CN109394731B - 一种负载治疗肾缺血再灌注损伤药物纳米粒子的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种负载治疗肾缺血再灌注损伤药物纳米粒子的制备方法,该方法由以下步骤组成:将肾缺血再灌注损伤治疗药物、乳化剂、叶酸修饰的嵌段物加入到有机溶剂中,得到有机相溶液;将有机相溶液通过旋转蒸发除掉有机溶剂,形成聚合物薄膜,再加入水溶液,乳化后,在水浴加热搅拌后,离心,固相产物经洗涤,得到负载治疗肾缺血再灌注损伤药物的纳米粒子。本发明所述方法所制备的纳米粒子能够将药物特异性靶向到肾脏部位并缓慢释放,可显著提高疗效。
Description
技术领域
本发明涉及医药配制品,具体涉及负载治疗肾缺血再灌注损伤药物高分子化合物的制备方法。
背景技术
急性肾损伤是一种常见的临床综合征,严重影响着人类的生命和健康。急性肾损伤患者死亡率较高,在没有得到有效治疗的情况下更有可能转变为慢性肾脏疾病。而肾缺血再灌注损伤被认为是引起急性肾损伤的主要原因,通常发生在肾移植、心肺复苏或主动脉旁路手术、创伤、出血、低血压和烧伤过程中。肾缺血再灌注损伤常伴有高的发病率和死亡率,已经成为全球公共健康的沉重负担之一。因此,肾缺血再灌注损伤在急性肾损伤治疗中具有十分关键的地位。然而,目前治疗肾缺血再灌注损伤的药物普遍存在着细胞摄取效率低、体内保留时间短、肾脏浓度不足、疗效差的问题。因此,提高细胞对药物摄取效率,延长药物在体内的保留时间和实现药物的特异性肾脏靶向是实现高效治疗肾缺血再灌注损伤的关键。但是,要实现药物的高效运载并延长药物在病灶部位的停留时间,进而有效地治疗肾缺血再灌注损伤仍然面临着巨大的挑战。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种负载治疗肾缺血再灌注损伤药物纳米粒子的制备方法,该方法所制备的纳米粒子能够将药物特异性靶向到肾脏部位并缓慢释放,可显著提高疗效。
本发明要解决问题的技术方案如下:
一种负载治疗肾缺血再灌注损伤药物纳米粒子的制备方法,该方法由以下步骤组成:
(1)将叶酸溶于二甲基亚砜,按N,N'-羰基二咪唑︰叶酸=1.5摩尔比的比例加入N,N'-羰基二咪唑,避光搅拌1天后,按普朗尼克类似物︰叶酸=1.5摩尔比的比例加入普朗尼克类似物,继续在避光反应1天后,将反应溶液转移到透析袋中透析3天,且每6小时换一次透析液;透析结束后,冷冻干燥,得到叶酸-普朗尼克嵌段物;
(2)将治疗肾缺血再灌注损伤药物、乳化剂和所述叶酸-普朗尼克嵌段物加入到有机溶剂中,并使得所述肾缺血再灌注损伤治疗药物的浓度为0.1~0.6mg/mL,所述乳化剂的浓度为10~30mg/mL,所述叶酸-普朗尼克嵌段物的浓度为10~30mg/mL,得到有机相溶液;
(3)挥去所得到的有机相溶液中的有机溶剂形成聚合物薄膜后,加入步骤(2)所用有机相溶剂同体积的水进行乳化,然后水浴加热搅拌,离心,收集固相产物,去离子水洗涤,得到所述负载治疗肾缺血再灌注损伤药物的纳米粒子;
上述步骤中,所述治疗肾缺血再灌注损伤药物为雷公藤甲素;所述乳化剂为聚乙烯吡咯烷酮、泊洛沙姆188、聚乙烯醇、D-α-生育酚聚乙二醇(1000)琥珀酸酯、普朗尼克L101、聚乙二醇或普朗尼克P105;所述普朗尼克类似物为普朗尼克F127、普朗尼克L121、普朗尼克F68或普朗尼克P123;所述有机溶剂为丙酮、乙腈、二氯甲烷、四氢呋喃或甲醇。
上述方法中,步骤(3)中所述水浴的温度为30-50℃,搅拌的时间为3-6h。
上述方法中,步骤(3)中所述的乳化的方法为超声乳化或均质乳化。
