CN107875384A - 一种包载光敏剂的肿瘤靶向治疗用药物递送系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于药物制剂领域,涉及一种包载光敏剂的肿瘤靶向治疗用药物递送系统。本递药系统采用聚乙二醇维生素E琥珀酸酯为主要原料制成粒径均一的纳米粒子,将光敏剂物理性包载于纳米粒子的疏水内核;同时将功能性分子通过共价连接的方式修饰于载药系统的表面,制成具有主动靶向功能的光动力治疗药物系统,经体内外实验表明,本递药系统能够特异性地在新生血管内皮细胞以及耐药细胞中蓄积,并对其有显著的特异性杀伤;活体成像技术以及药效学评价显示,具有良好的主动靶向肿瘤组织的能力,用于实体肿瘤的治疗具有高效,低毒的特点,并有明显的抗肿瘤效果,显示了其在临床应用上的广大前景。
Description
技术领域
本发明属于药物制剂领域,涉及靶向递送系统,具体涉及提高光敏剂的溶解性并靶向递送光敏剂至肿瘤部位的制剂学方法。尤其涉及将光敏剂包载于胶束递药系统内部,并且通过表面修饰功能性的靶向分子达到特异性递药的靶向递药系统。
背景技术
现有技术公开了光动力疗法(Photodynamic Therapy,PDT)是近年来发展起来的一种新的物理化学治疗技术,其基本原理是光敏剂在特定波长光源的激发下进行能量跃迁,然后将能量转移给生物体内的氧,形成高效的单线态氧以杀伤目标细胞,引起细胞死亡或凋亡。据报道,光动力疗法已广泛应用于临床,并开始进入临床试验用于治疗肿瘤,如头、脑、颈、食管、肺、胰腺、腹腔、前列腺和皮肤等癌症。研究显示,与传统的肿瘤治疗方法相比,光动力疗法具有相对的非侵入性治疗;无总剂量限制可以重复给药;整个治疗过程不会或只带来很小的疤痕;与手术、放疗和化疗等疗法相辅相成等优点,成为继手术、放疗、化疗之外的第四种较成熟的癌症治疗方法。然而,目前临床常用光敏剂尚存在水溶性差、细胞摄取量低、靶向性弱、代谢缓慢引发滞后的光毒性等缺陷。有研究显示,纳米粒子在过程中给药中的优势主要体现在对实体瘤具有被动靶向作用,即高通透性和滞留效应(enhancedpermeability and retention effect,EPR effect)。纳米粒子在被动靶向的基础上增加主动靶向的功能,则能更有效的把药物递送到目标位置,在肿瘤部位实现高蓄积。
聚乙二醇维生素E琥珀酸酯(TPGS)作为一种新型非离子表面活性剂已被FDA批准为安全的药用辅料,可以应用于药物制剂中来提高制剂的溶解度、渗透性及稳定性;另外其还具有抑制P糖蛋白外排,促进药物吸收的作用。
基于现有技术的现状,本申请的发明人拟提供一种包载光敏剂的肿瘤靶向治疗用药物递送系统,本递药系统着重于提高光敏剂的溶解性和肿瘤组织选择性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷,构建一种具有提高光敏剂的溶解性能并能实现其在肿瘤部位的靶向蓄积的纳米递药系统。该递药系统通过物理包载手段将光敏剂包载于具有靶向能力的纳米粒子中,从而达到增大光敏剂溶解度、增加靶向性的作用。
具体的,本发明提供了一种包载光敏剂的肿瘤靶向治疗用药物递送系统,该递药系统以聚乙二醇维生素E琥珀酸酯(TPGS)为主要原料制成粒径均一的纳米粒子,将光敏剂物理性包载于纳米粒子的疏水内核;同时将功能性分子通过共价连接的方式修饰于载药系统的表面,制成具有主动靶向功能的光动力治疗药物系统,能实现靶向递药的目的。
