CN108542893A - 一种具有优良血液稳定性能的纳米颗粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于纳米药物技术领域，提供了一种具有优良血液稳定性能的纳米颗粒及其制备方法。该纳米颗粒以聚乙交酯丙交酯（PLGA）、药物/探针分子、二硬脂酰磷脂酰乙醇胺‑聚乙二醇‑马来酰亚胺（DSPE‑PEG）和普朗尼克F127（PF127）为原料，通过快速纳米沉淀技术制备成粒径可控、单分散度好和在多种溶液中稳定、性能优良的纳米颗粒。得益于颗粒表面大量羟基和负电荷的保护作用，该纳米颗粒不会与血清中的蛋白质结合，从而避免被网状内皮系统吸收代谢，通过包载疏水性药物、疏水或两亲性的探针，颗粒能够显著延长药物和探针的血液循环半衰期，为疾病检测及治疗提供良好的药物呈递平台。

Description

一种具有优良血液稳定性能的纳米颗粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体地，涉及一种具有优良血液稳定性能的纳米颗粒及其制备方法。

背景技术

临床常采用静脉注射或输液的方式，将药物输送至体内进行疾病治疗。然而药物进入血液循环后，很大一部分会被血液中的蛋白质捕获并通过网状内皮系统运输至肝脏和肾脏代谢，最终排出体外，导致药物的生物利用度极低，并具有免疫抑制、组织损伤和神经毒性等毒副作用。随着纳米技术和医学的不断进步，已有大量的纳米药物被设计用于实现药物的靶向呈递（如叶酸等小分子、血管内皮生长因子受体等）和可控的药物释放，进而降低药物的毒副作用，提高药物的生物利用度。其中，天然来源的磷脂和聚合物被广泛用于纳米药物的设计制备与生物应用。例如，相对于正常体细胞，肿瘤细胞对42~43℃以上的温度表现为不耐受，将具有温度响应性质的磷脂二棕榈酰磷脂酰胆碱和二硬脂酰基磷脂酰胆碱作为载体，包载亲水性药物得到的纳米脂质体囊泡，能够在这一温度下产生从固相到流动相的相转变，从而实现温度敏感的药物释放。这些研究对实现按需的药物释放和降低药物毒副作用具有极大的促进作用。

然而在通过静脉注射进入血液中以后，仍有80%以上的纳米药物会被网状内皮系统捕获并代谢清除，导致纳米药物的生物利用度无法得到显著的提高，这也很大程度上限制了纳米药物在临床治疗中的使用。另外，粒径大小对纳米药物的血液清除具有重要影响。因此，设计血液稳定性能优良和易于调控粒径的纳米颗粒具有重要的研究意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的上述不足，提供一种具有优良血液稳定性能的纳米颗粒及其制备方法，由聚乙交酯丙交酯（PLGA）、二硬脂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇-马来酰亚胺（DSPE-PEG）和普朗尼克F127（PF127）组成的纳米颗粒成分简单，血液稳定性能良好，并能够为难以起效的疏水性药物分子和疏水/两亲性分子探针提供一种通用的纳米载药平台，显著提高药剂的血液循环稳定性和循环时间。同时，相比于传统纳米沉淀法，快速纳米沉淀技术制备而成的纳米颗粒具有粒径均一、粒径高度可控、体系稳定性良好等优势。

为了实现上述目的，本发明是通过以下方案予以实现的：

一种具有优良血液稳定性能的纳米颗粒，所述纳米颗粒的制备方法是使用聚乙交酯丙交酯（PLGA）、药物/探针分子、二硬脂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇-马来酰亚胺（DSPE-PEG）和普朗尼克F127（PF127），通过快速纳米沉淀技术制备具有良好血液稳定性能和粒径大小可控的纳米颗粒。通过调节水相/有机相的体积比和两者混合速率，能够在20~500nm范围内可控的调节纳米颗粒的粒径大小，颗粒表面电位在-10~-40mV。

优选地，所述纳米颗粒的粒径大小高度可控，表面带负电荷且具有大量羟基基团，这些特性保证纳米颗粒体系十分稳定，不易被血液中的蛋白质结合和网状内皮系统代谢清除。通过包载疏水性药物、疏水和两亲性的探针，所述纳米颗粒能够显著延长这些药剂的血液循环时间，促进药剂在体内的高效递送。

优选地，所述有机相为强极性的、能与水互溶的有机溶剂。更优选地，有机相为乙腈、二甲基亚砜中的任一种。

制备方法是快速纳米沉淀法，具体实施步骤如下：①PLGA溶于乙腈溶液中作为有机相溶液，溶度为1 ~ 10 mg/mL，药物/探针分子以合适浓度溶于其中；PF127溶于超纯水中作为水相溶液，浓度为1 ~ 20 mg/mL，DSPE-PEG以合适浓度溶于其中；②将PLGA的乙腈溶液作为通道1，PF127的水溶液作为通道2，超纯水作为通道3和通道4，将液体以一定流速挤压至多通道旋涡混合器中混合，纳米颗粒以快速纳米沉淀的原理进行组装，得到带有杂质的纳米颗粒溶液；③使用透析袋对颗粒溶液进行透析，可除去颗粒溶液中的游离分子和有机溶剂，即得纯化后的纳米颗粒。

优选地，所述PLGA的平均分子量大小为5 ~ 7 kD。

优选地，所述纳米颗粒制备过程中，水相/有机相体积比为9:1 ~ 1:1。

优选地，通道1和2的液体流速为1 ~ 12.5 mL/min，通道3和4的液体流速为4 ~ 50mL/min），

作为一种具体的优选实施方式，所述纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：

S1.将含有药物/探针分子和聚乙交酯丙交酯的有机相溶液通过通道1，含有普朗尼克F127和二硬脂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇-马来酰亚胺的水相溶液通过通道2，超纯水通过通道3和通道4，挤压进入多通道旋涡混合器快速均匀混合，得到包载药物/探针分子的纳米颗粒。

S2.通过改变水相/有机相的体积比，从9:1到1:1，或者改变通道流速，通道1和通道2为1~12.5mL/min，通道3和通道4为4~50mL/min，可以改变纳米颗粒的尺寸。

优选地，所述纳米颗粒的粒径为20 ~ 500 nm。

优选地，所述纳米颗粒的电位为-10 mV ~ -40 mV。

优选地，所述纳米疫苗的载药量为5% ~ 20%。

所述纳米颗粒的具体特征为：①PLGA为疏水的聚合物，用于构建纳米颗粒的疏水核心，可用于包载疏水和两亲性的药物/探针分子；②PF127同时拥有疏水和亲水的区域，疏水的区域通过疏水相互作用将PLGA包裹在内，亲水区域构成纳米颗粒的表面并暴露出大量羟基基团；③DSPE-PEG为两亲性嵌段共聚物，穿插于PF127组成的纳米颗粒外壳中，起到稳定作用；④纳米颗粒表面暴露的大量羟基基团和负电荷，能够避免纳米颗粒与血液中的蛋白结合，减少药物被网状内皮系统的捕获，延长纳米颗粒的体内循环时间；⑤快速纳米沉淀技术能够快速、大批量连续制备所述纳米颗粒，且可重复性好、粒径均一、体系稳定性优良。

因此，本发明还请求保护所述具有优良血液稳定性能的纳米颗粒在包载药物和/或荧光探针分子中的应用。

优选地，所述纳米颗粒能够用于包载疏水性药物，所述疏水性药物为阿霉素、紫杉醇、喜树碱中的至少一种。

优选地，所述纳米颗粒能够用于包载两亲性或疏水的荧光探针分子，所述两亲性或疏水的荧光探针分子为吲哚菁绿、二氢卟吩-e6、血卟啉中的至少一种。

本发明还请求保护所述具有优良血液稳定性能的纳米颗粒在延长被包载药物在血液循环中的半衰期，减少纳米颗粒的肝肾代谢中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明所提供的纳米颗粒成分简单，血液稳定性能良好，并能够为难以起效的疏水性药物分子和疏水/两亲性分子探针提供一种通用的纳米载药平台，显著提高药剂的血液循环稳定性和循环时间。同时，相比于传统纳米沉淀法，快速纳米沉淀技术制备而成的纳米颗粒具有粒径均一、粒径高度可控、体系稳定性良好等优势。

