-65℃的条件下搅拌反应6h。
优选的，步骤（2）、步骤（4）所述搅拌反应的时间为24h。
优选的，步骤（3）、步骤（5）所述搅拌反应的时间为12h。
优选的，步骤（3）所述离心是在12000r/min转速下离心。
优选的，步骤（3）所述洗涤是用去离子水和无水乙醇分别洗涤三次。
优选的，步骤（3）所述干燥是在60℃下真空干燥6h。
优选的，步骤（1）所述微纳米生物活性玻璃和APTES的质量体积比为1 g：（1-5）ml。
优选的，步骤（2）所述叶酸和DMSO混合溶液的质量体积比为1g:（60-120）ml，进一步优选为1 g:90 ml。
优选的，步骤（3）所述氨基化生物活性玻璃和步骤（2）过滤所得滤液的质量体积比为1 g:（10-30）ml，进一步优选为1 g:20 ml；步骤（5）所述叶酸靶向微纳米生物活性玻璃和步骤（4）过滤所得滤液的质量体积比为1 g:（10-30）ml。
由以上所述的制备方法制得的一种叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体，该叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体可用于抗癌药物的靶向运输，其降解物可促进骨组织的修复与再生，对骨肉瘤的诊治具有多重的效果。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明选取生物活性玻璃和叶酸两种材料进行复合，叶酸在硅烷偶联剂的作用下接枝到了微纳米生物活性玻璃的表面。该叶酸靶向微纳米生物活性玻璃具有良好的生物相容性和抗癌药物靶向运输能力；合成材料来源广泛，价格低廉；制备方法简单方便。
（2）本发明的叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体，通过材料降解缓慢地将连接在表面的抗癌药物释放以及未与癌细胞叶酸受体结合的叶酸释放。抗癌药物可以抑制癌细胞的分裂，同时未参与靶向作用的叶酸可以降低甲氨蝶呤对细胞的副作用。
（3）本发明的叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体自身矿化形成的羟基磷灰石，可以促进骨组织的修复与再生。
（4）本发明的叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体可应用于抗癌药物靶向运输、药物缓释载体、骨缺损修复和骨组织工程等领域。
附图说明
图1a、图1b分别为叶酸靶向微纳米生物活性玻璃（BG-FA）的SEM、TEM照片。
图2为叶酸（FA）和叶酸靶向微纳米生物活性玻璃（BG-FA）的紫外吸收光谱图。
图3为微纳米生物活性玻璃粉体（BG）、氨基化生物活性玻璃（BG-NH2）、叶酸靶向微纳米生物活性玻璃（BG-FA）的红外光图谱。
图4为微纳米生物活性玻璃粉体（BG）、氨基化生物活性玻璃（BG-NH2）、叶酸靶向微纳米生物活性玻璃（BG-FA）的热重曲线图。
图5为叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体（MTX-BG-FA）的药物释放曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1 微纳米生物活性玻璃粉体（BG）的制备
生物活性玻璃粉体由溶胶-凝胶法结合有机模板自组装技术制得，具体合成过程如下：先将4 g十二胺加入至25 ml去离子水和80 ml无水乙醇的混合溶液中，在40℃水浴锅中搅拌至完全溶解；随后加入10.87 ml正硅酸乙酯，搅拌30 min；加入1.13ml磷酸三乙酯，搅拌30 min；加入6.87g四水硝酸钙；将得到的乳白色溶液继续搅拌3 h；最后将玻璃溶胶离心得到白色沉淀，置于60℃干燥箱干燥24 h，再置于马弗炉650℃烧结3 h ，即得微纳米生物活性玻璃粉体，平均粒径为480nm。
实施例2叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体(MTX-BG-FA)的制备
（1）微纳米生物活性玻璃表面氨基修饰
将实施例1制得的微纳米生物活性玻璃粉体3g，加入到1.5ml去离子水和120ml乙醇混合溶液中,超声分散30min，然后逐滴滴加3ml的APTES，再在65℃的条件下搅拌反应6h，用去离子水和无水乙醇洗涤后，在60℃真空干燥箱中干燥，最终得到氨基化生物活性玻璃（BG-NH2）。
（2）活化叶酸的羧基
先将0.14gDCC和0.12gNHS溶解在40.5mlDMSO中。其次加入0.45g叶酸搅拌反应24h，然后过滤，除去生成的N,N-二环己基脲，所得溶液中含有活化了单一羧基的叶酸分子。
（3）成肽反应
将2g氨基化生物活性玻璃加入到步骤（2）过滤所得滤液中，在无水条件下搅拌反应12h，然后在12000r/min转速下离心分离。将沉淀用去离子水和无水乙醇分别洗涤三次，并在60℃下真空干燥6h，最终得到叶酸靶向微纳米生物活性玻璃(BG-FA)。
