CN108815522A - 一种复合光热材料的制备方法及其用途 - Google Patents

一种复合光热材料的制备方法及其用途 Download PDF

Info

Publication number
CN108815522A
CN108815522A CN201810724380.1A CN201810724380A CN108815522A CN 108815522 A CN108815522 A CN 108815522A CN 201810724380 A CN201810724380 A CN 201810724380A CN 108815522 A CN108815522 A CN 108815522A
Authority
CN
China
Prior art keywords
dept
bone
cooh
solution
optothermal material
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.)
Pending
Application number
CN201810724380.1A
Other languages
English (en)
Inventor
肖建如
晏洋
蔡小攀
高欣
王仡桐
黄权
张强
程义云
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
East China Normal University
Second Affiliated Hospital Army Medical University
Original Assignee
East China Normal University
Second Affiliated Hospital Army Medical University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by East China Normal University, Second Affiliated Hospital Army Medical University filed Critical East China Normal University
Priority to CN201810724380.1A priority Critical patent/CN108815522A/zh
Publication of CN108815522A publication Critical patent/CN108815522A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • A61K41/0052—Thermotherapy; Hyperthermia; Magnetic induction; Induction heating therapy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/34—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polyesters, polyamino acids, polysiloxanes, polyphosphazines, copolymers of polyalkylene glycol or poloxamers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/0012—Galenical forms characterised by the site of application
    • A61K9/0019—Injectable compositions; Intramuscular, intravenous, arterial, subcutaneous administration; Compositions to be administered through the skin in an invasive manner
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00—Antineoplastic agents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00—Antineoplastic agents
    • A61P35/04—Antineoplastic agents specific for metastasis

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Oncology (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)

Abstract

本发明提供了一种复合光热材料的制备方法，其包括如下步骤：在G4.5‑COONa溶液(pH＝2)中加入六氯铂酸钾溶液，调节pH值为9.16，避光反应12h后，加入硼氢化钠溶液，反应后，在截留分子量为3500Da的透析袋中进行透析，得到复合光热材料(DEPt‑COOH)。本发明以端基团为羧基的聚酰胺‑胺树形高分子为载体，内部包裹金属纳米光热颗粒合成新型复合物(DEPt‑COOH)用于骨肿瘤的治疗研究。此多功能复合物中，多羧基末端与溶蚀骨表面高效螯合实现骨肿瘤病灶区复合材料的高效靶向输送，通过光热治疗实现对骨肿瘤的高效杀伤，而对正常组织的副作用大幅降低。