附图说明

图1为纳米颗粒1的粒径分布及TEM图像。

图2为纳米颗粒2的粒径分布及TEM图像。

图3为纳米颗粒3的粒径分布及TEM图像。

图4为纳米颗粒1、2和3在PBS中的粒径和荧光稳定性。

图5为纳米颗粒1、2和3在DMEM培养基（含10%胎牛血清）中的粒径和荧光稳定性。

图6为游离ICG、纳米颗粒1、2和3在小鼠血液循环中的浓度-时间曲线。

具体实施方式

下面结合说明书附图及具体实施例对本发明作出进一步地详细阐述，所述实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。

以下实施例中所涉及制剂来源如下：

PLGA、PF127、肝素钠购自Simga-Aldrich生物试剂公司，DSPE-PEG购自美国Avanti磷脂有限公司，吲哚菁绿购自阿达玛斯生物试剂公司，乙腈购自广州化学试剂公司，pH7.4的磷酸盐缓冲液、DMEM培养基和胎牛血清购自美国Life有限公司，实验BLAB/c小鼠购自广东实验动物中心。

实施例1 快速纳米沉淀技术制备包载吲哚菁绿（ICG）的纳米颗粒

本实施例通过调节水相/有机相的体积比和通道的液体流速，制备了三种粒径大小的包载ICG的纳米颗粒，具体实施步骤如下：

1、纳米颗粒1具体实施步骤：①取6 mg PLGA，0.6 mg ICG溶于3 mL有机溶剂乙腈中，漩涡振荡混匀；15 mg PF127和1 mg DSPE-PEG溶于3 mL超纯水中，振荡混匀；②含有PLGA和ICG的乙腈溶液通过通道1（流速10 mL/min），含有PF127和DSPE-PEG的水溶液通过通道2（流速10 mL/min），12 mL超纯水分别通过通道3和4（流速均为40 mL/min），输送至多通道旋涡混合器中进行高速的混合和溶剂交换，得到未纯化的纳米颗粒，此时水相/有机相体积比为9:1；③使用截留分子量为10kD的透析袋对颗粒溶液进行透析，即得纯化的包载ICG的纳米颗粒1（NP-1）。

2、纳米颗粒2具体实施步骤：①取12 mg PLGA，1.2 mg ICG溶于6 mL有机溶剂乙腈中，漩涡振荡混匀；30 mg PF127和2 mg DSP-PEG溶于6 mL超纯水中，振荡混匀；②含有PLGA和ICG的乙腈溶液通过通道1（流速10 mL/min），含有PF127和DSPE-PEG的水溶液通过通道2（流速10 mL/min），4 mL超纯水分别通过通道3和4（流速均为6.7 mL/min），输送至多通道旋涡混合器中进行高速的混合和溶剂交换，得到未纯化的纳米颗粒，此时水相/有机相体积比为7:3；③使用截留分子量为10kD的透析袋对颗粒溶液进行透析，即得纯化的包载ICG的纳米颗粒2（NP-2）。

3、纳米颗粒3具体实施步骤：①取16 mg PLGA，1.6 mg ICG溶于8 mL有机溶剂乙腈中，漩涡振荡混匀；40 mg PF127和2.7 mg DSPE-PEG溶于超纯水中，振荡混匀；②含有PLGA和ICG的乙腈溶液通过通道1（流速10 mL/min），含有PF127和DSPE-PEG的水溶液通过通道2（流速10 mL/min），12 mL超纯水分别通过通道3和4（流速均为40 mL/min），输送至多通道旋涡混合器中进行高速的混合和溶剂交换，得到未纯化的纳米颗粒，此时水相/有机相体积比为1.5:1；③使用截留分子量为10kD的透析袋对颗粒溶液进行透析，即得纯化的包载ICG的纳米颗粒3（NP-3）。

然后，通过透射电子显微镜和粒径电位分析仪测量三种纳米颗粒的粒径大小和形貌特征。三种纳米颗粒其粒径分别为：45.9 nm，113.2 nm和180.9 nm，这三种纳米颗粒表现为球形核-壳结构和精密的粒径分布，结果如图1~3所示。

实施例2 验证纳米颗粒在磷酸盐缓冲液（PBS）和DMEM培养基中（含10%胎牛血清）的体系稳定性

本实施例以实施例1中制备的纳米颗粒1、2、3为例，探究了三种纳米颗粒在PBS和DMEM培养基（含10%胎牛血清）中的粒径稳定性和包载荧光探针的荧光稳定性，具体实施步骤如下：

取包载ICG的NP-1、NP-2和NP-3的溶液，将三种溶液分别加入PBS（pH=7.4）中和DMEM培养基含10%胎牛血清）中，在37°C培养5天，每天跟踪测试纳米颗粒的粒径大小和颗粒在810nm处的荧光强度值，结果如图4~5所示。

实施例3 检测纳米颗粒在血液中的长循环稳定性能

本实施例旨在检测纳米颗粒在血液中的半衰期，为纳米颗粒延长药物或分子探针的有效递送这一生物应用提供基础研究证据。具体实施步骤如下：

取BALB/c小鼠12只，随机分为4组，每组3只；②将游离ICG、NP-1、NP-2和NP-3通过尾静脉注射的方式注入小鼠体内；③在第5/15/30分钟和1/2/4/8/16/24/48小时收取小鼠血液0.1 mL，并与0.1 mL PBS（含1 mg/mL肝素钠）充分混合用于检测；④根据ICG在780 nm处的吸收峰，使用多功能酶标仪检测样品在780 nm的吸收值；⑤配制ICG浓度分别为10^-5 mg/mL、5×10^-5 mg/mL、2×10^-4 mg/mL、10^-3 mg/mL和5×10^-3 mg/mL共5个梯度的PBS溶液，通过酶标仪测定其780 nm的吸收值，绘制ICG的浓度-吸收标准曲线；⑥根据标准曲线的方程式计算血液样品的吸收值，结果如图6所示。

Claims (9)

1.一种具有优良血液稳定性能的纳米颗粒，其特征在于，所述纳米颗粒以聚乙交酯丙交酯、药物/探针分子、二硬脂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇-马来酰亚胺和普朗尼克F127为原料，通过快速纳米沉淀技术制备成以聚乙交酯丙交酯为核心、普朗尼克F127和二硬脂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇-马来酰亚胺为外壳的核-壳结构纳米颗粒，药物/探针分子被包裹在颗粒内部，颗粒表面具有大量的羟基基团并带负电荷。

2.根据权利要求1所述的纳米颗粒，其特征在于，所述纳米颗粒的粒径大小高度可控，粒径大小可通过调控水相/有机相的体积比和两者混合速率实现，所述有机相为强极性的、能与水互溶的有机溶剂。

3.根据权利要求2所述的纳米颗粒，其特征在于，所述有机相为乙腈、二甲基亚砜中的任一种。

4.根据权利要求3所述的纳米颗粒，其特征在于，所述纳米颗粒的粒径为20~500nm，表面电位为-10 ~ -40mV。

5.权利要求1至4任一项所述具有优良血液稳定性能的纳米颗粒在包载药物和/或荧光探针分子中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述纳米颗粒能够用于包载疏水性药物，所述疏水性药物为阿霉素、紫杉醇、喜树碱中的至少一种。

7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述纳米颗粒能够用于包载两亲性或疏水的荧光探针分子，所述两亲性或疏水的荧光探针分子为吲哚菁绿、二氢卟吩-e6、血卟啉中的至少一种。

8.权利要求1至4任一项所述具有优良血液稳定性能的纳米颗粒在延长被包载药物在血液循环中的半衰期，减少纳米颗粒的肝肾代谢中的应用。

9.权利要求1至4任一项所述纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将含有药物/探针分子和聚乙交酯丙交酯的有机相溶液通过通道1，含有普朗尼克F127和二硬脂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇-马来酰亚胺的水相溶液通过通道2，超纯水通过通道3和通道4，挤压进入多通道旋涡混合器快速均匀混合，得到包载药物/探针分子的纳米颗粒；

S2.通过改变水相/有机相的体积比，从9:1到1:1，或者改变通道流速，通道1和通道2为1~12.5mL/min，通道3和通道4为4~50mL/min，可以改变纳米颗粒的尺寸。