本发明的制备方法具有如下有益效果:
(1)本发明利用薄膜水合法制得的负载治疗肾缺血再灌注损伤药物的纳米粒子是利用药物、乳化剂、叶酸-普朗尼克嵌段物之间的亲疏水相互作用自组装得到,所得的纳米粒子的粒径均在90nm左右,且能够增加药物的水溶性并且使药物具有缓释的效果。
(2)本发明制备的纳米粒子具有暴露在表面的叶酸配体,能够特异性靶向到肾脏部位,并且高效地将药物摄取进入细胞,延长药物在肾脏的停留,从而实现对肾缺血再灌注损伤的高效治疗。
附图说明
图1为实施例1中所得负载治疗肾缺血再灌注损伤药物的纳米粒子的扫描电镜图。
图2为实施例1中所得负载治疗肾缺血再灌注损伤药物的纳米粒子体外药物释放曲线图。
图3为实施例1中所得的负载治疗肾缺血再灌注损伤药物的纳米粒子将药物摄取进入细胞效率的条形图。
图4为实施例1中所得的负载肾缺血再灌注治疗药物的纳米粒子静脉注射进入小鼠后器官分布情况的条形图和药代动力学曲线图。
图5为实施例1中所得的负载肾缺血再灌注治疗药物的纳米粒子静脉注射进入小鼠后的肾脏H&E染色图。
图6为实施例1中所得的负载肾缺血再灌注治疗药物的纳米粒子静脉注射进入小鼠后的肾功能指标的条形图。
图7为实施例1中所得的负载肾缺血再灌注治疗药物的纳米粒子静脉注射进入小鼠后蛋白p-ERK表达的电泳图。
具体实施方式
实施例1
(1)将1.00g叶酸溶于二甲基亚砜,加入0.55gN,N'-羰基二咪唑,避光搅拌1天后,加入42.86g普朗尼克F127,继续在避光反应1天后,将反应溶液转移到透析袋中透析3天,且每6小时换一次透析液;透析结束后,冷冻干燥,得到叶酸-普朗尼克嵌段物;
(2)将2mg雷公藤甲素、50mg普朗尼克P123和100mg叶酸修饰的普朗尼克F127嵌段物加入到5mL甲醇中,得到有机相溶液;
(3)在50℃旋转蒸发下挥去所得到的有机相溶液中的有机溶剂,形成聚合物薄膜,再加入5mL去离子水,超声(功率250W,频率40kHz)乳化5min,然后在50℃水浴搅拌下沉化6h。固体产物离心洗涤三次,即得到负载肾缺血再灌注治疗药物的纳米粒子。
实施例2
(1)将1.00g叶酸溶于二甲基亚砜,加入0.55gN,N'-羰基二咪唑,避光搅拌1天后,加入19.56g普朗尼克P123,继续在避光反应1天后,将反应溶液转移到透析袋中透析3天,且每6小时换一次透析液;透析结束后,冷冻干燥,得到叶酸-普朗尼克嵌段物;
(2)将0.8mg雷公藤甲素、160mg聚乙二醇和160mg叶酸修饰的普朗尼克P123嵌段物加入到8mL丙酮中,得到有机相溶液;
(3)在50℃旋转蒸发下挥去所得到的有机相溶液中的有机溶剂,形成聚合物薄膜,再加入8mL去离子水,均质(15000rpm)乳化5min,然后在30℃水浴搅拌下沉化3h。固体产物离心洗涤三次,即得到负载肾缺血再灌注治疗药物的纳米粒子。
实施例3
(1)将1.00g叶酸溶于二甲基亚砜,加入0.55gN,N'-羰基二咪唑,避光搅拌1天后,加入15.12g普朗尼克L121,继续在避光反应1天后,将反应溶液转移到透析袋中透析3天,且每6小时换一次透析液;透析结束后,冷冻干燥,得到叶酸-普朗尼克嵌段物;
(2)将2mg雷公藤甲素、300mg泊洛沙姆188和100mg叶酸修饰的普朗尼克L121嵌段物加入到10mL乙腈中,得到有机相溶液;
(3)在50℃旋转蒸发下挥去所得到的有机相溶液中的有机溶剂,形成聚合物薄膜,再加入10mL去离子水,超声(功率250W,频率40kHz)乳化5min,然后在40℃水浴搅拌下沉化4h。固体产物离心洗涤三次,即得到负载肾缺血再灌注治疗药物的纳米粒子。
实施例4