Description

一种复合光热材料的制备方法及其用途
技术领域
本发明涉及一种复合光热材料的制备方法及其用途，属于生物医药技术领域。
背景技术
骨是肿瘤最好发的部位之一，骨肿瘤常导致骨痛、高钙血症、病理性骨折、脊髓压迫甚至瘫痪等并发症,严重危害人类健康。
纵使手术、化疗、放疗、免疫治疗、靶向治疗等手段相继应用于骨肿瘤的治疗，但其治疗效果仍然差强人意，针对骨转移瘤的治疗亟需寻找新的手段。纳米光热治疗即为最具有应用和转化前景的治疗手段之一，其原理为：将具有光热转换性能的特殊纳米材料置于肿瘤部位，通过局部照射特殊波长的激光产生热效应而杀死肿瘤细胞。目前光热治疗主要采用近红外光(650～900纳米区间)，可穿透7cm的肌肉组织、头骨和脑组织，其穿透能力足以满足骨肿瘤光热治疗的需要。
虽然光热转换性能优异的纳米材料不断涌现，但至今仍没有纳米光热材料成功应用于临床。其中，靶向精度不够是制约其临床应用的关键因素之一。目前骨肿瘤治疗研究领域中常用的靶向策略是双磷酸盐，代表性的是阿伦磷酸盐，其主要机制是利用磷酸根与钙离子的结合。虽然这类材料对骨组织具有较好的靶向性，但其对骨肿瘤区域的选择性靶向能力较弱，因而治疗药物难以在骨肿瘤病灶区高效富集，还存在误伤正常骨组织的风险。显然，这种靶向策略还远远不能满足临床需求。最近有研究展示了一种精妙的骨损伤靶向策略：将纳米材料修饰成双羧基末端的Ca2+螯合末端，通过此末端与骨损伤表面裸露的Ca2+螯合，从而实现骨损伤表面的精准靶向。另有研究发现骨基质中离子的释放可形成一定强度的电场，此电场引导负电荷物质向骨损伤处移动，而正电荷物质则相反的远离骨裂缝。骨肿瘤的显著特点即为破骨细胞过度活化导致不可逆的骨溶蚀，在此过程中大量Ca2+裸露于溶蚀骨表面，无论是成骨性骨肿瘤还是溶骨性骨肿瘤均具有此特点。因此，多羧基末端的类钙离子螯合剂结构(带负电荷)有望开发为骨肿瘤的高效靶向探针，目前尚未见采用此靶向策略设计多功能光热材料以及用于骨肿瘤治疗研究的相关报道。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种复合光热材料的制备方法及其用途。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种复合光热材料的制备方法，其包括如下步骤：
在G4.5-COONa溶液(pH＝2)中加入六氯铂酸钾溶液，调节pH值为9.16，避光反应12h后，加入硼氢化钠溶液，反应后，在截留分子量为3500Da的透析袋中进行透析，得到复合光热材料，分子式为DEPt-COOH。
作为优选方案，所述G4.5-COONa溶液的浓度为0.346mM。
作为优选方案，所述六氯铂酸钾溶液的浓度为20mM。
作为优选方案，所述硼氢化钠溶液的浓度为200mM。
一种由前述的制备方法得到的复合光热材料的用途，其以所述复合光热材料作为活性成分之一或唯一活性成分用于制备治疗骨转移肿瘤的药物。
作为优选方案，所述的药物为静脉给药的注射剂型。
作为优选方案，包括按重量份数计的如下组分：
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明以端基团为羧基的聚酰胺胺树形高分子为载体，内部包裹金属铂纳米光热颗粒合成新型复合物(DEPt-COOH)用于骨肿瘤的治疗研究。此多功能复合物中，多羧基末端与溶蚀骨表面高效螯合实现骨肿瘤病灶区光热复合材料的高效靶向输送，通过光热治疗实现对骨肿瘤的高效杀伤，而对正常组织的副作用大幅降低。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中实施例1制备的复合光热材料(DEPt-COOH)的扫面电镜照片；
图2为本发明中实施例1制备的复合光热材料(DEPt-COOH)的的纳米尺寸分布图；
图3为本发明中实施例1、对比例1和对比例2制备的复合光热材料的光热转换性能曲线；
图4为本发明中实施例1、对比例1和对比例2制备的复合光热材料的结合羟基磷灰石的能力；
图5为本发明中实施例1、对比例1和对比例2的制备复合光热材料的对乳腺癌细胞MDA-MB-231-Luc的光热杀伤效果；
图6为本发明中实施例1、对比例1和对比例2制备的复合光热材料在荷瘤小鼠体内存留12h的生物分布；