本发明所述的药物递送系统尤其是针对肿瘤细胞和肿瘤依赖新生血管内皮细胞的药物递送系统。
本发明中,所采用的模型药物为光敏剂维替泊芬(verteporfin,以下简称VP),可市场获得。
本发明中,所述的聚合物载体聚乙二醇维生素E琥珀酸酯(TPGS)的分子量为1513Da。
本发明中,主动靶向功能分子是一种对特异性表达神经粘蛋白受体-1(NRP-1)的细胞具有强亲和性的多肽(以tLyp-1肽命名),其氨基酸序列如下所示:CGNKRTR;所述的NRP-1受体广泛存在于肿瘤新生血管内皮细胞以及肿瘤细胞表面;将tLyp-1多肽修饰于纳米递药系统的表面,可以提高纳米粒子的对肿瘤部位的靶向性以及穿透至肿瘤深部的能力。
本发明中,以人脐静脉内皮细胞(HUVEC细胞)为肿瘤新生血管内皮细胞模型,以人源的人结直肠腺癌细胞(HCT15)为耐药肿瘤细胞模型,该两种细胞均为本领域公认且熟知。
本发明提供了该递药系统的制备方案,并提供了该系统体内外定性定量靶向性评价的结果以及药效学结果。
本发明中,采用薄膜水化制备方法,将TPGS作为纳米递药载体,包载光敏剂后形成粒径均一的纳米制剂(以下简称NP),本发明的实施例中,采用纳米胶束将光敏剂包载于胶束内部,纳米胶束主体为药用辅料聚乙二醇维生素E琥珀酸酯(TPGS),部分为聚乙二醇维生素E琥珀酸酯与具有靶向功能的多肽tLyp-1共价连接产物(tLyp-1-TPGS);制得的递药系统具有提高光敏剂的溶解性、高载药量及高稳定性的特点,同时,在其表面引入了具有主动靶向功能的多肽tLyP-1,该多肽含有碳末端序列((R/K)XX(R/K)),可以与肿瘤细胞以及肿瘤新生血管上皮细胞表面高度表达的整联蛋白Neuropilin-1(NRP-1)受体特异性结合,能显著提高纳米粒子血管渗透、肿瘤穿透以及细胞内化的能力,增加光敏剂在肿瘤实质的蓄积,提高光动力治疗的效率,并且减少了其在正常组织的蓄积,减轻光动力治疗的副作用。
本发明制得的递药系统的粒径在20-40nm之间;具有良好的粒径分布。
本发明的薄膜水化制备方法中,用氯仿溶解光敏剂及聚合物材料,水化的分散介质为磷酸盐缓冲液(pH 7.4)。
本发明所制得的靶向递药系统其给药方式为静脉注射。
本发明通过细胞特异性摄取,体内体外药效学实验证明,维替泊芬作为临床用光敏剂,在收到特定的波长的光照射后,从基态激发为激发态,在向基态或三重态转化过程中,释放能量并传递给氧,经Ⅰ和Ⅱ型光化学反应生成氧自由基或单线态氧,进而直接或间接杀伤肿瘤组织或损伤新生血管内皮细胞,实验结果证实,本该递药系统能够特异性地在新生血管内皮细胞以及耐药细胞中蓄积,并对其有显著的特异性杀伤;活体成像技术以及药效学评价显示,该递药系统具有良好的主动靶向肿瘤组织的能力,用于实体肿瘤的治疗具有高效,低毒的特点,并有明显的抗肿瘤效果,显示了其在临床应用上的广大前景。
附图说明
图1是递药系统的粒径分布图,
图A、B分别为NP及tLyp-1-NP的粒径分布图;C、D分别为NP及tLyp-1-NP的透射电镜图。
图2是HUVEC细胞对纳米粒摄取的定性和定量结果,
图A是HUVEC细胞对NP及tLyp-1-NP二种纳米粒的定性摄取图片,图B为定量结果(以香豆素6作为分子探针)。
图3是HCT15细胞对纳米粒摄取的定性和定量结果,
图A是HCT15细胞对NP及tLyp-1-NP二种纳米粒的定性摄取图片,图B为定量结果(以香豆素6作为分子探针)。
图4是包载光敏剂维替泊芬的纳米粒体外抗多药耐药肿瘤细胞增殖的结果。
图5是采用活体成像技术所拍摄的纳米粒在体内的组织分布图,
图A、B分别为NP及tLyp-1-NP在荷瘤小鼠体内的分布图;图C、D分别为NP及tLyp-1-NP(从上到下)在荷瘤小鼠离体器官的分布图与其半定量结果(以VP为分子探针)。
图6是包载光敏剂维替泊芬的靶向递药系统对荷瘤动物的药效学评价结果,
图A分别为多种给药方案处理的荷瘤小鼠的肿瘤治疗前后对比,图B为相应给药方案治疗后的肿瘤切片H&E染色。
具体实施方式
实施例1包载光敏剂的靶向递药系统的制备和表征
该纳米粒通过薄膜水化法制备,具体过程为:将500μg的VP和50mgTPGS用2mL氯仿溶解,充分混匀后在40℃条件水浴中,真空旋蒸除去氯仿,并在瓶壁上形成均匀薄膜。加入1mL PBS水化,于37℃磁力搅拌4h。水浴中超声5min后,用0.22μm滤膜过滤,即得载光敏剂纳米粒NP。具有主动靶向功能递药系统tLyp-1-NP的制备是在溶解过程中加入tLyp-1-TPGS,投料500μg VP、45mg TPGS、5mg tLyp-1-TPGS,其它步骤相同。纳米粒的表征采用透射电子显微镜观察其形态,采用马尔文粒径测定仪测定纳米粒的粒径;
结果显示:NP以及tLyp-1-NP的粒径分别为22.7nm以及23.3nm,表明功能性多肽的引入对纳米粒的粒径未产生显著性影响,定性图也显示,二种纳米粒子大小均一,形态圆整。
实施例2 HUVEC细胞对载香豆素6纳米粒的摄取
将HUVEC细胞以每孔5000个的密度接种于96孔板上,置于37℃、5%二氧化碳培养箱中培养24h。分别加入0.2-1μg/mL不同浓度梯度的载香豆素6的NP和tLyp-1-NP,在培养箱中共同孵育1h。用温热的PBS(0.1M磷酸缓冲盐溶液,pH 7.4)洗板3次,加入多聚甲醛固定15min,2μg/mL Hochest 33258染核10min,最后于每孔中加入200μL PBS,用高内涵仪器定量分析药物的细胞摄取;并用倒置荧光显微镜进行观察和拍照;
结果显示:tLyp-1肽修饰后的纳米粒tLyp-1-NP在HUVEC细胞中具有更好的摄取效果,证实了其对肿瘤依赖新生血管内皮细胞的主动靶向能力。
实施例3HCT15细胞对载香豆素6纳米粒的摄取
将HCT15细胞以5000个/孔的密度接种于96孔板中,置于37℃、5%二氧化碳培养箱中培养24h。分别加入0.2-1μg/mL不同浓度梯度的载香豆素6的NP和tLyp-1-NP,在培养箱中共同孵育1h。用温热的PBS(0.1M磷酸缓冲盐溶液,pH 7.4)洗板3次,加入多聚甲醛固定15min,2μg/mL Hochest 33258染核10min,最后于每孔中加入200μL PBS,用高内涵仪器定量分析药物的细胞摄取;并用倒置荧光显微镜进行观察和拍照;
结果显示:tLyp-1肽修饰后的纳米粒tLyp-1-NP在HCT15细胞中具有更好的摄取效果,证实了其对人结直肠腺癌细胞的主动靶向能力。
实施例4包载光敏剂的纳米粒体外抗多药耐药肿瘤细胞增殖的结果
HCT15细胞以5000个/孔的密度接种于96孔板中,置于5%二氧化碳培养箱中培养24h。分别加入0.2-7.5μg/mL不同浓度梯度的载香豆素6的NP和tLyp-1-NP。在1h避光孵育后,用PBS洗版,将各孔换成无血清的1640培养基,光照组用发射660nm近红外波长的激光探头以0.3J/cm2(22mW/cm2,15s)的光剂量对孔板进行辐照,24小时避光孵育后进行MTT检测;