（4）活化抗癌药物甲氨蝶呤的羧基
先将9.3mgDCC和8mgNHS溶解在6mlDMSO中。其次加入30mg甲氨蝶呤搅拌反应24h，然后过滤，除去生成的N,N-二环己基脲，所得溶液中含有活化了羧基的甲氨蝶呤分子。
（5）抗癌药物和叶酸靶向微纳米生物活性玻璃发生成肽反应
将48mg叶酸靶向微纳米生物活性玻璃加入到步骤（4）过滤所得滤液中，在无水条件下搅拌反应12h，然后在12000r/min转速下离心分离。将沉淀用去离子水和无水乙醇分别洗涤三次，并在60℃下真空干燥6h，最终得到叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体。
对实施例2制备的产物进行性能表征，效果如图1-图5所示。图1表明叶酸修饰后的生物玻璃依然是单分散球状，且分散性有所提高。图2显示叶酸修饰后的生物玻璃在293nm处有紫外最大吸收峰，这和叶酸紫外最大吸收峰位置相符合，说明叶酸成功接枝到了生物玻璃表面。图3中1091，802和474 cm-1处分别为生物活性玻璃中典型的Si-O-Si非对称伸缩振动峰，Si-O的对称伸缩振动峰以及Si-O-Si的对称弯曲振动峰。APTES改性过的生物玻璃在3452cm-1和1648cm-1处出现新峰，分别对应N-H键的伸缩振动峰和弯曲振动峰。图4结果表明，和生物玻璃相比，氨基修饰后的玻璃和叶酸接枝的玻璃都有明显的质量下降，这和生物玻璃表面偶联了氨基和叶酸分子有关。图5结果显示，在前6h，药物释放率仅仅只有35.7%，之后释放速率明显下降，当释放时间达到1d时，药物释放率达到了46%，当浸泡5天后，药物释放率达到了86.5%，这和物理吸附载药的形式相比，药物速率明显缓慢，是种较好的药物缓释载体。
实施例3叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体(MTX-BG-FA)的制备
（1）微纳米生物活性玻璃表面氨基修饰
将实施例1制得的微纳米生物活性玻璃粉体3g，加入到7.5ml去离子水和120ml乙醇混合溶液中,超声分散30min，然后逐滴滴加15ml的APTES，再在65℃的条件下搅拌反应6h，用去离子水和无水乙醇洗涤后，在60℃真空干燥箱中干燥，最终得到氨基化生物活性玻璃（BG-NH2）。
（2）活化叶酸的羧基
先将0.14gDCC和0.12gNHS溶解在54mlDMSO中。其次加入0.45g叶酸搅拌反应24h，然后过滤，除去生成的N,N-二环己基脲，所得溶液中含有活化了单一羧基的叶酸分子。
（3）成肽反应
将2g氨基化生物活性玻璃加入到步骤（2）过滤所得滤液中，在无水条件下搅拌反应12h，然后在12000r/min转速下离心分离。将沉淀用去离子水和无水乙醇分别洗涤三次，并在60℃下真空干燥6h，最终得到叶酸靶向微纳米生物活性玻璃(BG-FA)。
（4）活化抗癌药物甲氨蝶呤的羧基
先将9.3mgDCC和8mgNHS溶解在8mlDMSO中。其次加入30mg甲氨蝶呤搅拌反应24h，然后过滤，除去生成的N,N-二环己基脲，所得溶液中含有活化了羧基的甲氨蝶呤分子。
（5）抗癌药物和叶酸靶向微纳米生物活性玻璃发生成肽反应
将48mg叶酸靶向微纳米生物活性玻璃加入到步骤(4）过滤所得滤液中，在无水条件下搅拌反应12h，然后在12000r/min转速下离心分离。将沉淀用去离子水和无水乙醇分别洗涤三次，并在60℃下真空干燥6h，最终得到叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体。
对实施例3所得产物进行性能表征，发现和实施例2所得产物的结果一致，BG-FA在293nm处也有最大紫外吸收峰，和FA的紫外最大吸收峰位置相吻合，说明叶酸成功接枝到生物玻璃上。化学方式偶联抗癌药物的效果也很好，在前12h，药物释放速率最快，但是释放率不超过50%，之后释放速率逐渐下降，药物缓慢释放，说明本实施例制备的叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体是种较好的药物缓释载体。
实施例4叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体(MTX-BG-FA)的制备
（1）微纳米生物活性玻璃表面氨基修饰
将实施例1制得的微纳米生物活性玻璃粉体3g，加入到4.5ml去离子水和120ml乙醇混合溶液中,超声分散30min，然后逐滴滴加9ml的APTES，再在65℃的条件下搅拌反应6h，用去离子水和无水乙醇洗涤后，在60℃真空干燥箱中干燥，最终得到氨基化生物活性玻璃（BG-NH2）。
（2）活化叶酸的羧基
先将0.14gDCC和0.12gNHS溶解在27mlDMSO中。其次加入0.45g叶酸搅拌反应24h，然后过滤，除去生成的N,N-二环己基脲，所得溶液中含有活化了单一羧基的叶酸分子。