图7为本发明中实施例1、对比例1和对比例2制备的复合材料光热治疗小鼠骨肿瘤的细胞凋亡作用；
图8为本发明中实施例1、对比例1和对比例2制备的复合材料光热对骨肿瘤光热治疗的骨保护效果micro-CT评价；
图9为本发明中实施例1制备的DEPt-COOH的内脏毒性实验。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明中的G5-NH2和G4.5-COOH分别为G5-NH2PAMAM和G4.5-COOH PAMAM的简称，G5-NH2PAMAM和G4.5-COONa PAMAM均购买自Dendritech Inc.公司(Midland,MI)。
实施例1
本实施例涉及DEPt-COOH复合材料的的制备方法，具体包括如下步骤：
DEPt-COOH的合成：在0.55mLG4.5-COONa PAMAM(0.346mM)溶液(pH＝2)中加入0.476mL六氯铂酸钾溶液(20mM)，搅拌3min后用0.1M氢氧化钠将溶液pH调至9.16。避光搅拌反应12h后，快速加入0.476mL硼氢化钠(200mM)。2h后将溶液转入截断分子量为3500Da的透析袋中，用PBS缓冲液(pH＝9)透析10次，收集后储存在4℃环境中。
对比例1
本对比例涉及DEPt-AC复合光热材料的制备方法，具体包括如下步骤：
G5-NH2-AC的合成：将100mg G5-NH2 PAMAM溶于2mL的无水甲醇，接着加入63.5μL三乙胺(0.911mmol)和34.5μL乙酸酐(0.728mmol)。溶液在室温下搅拌反应48小时后转入截断分子量为3500Da的透析袋中，用蒸馏水透析10次后收集，储存在4℃环境中。
DEPt-AC的合成：在0.55mL G5-NH2-AC PAMAM(0.107mM)溶液中加入0.148mL的六氯铂酸钾溶液(20mM)。避光搅拌反应12h后，快速加入0.148mL硼氢化钠(200mM)。2h后将溶液转入截断分子量为3500Da的透析袋中，用蒸馏水透析10次，收集后储存在4℃环境中。
对比例2
本对比例涉及DEPt-NH2复合光热材料的制备方法，具体包括如下步骤：
DEPt-NH2的合成：在0.55mL G5-NH2 PAMAM(0.192mM)溶液(pH＝3)中加入0.265mL六氯铂酸钾溶液(20mM)。避光搅拌反应12h后，缓慢加入0.265mL硼氢化钠(200mM)。2h后将溶液转入截断分子量为3500Da的透析袋中，用蒸馏水透析10次，收集后储存在4℃环境中。通过ICP-MS来定量以上材料中金属铂的浓度。
对实施例1得到的复合光热材料(DEPt-COOH)进行基本特征进行表征(如图1所示)，对电镜照片中材料颗粒进行统计得到尺寸分布图，结果示DEPt-COOH具有超细纳米尺寸(约1.5nm)，且均一性良好(如图2所示)；对上述三种溶液(300μM，1mL)分别采用近红外激光(808nm)照射5分钟，功率为4.65W·cm-2，观察每种溶液的光热转换性能，结果显示DEPt-COOH、DEPt-NH2、DEPt-AC的光热转换性能基本相同，5分钟内可达45℃以上，而作为对照组的聚酰胺胺树形高分子和双蒸水的温度基本无变化(如图3所示)。综上所述，本发明获得的超细纳米复合材料DEPt-COOH，纳米尺寸均匀，且光热转换性能优异。
实施例2
本实施例涉及DEPt-COOH、DEPt-NH2、DEPt-AC的体外骨靶向性能、及细胞的光热杀伤效果评价
采用羟基磷灰石骨片作为实验对象，观察上述三种复合材料的骨靶向能力，结果显示：DEPt-COOH结合羟基磷灰石的能力远远优于另外两种材料(如图4所示)。采用乳腺癌细胞MDA-MB-231-Luc作为实验细胞检测上述三种复合材料对肿瘤细胞的光热杀伤作用时发现：DEPt-NH2、DEPt-AC、DEPt-COOH三种复合物均具有优异的肿瘤细胞杀伤能力，且能力几乎相同(如图5所示)。以上数据表明DEPt-COOH具有优异的羟基磷灰石结合能力(钙离子结合能力)，在缺少骨的体外细胞实验中三者的光热转换性能及肿瘤细胞杀伤能力基本相同。
实施例3
本实施例涉及一种裸鼠的动物实验，骨肿瘤模型光热治疗的效果评价