(1)将1.00g叶酸溶于二甲基亚砜,加入0.55gN,N'-羰基二咪唑,避光搅拌1天后,加入28.40g普朗尼克F68,继续在避光反应1天后,将反应溶液转移到透析袋中透析3天,且每6小时换一次透析液;透析结束后,冷冻干燥,得到叶酸-普朗尼克嵌段物;
(2)将3mg雷公藤甲素、50mg聚乙烯吡咯烷酮和150mg叶酸修饰的普朗尼克F68嵌段物加入到5mL二氯甲烷中,得到有机相溶液;
(3)在50℃旋转蒸发下挥去所得到的有机相溶液中的有机溶剂,形成聚合物薄膜,再加入5mL去离子水,均质(15000rpm)乳化5min,然后在50℃水浴搅拌下沉化5h。固体产物离心洗涤三次,
即得到负载肾缺血再灌注治疗药物的纳米粒子。
以上实施例1所得的负载治疗肾缺血再灌注损伤药物雷公藤甲素的纳米粒子的扫描电镜图如图1所示,通过电镜下标尺测量,所得的纳米粒子直径在90nm左右,其单分散性好,粒子尺寸分布均一。
以上实施例1所得的负载肾缺血再灌注治疗药物雷公藤甲素的纳米粒子的性能及效果测试如下:
(1)对纳米粒子体外药物释放的测试:
将负载肾缺血再灌注治疗药物的聚合物纳粒子置于1000Da的透析袋中,然后把透析袋放入50mL含有10%1,2-丙二醇的PBS溶液中(10mM,pH 7.4),在37℃恒温搅拌下,在不同的时间点(0,1,3,6,12,24,48h)取出适量的透析液,然后再补入等量的PBS溶液,透析液经过滤后用HPLC分析药物的含量。含有10%1,2-丙二醇的游离药物溶液置于透析袋中用作对照。
如图2所示,游离的药物组在12h内,释放率就达到了99%,说明游离的药物已经几乎释放完毕,同时也说明药物能在透析袋两边任意出入。而对于负载肾缺血再灌注治疗药物的聚合物纳粒子组,在12h内药物的释放仅为50%左右,随后缓慢地释放,说明纳米粒子组的药物释放呈现了缓释的效果,这为其在体内循环具有良好的稳定性从而延长药物的保留时间奠定了基础。
(2)细胞摄取效率测试:
1.将NRK-52E细胞接种至细胞培养皿上,培养24h使细胞融合80~90%。
2.将含有10mg/mL的不修饰叶酸的纳米粒子、修饰叶酸的纳米粒子和游离叶酸竞争性抑制组(用游离叶酸预先培养30min再加入修饰叶酸的纳米粒子)分别加入到DMEM培养基中。
3.将步骤2中所得的液体加入至1中所得的液体中,避光培养2h,然后用PBS缓冲溶液洗涤3次,用胰蛋白酶消化,离心处理,最后用200μL PBS缓冲溶液转入流式管,使用流式细胞仪检测,并用FlowJo软件进行分析。
本实施例1所得的纳米粒子将药物摄取进细胞的效率如图3所示,与细胞培养2h后,修饰叶酸的纳米粒子将药物摄取进细胞的效率远远高于不修饰叶酸的纳米粒子和叶酸竞争性抑制组。这就说明了叶酸的修饰有助于提高细胞的摄取效率,证实了叶酸受体介导的细胞内吞途径。这为提高药物治疗肾缺血再灌注损伤的效果奠定了基础。
(3)药物分布和血药浓度测试:
将Balb/c小鼠尾静脉分别注射等量的游离药物和负载药物的纳米粒子溶液,给药量为药物0.5mg/kg。在设定的时间点,收集小鼠的血液和心、肝、脾、肺、肾、小肠、脑,其血液经3000rpm离心5min得到上层血清,其器官加入两倍量生理盐水,用细胞粉碎仪制成组织匀浆,血清或组织匀浆加入五倍量的乙酸乙酯,涡旋5min,离心取上层有机相溶液,用氮吹仪吹干,再用0.6mL 0.1%甲酸水溶液溶解,过滤后,用液相色谱-质谱联用测定药物的浓度。
注射游离药物和负载药物的纳米粒子在12h在主要器官的分布如图4所示,负载药物的纳米粒子在肾脏中的浓度最高(达到1994.4ng/g),而游离药物组在各个器官的分布差异不大,呈现均匀分布的现象。这就说明了负载药物的纳米粒子能够改变药物在器官的分布特性,对肾脏具有良好的选择性。
注射游离药物和负载药物的纳米粒子的血药浓度随时间变化曲线如图4所示,负载药物的纳米粒子在各个时间点的血药浓度都高于游离的药物,这说明负载药物的纳米粒子能够大大地提高药物在体内的浓度,这为实现优越的肾缺血再灌注损伤治疗效果提供了基础。
(4)药物治疗效果测试:
将Balb/c小鼠随机分为4组:假手术组(正常喂食)、病理组(IRI,尾静脉注射生理盐水)、病理干预组(IRI,尾静脉注射游离的药物)、病理干预组(IRI,尾静脉注射负载药物的纳米粒子)。IRI模型为微型动脉夹夹闭双侧肾蒂手术,手术前三天分别给药0.01mg/kg(药物)。手术后第二天处死老鼠,收集小鼠肾脏,并置于10%的中性甲醛当中,在4℃下固定24h后,再进行脱水和石蜡包埋。最后,切片并用苏木素-伊红(H&E)进行染色。具体脱水包埋步骤如下:
1.75%乙醇脱水3次,然后80~100%梯度乙醇脱水各一次,每次10min。然后二甲苯清洗两次,每次10min。
2.用石蜡包埋处理两次,每次50min。
3.石蜡包埋冷冻2h后,切片(厚2μm),并在65℃下烘烤1h。二甲苯脱蜡两次,每次30min,梯度乙醇清洗,每次5min。
4.苏木素染色20min,纯水冲洗,1%盐酸乙醇分化后,氨水反蓝。纯水和95%乙醇分别冲洗一次。伊红染色5min,95%乙醇和无水乙醇脱水,二甲苯透明2次后,中性树脂封片。
小鼠肾脏的H&E染色结果如图5,病理组的肾小管管腔扩张、肾小管上皮细胞退化、白细胞浸润、蛋白铸型形成等病理性状明显。给了游离的药物的病理组,其病理特征并未出现明显改变,而尾静脉注射药物负载的纳米粒子组的小鼠的肾小管细胞形态出现明显改善,间质损伤和炎性细胞浸润等明显减弱。这表明聚合物纳米载药体系比游离的药物具有更高的治疗肾缺血再灌注损伤的能力。
(5)肾缺血再灌注治疗效果改善测试:
按照(4)中药物治疗效果测试分组的实验,在治疗结束时间点,牺牲老鼠后,收集小鼠血液,进行肾脏功能指标血肌酐和尿素氮的测量。
如图6所示,相对于假手术组,注射生理盐水的病理组的血肌酐和尿素氮水平显著增加,说明了肾缺血再灌注模型造模成功。病理组用游离药物治疗后,血肌酐和尿素氮水平都没有明显变化。而病理组用负载药物的纳米粒子治疗后血肌酐和尿素氮指标分别降低了4倍和2倍,几乎与对照组持平,这说明病理组用负载药物的纳米粒子治疗后肾功能恢复了正常,负载药物的纳米粒子能够大大改善游离药物对肾缺血再灌注损伤的治疗效果。
(6)肾脏相关蛋白p-ERK表达量测试:
将Balb/c小鼠随机分为5组:假手术组(正常喂食)、病理组(IRI,尾静脉注射生理盐水)、病理干预组(IRI,尾静脉注射游离的药物0.1mg/kg)、病理干预组(IRI,尾静脉注射游离的药物0.01mg/kg),病理干预组(IRI,尾静脉注射负载药物的纳米粒子,相当于0.01mg/kg药物)。IRI模型为微型动脉夹夹闭双侧肾蒂手术,手术前三天分别给药。手术后第二天处死老鼠,收集小鼠肾脏。用蛋白裂解液裂解缓冲液在冰上溶解30分钟后,进行蛋白印记分析。
结果如图7所示,注射生理盐水的肾缺血再灌注模型组的蛋白p-ERK的表达显著高于假手术组,而注射0.01mg/kg药物组蛋白表达没有明显的降低,说明它没有对肾缺血再灌注损伤起到明显的改善效果;而注射相当于0.01mg/kg药物量的负载药物的纳米粒子组,p-ERK蛋白表达显著下降,说明有效改善了肾缺血再灌注损伤,并且其蛋白表达与高浓度药物组(0.1mg/kg)持平,说明通过将药物负载进入纳米粒子能够显著增加它对于肾缺血再灌注损伤的治疗效果,用更低的药物量达到更好的治疗效果。