（3）成肽反应
将2g氨基化生物活性玻璃加入到步骤（2）过滤所得滤液中，在无水条件下搅拌反应12h，然后在12000r/min转速下离心分离。将沉淀用去离子水和无水乙醇分别洗涤三次，并在60℃下真空干燥6h，最终得到叶酸靶向微纳米生物活性玻璃(BG-FA)。
（4）活化抗癌药物甲氨蝶呤的羧基
先将9.3mgDCC和8mgNHS溶解在4mlDMSO中。其次加入30mg甲氨蝶呤搅拌反应24h，然后过滤，除去生成的N,N-二环己基脲，所得溶液中含有活化了羧基的甲氨蝶呤分子。
（5）抗癌药物和叶酸靶向微纳米生物活性玻璃发生成肽反应
将48mg叶酸靶向微纳米生物活性玻璃加入到步骤(4）过滤所得滤液中，在无水条件下搅拌反应12h，然后在12000r/min转速下离心分离。将沉淀用去离子水和无水乙醇分别洗涤三次，并在60℃下真空干燥6h，最终得到叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体。
对实施例4所得产物BG-FA、MTX-BG-FA进行紫外、红外等性能表征，结果和实施例2所得产物的效果一致。紫外图谱显示，叶酸修饰后的生物玻璃在293nm处有紫外最大吸收峰，而未修饰的生物玻璃是没有任何吸收峰的，说明BG-FA在293nm处的紫外吸收峰是由偶联到BG表面的FA引起的。红外图谱显示，BG-FA和BG-NH2和BG相比，均出现新峰，这是改性结果导致的。MTX-BG-FA药物释放结果也和图5相似，释放速率由快变慢，但不是突释效果，能持续给药长达7d，7d后药物释放率达到90％，而后再缓慢释放，说明本实施例制备的叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体是种理想的药物缓释载体。

Claims (10)

1.一种叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将微纳米生物活性玻璃加入乙醇溶液中，超声分散均匀后，滴加APTES，然后搅拌反应，再洗涤，干燥，得到氨基化生物活性玻璃；
（2）将DCC和NHS溶解在DMSO中，得DMSO混合溶液；再加入叶酸搅拌反应，然后过滤，除去生成的N,N-二环己基脲，所得溶液中含有活化了单一羧基的叶酸分子；
（3）将步骤（1）所得氨基化生物活性玻璃加入步骤（2）过滤所得滤液中，搅拌反应，离心，再将离心所得沉淀洗涤、干燥，得到叶酸靶向微纳米生物活性玻璃；
（4）将DCC和NHS溶解在DMSO中，再加入甲氨蝶呤搅拌反应，然后过滤，除去生成的N,N-二环己基脲，所得溶液中含被活化的甲氨蝶呤；
（5）将步骤（3）所得叶酸靶向微纳米生物活性玻璃加到步骤（4）过滤所得滤液中,搅拌反应，然后离心、洗涤、干燥，最终得到叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述微纳米生物活性玻璃是通过溶胶-凝胶法结合有机模板自组装技术制得；所述微纳米生物活性玻璃的平均粒径为300nm-700nm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述搅拌反应是在60℃-65℃的条件下搅拌反应6h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）、步骤（4）所述搅拌反应的时间为24h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）、步骤（5）所述搅拌反应的时间为12h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述微纳米生物活性玻璃和APTES的质量体积比为1 g：（1-10）ml。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述叶酸和DMSO混合溶液的质量体积比为1g:（60-120）ml。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述氨基化生物活性玻璃和步骤（2）过滤所得滤液的质量体积比为1 g:（10-30）ml。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）所述叶酸靶向微纳米生物活性玻璃和步骤（4）过滤所得滤液的质量体积比为1 g:（10-30）ml。
10.由权利要求1-9任一项所述的制备方法制得的一种叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体。
CN201710853049.5A 2017-09-20 2017-09-20 一种叶酸靶向抗肿瘤药物缓释载体及其制备方法 Active CN107744593B (zh)

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