采用稳定表达荧光素酶蛋白(luciferase)的MDA-MB-231细胞建立动物模型。MDA-MB-231-luc采用Lipofectamine 2000(Invitrogen,Carlsbad,CA)转染共表达荧光素酶基因和卡那霉素(G418)抵抗基因的质粒，并用G418作为压力选择药物。细胞和肿瘤的生物荧光活性通过加入D-luciferin后用Xenogen IVIS-200(Caliper Life Sciences,Hopkinton,MA)进行检测。选用5周龄Balb/c裸雌鼠作为实验动物，小鼠饲养在华东师范大学SPF级动物房。将MDA-MB-231-luc细胞浓度调整为1×107/mL，用PBS缓冲液重悬，然后将细胞重悬液(20μL)经皮注射入小鼠右胫骨(右侧胫骨为荷瘤侧)。建模成功后，首先进行体内分布实验，结果显示：分别尾静脉注射等量(3.9mg/kg,铂质量)DEPt-NH2、DEPt-AC、DEPt-COOH三种复合物，12小时后显示DEPt-COOH复合物在右侧胫骨(荷瘤侧)显著高于左侧(健侧)，也远高于DEPt-NH2、DEPt-AC组(如图6所示)，在体内证明了DEPt-COOH对骨肿瘤病灶的高效靶向性。
进一步进行DEPt-NH2、DEPt-AC、DEPt-COOH三种复合物对小鼠骨肿瘤的光热治疗效果进行评估，具体为：胫骨肿瘤模型建立成功后2周随机分为5组，每组5只小鼠，在第0天、第3天和第6天分别尾静脉注射PBS(160μL)和等量(3.9mg/kg，铂质量，160μL)DEPt-NH2、DEPt-AC、DEPt-COOH三种复合物，分为PBS+NIR(红外光)、DEPt-NH2+NIR、DEPt-AC+NIR、DEPt-COOH、DEPt-COOH+NIR等5组。治疗结束后采用Micro-CT等评价小鼠右胫骨肿瘤的生长情况，所有结果检验用T检验。结果显示：经光热治疗后，DEPt-COOH的治疗效果著优于DEPt-NH2、DEPt-AC组(如图7所示)。分子生物学层面进一步证实DEPt-COOH+NIR组的肿瘤细胞凋亡显著高于其他组(红色表示凋亡的肿瘤细胞，细胞核采用Hoechst 33342染色)(如图8所示)。
实施例4
本实施例涉及DEPt-COOH的生物安全性评价
分别取实施例3中光热治疗后的PBS+NIR和DEPt-COOH+NIR组小鼠心、肝、脾、肺、肾，福尔马林固定切片后进行HE染色，结果显示DEPt-COOH复合物对小鼠的各脏器均无明显伤害(如图9所示)。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种复合光热材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在pH＝2的G4.5-COONa溶液中加入六氯铂酸钾溶液，调节pH值为9.16，避光反应12h后，加入硼氢化钠溶液，反应后，在截留分子量为3500Da的透析袋中进行透析，得到复合光热材料，简称DEPt-COOH。
2.如权利要求1所述的复合光热材料的制备方法，其特征在于，所述G4.5-COONa溶液的浓度为0.346mM。
3.如权利要求1所述的复合光热材料的制备方法，其特征在于，所述六氯铂酸钾溶液的浓度为20mM。
4.如权利要求1所述的复合光热材料的制备方法，其特征在于，所述硼氢化钠溶液的浓度为200mM。
5.一种由权利要求1所述的制备方法得到的复合光热材料的用途，其特征在于，以所述复合光热材料作为活性成分之一或唯一活性成分用于制备治疗骨转移肿瘤的药物。
6.如权利要求5所述的用途，其特征在于，所述的药物为静脉给药的注射剂型。
CN201810724380.1A 2018-07-04 2018-07-04 一种复合光热材料的制备方法及其用途 Pending CN108815522A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810724380.1A CN108815522A (zh) 2018-07-04 2018-07-04 一种复合光热材料的制备方法及其用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810724380.1A CN108815522A (zh) 2018-07-04 2018-07-04 一种复合光热材料的制备方法及其用途