由以上结果所示,本发明所述的纳米粒子其尺寸在90nm左右,纳米粒子表面暴露着具有肾脏靶向能力的叶酸,并可以负载治疗肾缺血再灌注的药物。一方面,纳米粒子可以负载肾缺血再灌注的药物进而延长药物的保留时间。另一方面,叶酸在纳米粒子表面的存在,使纳米粒子可以精准的靶向到肾脏病灶部位,并高效地通过叶酸受体介导内吞作用进入肾脏细胞,实现对肾缺血再灌注的显著治疗。本发明制备的聚合物纳米载药粒子具有体内的保留时间长,肾脏靶向能力强,疗效好的优点。动物实验模型表明,本发明制备的负载肾缺血再灌注治疗药物的纳米粒子增加药物在肾脏部位的富集,并在肾脏中具有可观的停留时间,可以实现对肾缺血再灌注的高效治疗,是一种理想的负载肾缺血再灌注治疗药物的载药系统,可以应用于临床实践。
Claims (1)
1.一种负载治疗肾缺血再灌注损伤药物纳米粒子的制备方法,该方法由以下步骤组成:
(1)将叶酸溶于二甲基亚砜,按N,N'-羰基二咪唑︰叶酸=1.5摩尔比的比例加入N,N'-羰基二咪唑,避光搅拌1天后,按普朗尼克类似物︰叶酸= 1.5摩尔比的比例加入普朗尼克类似物,使得,继续在避光反应1天后,将反应溶液转移到透析袋中透析3天,且每6小时换一次透析液;透析结束后,冷冻干燥,得到叶酸-普朗尼克嵌段物;
(2)将治疗肾缺血再灌注损伤药物、乳化剂和所述叶酸-普朗尼克嵌段物加入到有机溶剂中,并使得所述肾缺血再灌注损伤治疗药物的浓度为0.1~0.6 mg/mL,所述乳化剂的浓度为10~30 mg/mL,所述叶酸-普朗尼克嵌段物的浓度为10~30 mg/mL,得到有机相溶液;
(3)挥去所得到的有机相溶液中的有机溶剂形成聚合物薄膜后,加入步骤(2)所用有机相溶剂同体积的水进行乳化,然后水浴加热搅拌,离心,收集固相产物,去离子水洗涤,得到所述负载治疗肾缺血再灌注损伤药物纳米粒子;
上述步骤中,所述治疗肾缺血再灌注损伤药物为雷公藤甲素;所述乳化剂为聚乙烯吡咯烷酮、泊洛沙姆188、聚乙烯醇、D-α-生育酚聚乙二醇(1000)琥珀酸酯、普朗尼克L101、聚乙二醇或普朗尼克P105;所述普朗尼克类似物为普朗尼克F127、普朗尼克L121、普朗尼克F68或普朗尼克P123;所述有机溶剂为丙酮、乙腈、二氯甲烷、四氢呋喃或甲醇;
上述步骤(3)中,所述水浴的温度为30-50℃,搅拌的时间为3-6 h,所述乳化的方法为超声乳化或均质乳化。
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pH-Sensitive Nanoformulated Triptolide as a Targeted Therapeutic Strategy for Hepatocellular Carcinoma;Daishun Ling et al;《ACS NANO》;20140831;第8卷(第8期);第8027-8039页 * |
雷公藤甲素叶酸_壳聚糖纳米粒的制备及其释药性能考察;童文婷等;《中国实验方剂学杂志》;20121120;第18卷(第22期);第49-52页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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CN109394731A (zh) | 2019-03-01 |
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