结果显示:tLyp-1肽修饰后的纳米粒tLyp-1-NP在光照条件下对肿瘤细胞的抗增殖作用更明显。表明tLyp-1靶向多肽可以促进肿瘤细胞对于纳米粒子的摄取,并且在光动力治疗中具有显著的细胞毒性作用。
实施例5纳米递药系统在荷瘤动物体内的分布实验
取六周龄裸鼠6只,将HCT15细胞(1×107个/只)消化接种于小鼠后肢皮下,15天后待肿瘤长至约200mm3,随机分组为NP组以及tLyP-1-NP组,每组3只,成像前小鼠尾静脉分别注射给药包载光敏剂的NP及tLyp-1-NP(VP=5mg/kg)。采用活体成像仪按照给药后时间点(2,6,12,24h)进行拍摄(680nm-690nm)。24小时后拍摄完毕,常规处理小鼠并取出肿瘤以及其他器官进行离体成像,以考察纳米粒子在各组织的分布;
结果显示:与NP组相比,tLyp-1-NP组能显著增强药物在耐药肿瘤部位的聚集,器官分布显示,tLyp-1多肽修饰后的递药系统不仅能够集中分布于肿瘤部位,此外,其在正常组织部位的分布明显少于NP组,显示了良好的靶向特性。
实施例6载药纳米粒的体内药效学评价
按实例5中建立荷耐药肿瘤动物模型,待肿瘤长至约50mm3,将裸鼠随机分为3组,每组3只,光照前3组小鼠尾静脉分别注射0.1M磷酸盐缓冲液(pH 7.4)、NP及tLyp-1-NP(VP=5mg/kg),给药后12h及24h后进行光照治疗(光剂量:170MW/cm2,102J/cm2,治疗效果首先通过拍照监测小鼠的肿瘤变化进行评价;
治疗结束后将各组裸鼠进行心脏灌流,并取皮下种瘤制成切片后进行H&E染色,用光学显微镜进行拍照观察;
结果显示:给药tLyp-1-NP并进行光照治疗的小鼠肿瘤消失最快,同时,药物处理后的肿瘤H&E染色结果显示,tLyp-1-NP可大量蓄积于肿瘤并且引起肿瘤细胞的广泛凋亡。
Claims (7)
1.一种包载光敏剂的肿瘤靶向治疗用药物递送系统,其特征在于,该递药系统以聚合物载体聚乙二醇维生素E琥珀酸酯为主要原料制备成的粒径均一的纳米粒子,将光敏剂物理性包载于所述纳米粒子的疏水内核;同时将功能性分子通过共价连接的方式修饰于所述纳米粒子的表面,制成靶向治疗用药物递送系统。
2.按权利要求1所述的包载光敏剂的肿瘤靶向治疗用药物递送系统,其特征在于,所述的功能分子是对特异性表达神经粘蛋白受体-1(NRP-1)的细胞具有强亲和性的多肽tLyp-1肽,其氨基酸序列如下所示:CGNKRTR。
3.按权利要求1所述的包载光敏剂的肿瘤靶向治疗用药物递送系统,其特征在于,所述的聚合物载体聚乙二醇维生素E琥珀酸酯(TPGS)的分子量为1513Da。
4.按权利要求1所述的包载光敏剂的肿瘤靶向治疗用药物递送系统,其特征在于,所述的药物递送系统所采用的药物模型为光敏剂维替泊芬(verteporfin)。
5.按权利要求1所述的包载光敏剂的肿瘤靶向治疗用药物递送系统,其特征在于,所述的药物递送系统采用薄膜水化法制成粒径均一的纳米制剂,其中,采用氯仿溶解光敏剂及聚合物材料,采用磷酸盐缓冲液pH 7.4为水化的分散介质。
6.按权利要求5所述的包载光敏剂的肿瘤靶向治疗用药物递送系统,其特征在于,所述的纳米制剂的粒径在20-40nm之间。
7.权利要求1所述的包载光敏剂的肿瘤靶向治疗用药物递送系统在制备针对肿瘤细胞和肿瘤依赖新生血管内皮细胞的药物递送系统中的用途。
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