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108815522A true CN108815522A (zh) 2018-11-16

Family

ID=64133867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810724380.1A Pending CN108815522A (zh) 2018-07-04 2018-07-04 一种复合光热材料的制备方法及其用途

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108815522A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111530499A (zh) * 2020-05-15 2020-08-14 中自环保科技股份有限公司 一种结构可控的核-壳合金电催化剂合成方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111530499A (zh) * 2020-05-15 2020-08-14 中自环保科技股份有限公司 一种结构可控的核-壳合金电催化剂合成方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pan et al. Near-infrared upconversion–activated CRISPR-Cas9 system: A remote-controlled gene editing platform
Chang et al. Colorectal tumor microenvironment‐activated bio‐decomposable and metabolizable Cu2O@ CaCO3 nanocomposites for synergistic oncotherapy
Yang et al. Rod-shape MSN@ MoS2 nanoplatform for FL/MSOT/CT imaging-guided photothermal and photodynamic therapy
Lei et al. Ultrafast synthesis of ultrasmall poly (Vinylpyrrolidone)‐protected Bismuth Nanodots as a multifunctional theranostic agent for in vivo dual‐modal CT/Photothermal‐imaging‐guided photothermal therapy
Cheng et al. FeSe2‐decorated Bi2Se3 nanosheets fabricated via cation exchange for chelator‐free 64Cu‐labeling and multimodal image‐guided photothermal‐radiation therapy
Lan et al. Nanoscale metal–organic framework hierarchically combines high-Z components for multifarious radio-enhancement
Zhou et al. CuS nanodots with ultrahigh efficient renal clearance for positron emission tomography imaging and image-guided photothermal therapy
Chen et al. Nanoscintillator-mediated X-ray inducible photodynamic therapy for in vivo cancer treatment
Cheng et al. PEGylated WS2 nanosheets as a multifunctional theranostic agent for in vivo dual‐modal CT/photoacoustic imaging guided photothermal therapy
KR102081666B1 (ko) 암 치료용 약학 조성물
Sun et al. The cost-effective preparation of green fluorescent carbon dots for bioimaging and enhanced intracellular drug delivery
Kwag et al. Hyaluronated fullerenes with photoluminescent and antitumoral activity
Lei et al. Ultrafast synthesis of ultrasmall polyethylenimine-protected AgBiS 2 nanodots by “rookie method” for in vivo dual-modal CT/PA imaging and simultaneous photothermal therapy
Wu et al. Engineered g-C3N4 quantum dots for tunable two-photon imaging and photodynamic therapy
Sandhöfer et al. Synthesis and preliminary in vivo evaluation of well-dispersed biomimetic nanocrystalline apatites labeled with positron emission tomographic imaging agents
Song et al. Iodine-131-labeled, transferrin-capped polypyrrole nanoparticles for tumor-targeted synergistic photothermal-radioisotope therapy
Liu et al. In vivo repeatedly activated persistent luminescence nanoparticles by radiopharmaceuticals for long‐lasting tumor optical imaging
Cheng et al. Facile preparation of multifunctional WS2/WOx nanodots for chelator‐free 89Zr‐labeling and in vivo PET imaging
Nieves et al. Silver chalcogenide nanoparticles: a review of their biomedical applications
Men et al. Thermosensitive polymer dot nanocomposites for trimodal computed tomography/photoacoustic/fluorescence imaging-guided synergistic chemo-photothermal therapy
Purushothaman et al. Ag 2 S quantum dot theragnostics
He et al. Programmable therapeutic nanoscale covalent organic framework for photodynamic therapy and hypoxia-activated cascade chemotherapy
Yang et al. Engineering Au44 nanoclusters for NIR-II luminescence imaging-guided photoactivatable cancer immunotherapy
Juengpanich et al. Pre-activated nanoparticles with persistent luminescence for deep tumor photodynamic therapy in gallbladder cancer
TWI395717B (zh) 放射性奈米金粒子其製造及使用方法

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
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20181116

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication