CN110123741A - 一种铁交联透明质酸纳米凝胶、其制备方法以及用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铁交联透明质酸纳米凝胶、其制备方法以及用途。具体地，本发明涉及一种铁交联透明质酸纳米凝胶，其特征在于所述铁交联透明质酸纳米凝胶由Fe3+与透明质酸交联而成，其中所述铁交联透明质酸纳米凝胶水合粒径为10‑1000nm，铁含量为4％‑5％质量比。

Description

一种铁交联透明质酸纳米凝胶、其制备方法以及用途
技术领域
本发明涉及药物载体制备的技术领域。具体地，本发明涉及一种铁离子(Fe3+)交联的透明质酸纳米凝胶的合成及其载药应用。该纳米凝胶基于铁离子与透明质酸羧基之间的金属螯合作用而交联形成，可用于装载二氢卟吩(Chlorin e6,Ce6)和阿霉素(Doxorubicin，Dox)等功能分子。利用透明质酸可降解和CD44的靶向功能，该纳米凝胶可以有效将药物递送进入高表达CD44的肿瘤细胞中，从而实现肿瘤的光动力和化疗药物治疗。
背景技术
透明质酸(Hyaluronan/Hyaluronate/Hyaluronic acid,HA)本身为多糖，是一种细胞外基质成分。由于透明质酸高度的生物相容性，其已经在临床上应用于美容手术填充物、关节润滑剂和保健品等，参见例如，WO 2014039012 A1，和Multifunctionalhyaluronate-nanoparticle hybrid systems for diagnostic,therapeutic andtheranostic applications.J Control Release.2019,303,55-66。透明质酸本身的受体之一为CD44，而多数的肿瘤细胞表面均高表达CD44。因此大量的研究应用中利用透明质酸递送药物，从而达到提高药物溶解度、提高药物的细胞摄入和进行肿瘤的CD44靶向治疗应用，参见，例如US 6,593,308B2。
透明质酸在载药纳米颗粒中的应用主要包括用透明质酸修饰已有的载药纳米颗粒、透明质酸本身构成的载药纳米颗粒和透明质酸与药物的偶联物。但是目前的透明质酸载药应用大多依赖于化学修饰或化学反应，其中包括直接将药物与透明质酸进行化学偶联、将透明质酸进行修饰后介导纳米颗粒的形成用于装载药物或将药物分子进行修饰进而介导与透明质酸一起形成纳米颗粒。这些透明质酸的化学修饰，在一定程度上改变了透明质酸的理化性质，从而降低其固有的生物相容性。另外，化学反应使得合成更为复杂，需要额外的表征与纯化步骤，因此大大增加了合成的成本，也不利于工业化放大生产，因此也限制了透明质酸载药纳米颗粒的临床转化应用。
自组装形成的纳米颗粒主要依赖于各成分之间的非共价相互作用，如疏水相互作用、静电相互作用、金属螯合作用、氢键和π-π叠加作用。利用自组装将药物装载进入纳米颗粒可以简单快速的实现药物的缓释递送，而且合成成本低。但是目前的自组装载药纳米颗粒主要基于氨基酸、多肽、多酚类物质等，所形成的纳米颗粒并没有主动靶向肿瘤细胞的能力。
利用透明质酸与药物进行自组装可以实现装载药物的同时，形成的纳米颗粒本身将具有CD44的靶向能力。透明质酸与化疗药物顺铂之间金属螯合可以自组装形成纳米凝胶用来递送多种药物分子，参见，例如Weiqi Zhang,Ching-Hsuan Tung.Cisplatin Cross-Linked Multifunctional Nanodrugplexes for Combination Therapy.ACS Appl MaterInterfaces.2017,9,8547-8555，但是这一自组装过程使用了具有细胞毒性的顺铂为交联剂，限制了所获得的载药纳米颗粒只能应用于肿瘤治疗。因而，希望获得一种利用安全的金属螯合作用介导的透明质酸纳米颗粒，其将具有优良的生物兼容性，并将进一步拓展透明质酸的生物医药应用。
铁离子是人体必需的金属元素。三价铁离子Fe3+可以与透明质酸的羧基进行螯合从而形成宏观的透明质酸凝胶，参见，例如CN1473572A；U.S.Patent 553222，与三价铁离子交联的透明质酸凝胶曾一度在临床上应用于手术后防止组织黏结。但是该凝胶并未展现载药功能，合成该凝胶的过程需要调节pH，且最终获得的产物并未去除游离的Fe3+。
Ye Tian等人(Coordination-Induced Assembly of IntelligentPolysaccharideBased Phototherapeutic Nanoparticles for Cancer Treatment，AdvHealthc Mater.2016，5，3099-3104)报导了Fe3+可与透明质酸和Cypate一起自组装纳米颗粒。在Ye Tian等人的方法中，通过调控Cypate与透明质酸的比例来控制最终获得纳米颗粒的尺寸；并且，其指出，在没有Cypate的情况下，Fe3+可与透明质酸的组装形成大的聚集体，而不能形成纳米级颗粒。
因而，本领域中需要一种具有优良的生物兼容性靶向透明质酸纳米颗粒，以有效将药物特异性地递送到肿瘤细胞中，从而实现肿瘤的光动力和化疗药物治疗。
发明内容
尽管基于透明质酸的载药纳米颗粒具有生物相容性好、CD44的靶向和透明质酸酶响应性递送等优势，但是透明质酸纳米颗粒的合成大多依赖于化学修饰或化学反应的应用。由于透明质酸具有高度的水溶性，自组装形成纳米药物载体极具挑战。为了克服现有技术中的问题，本发明人提供的方法实现了利用Fe3+为交联剂形成透明质酸纳米凝胶。本发明的方法形成的Fe3+交联透明质酸纳米凝胶可以用来装载Ce6和阿霉素，实现该药物的CD44靶向递送、透明质酸酶响应释放和pH酶响应释放，进而提高其抗肿瘤效果。
本发明的目的之一为实现简便低成本的铁交联透明质酸纳米凝胶的合成。目的之二为利用铁交联透明质酸纳米凝胶装载功能分子如Ce6和阿霉素并进行CD44靶向的药物递送。
一方面，本发明提供一种铁交联透明质酸纳米凝胶的制备方法，其包括以下步骤：
1)加水分别配制透明质酸和Fe3+的水溶液；其中所述透明质酸的分子量优选为10kDa-1000kDa；
2)在90℃下，将1-100mM(优选10-50mM、更优选10-20mM)Fe3+与0.5-5mg/ml(优选0.5-4mg/ml、更优选2-3mg/ml)透明质酸溶液以1:4的体积比快速混匀后，并在65至95℃下，优选在90℃下孵育5-240分钟，优选地，孵育30-240分钟，优选地，孵育30-120分钟、更优选地，孵育30-90分钟、更优选，孵育30-60分钟；
3)在冰上冷却5-15分钟；
4)通过透析，去除游离的铁离子；和
5)获得铁交联透明质酸纳米凝胶。
另一方面，本发明提供了一种铁交联Ce6透明质酸纳米凝胶的制备方法，其包括以下步骤：
1)加水分别配制透明质酸和Fe3+的水溶液；其中所述透明质酸的分子量优选为10kDa-1000kDa；将Ce6溶解于二甲基甲酰胺(DMF)中；
2)在90℃下，将10-1000mM(优选100-900mM，优选100-800mM，100-700mM，100-600mM，100-500mM，100-400mM，100-300mM，100-200mM)Fe3+与1.1-11mg/ml(优选2.2-10mg/ml，2.2-9mg/ml，2.2-10mg/ml，2.2-8mg/ml，2.2-7mg/ml，2.2-6mg/ml，2.2-5mg/ml，2.2-4mg/ml，2.2-3mg/ml)Ce6和0.5-5mg/ml(优选2-5mg/ml，2-4mg/ml，2-3mg/ml)透明质酸溶液以1:9:40的体积比快速混匀后，于65-95℃条件下、优选在90℃下孵育5-240分钟；优选地，孵育30-240分钟，优选地，孵育30-200分钟、孵育30-180分钟、优选孵育30-150分钟，优选孵育30-120分钟；最优选地，孵育60-120分钟；
3)在冰上冷却5-15分钟；
4)通过透析去除游离的铁离子和Ce6分子；
5)获得铁交联Ce6透明质酸纳米凝胶。
在另一方面，本发明提供了一种铁交联阿霉素透明质酸纳米凝胶的制备方法，其包括以下步骤：
1)加水分别配制透明质酸、Fe3+和阿霉素的水溶液；其中所述透明质酸的分子量优选为10kDa-1000kDa；
2)在90℃下，将10-1000mM(优选100-900mM，优选100-800mM，100-700mM，100-600mM，100-500mM，100-400mM，100-300mM，100-200mM)Fe3+与1.1-11mg/ml(优选2.22-10mg/ml，2.22-9mg/ml，2.22-10mg/ml，2.22-8mg/ml，2.22-7mg/ml，2.22-6mg/ml，2.22-5mg/ml，2.22-4mg/ml，2.2-23mg/ml)阿霉素和0.5-5mg/ml(优选2-5mg/ml，2-4mg/ml，2-3mg/ml)透明质酸溶液以1:9:40的体积比快速混匀后，于65-95℃条件下、优选在90℃下孵育5-240分钟；优选地，孵育30-240分钟，优选地，孵育30-200分钟、优选孵育30-180分钟、优选孵育30-150分钟，优选孵育30-120分钟；更优选孵育30-60分钟；
3)在冰上冷却5-15分钟；
4)通过透析去除游离的铁离子和阿霉素分子；
5)获得铁交联阿霉素透明质酸纳米凝胶。
另一方面，本发明提供了根据本发明的方法制备的铁交联透明质酸纳米凝胶，其特征在于所述铁交联透明质酸纳米凝胶的水合粒径为10-1000nm，优选为50-800nm、优选为100-500nm、更优选为150-200nm，其中铁含量为4％-5％质量比。
由于本发明的Fe3+交联透明质酸纳米凝胶含有铁成分，其可作为缺铁性贫血的补铁剂；即，在一个方面，本发明提供了本发明的铁交联透明质酸纳米凝胶在制备抗贫血、优选抗缺铁性贫血的药物中的用途。
另一方面，Fe3+铁本身具有MRI信号，该Fe3+交联透明质酸纳米凝胶可应用于MRI成像。因而，本发明提供了本发明的铁交联透明质酸纳米凝胶在在制备用于MRI成像的制剂中的用途。
另一方面，本发明提供了本发明的铁交联透明质酸纳米凝胶在制备靶向药物中的用途，其中所述靶向药物由铁交联透明质酸纳米凝胶与化疗药物和/或光动力治疗剂组成，优选地，所述化疗药物选自阿霉素、表阿霉素、吡喃阿霉素、柔红霉素、伊达比星、氨柔比星、姜黄素、帕比司他、伏立诺他，所述光动力治疗剂选自Ce6、原卟啉IX、金丝桃素、焦脱镁叶绿素-A、酞菁。
另一方面，本发明提供了根据本发明的方法制备的铁交联Ce6透明质酸纳米凝胶和/或铁交联阿霉素透明质酸纳米凝胶。
另一方面，本发明提供了根据本发明的方法制备的铁交联Ce6透明质酸纳米凝胶和/或铁交联阿霉素透明质酸纳米凝胶在制备治疗癌症的药物中的用途，其中，所述癌症选自乳腺癌、肝癌、胃癌、白血病、脑胶质瘤，垂体瘤，宫颈癌，卵巢癌，前列腺癌，皮肤癌，口腔癌，头颈癌，肺癌，直肠癌，鼻咽癌。
附图说明
图1实施例1中获得的铁交联纳米凝胶的水合粒径和多分散系数与加热时间的关系。
图2实施例1中获得的铁交联纳米凝胶的电子显微镜图片。
图3实施例2中装载Ce6分子的铁交联纳米凝胶与单独的Ce6、Fe3+及其混合物的紫外可见近红外吸收光谱。
图4实施例2中获得的装载Ce6分子的铁交联纳米凝胶的水合粒径和多分散系数与加热时间的关系。
图5实施例2中获得的装载Ce6分子的铁交联纳米凝胶的电子显微镜图片。
图6实施例2中获得的装载Ce6分子的铁交联纳米凝胶的透明质酸酶响应性释放Ce6。
图7实施例2中获得的装载Ce6分子的铁交联纳米凝胶的CD44靶向性细胞摄入。
图8A和8B实施例2中获得的装载Ce6分子的铁交联纳米凝胶的CD44靶向性细胞光毒性。
图9实施例3中装载阿霉素分子的铁交联纳米凝胶与单独的阿霉素、Fe3+及其混合物的紫外可见吸收光谱。
图10实施例3中获得的装载阿霉素的铁交联纳米凝胶的电子显微镜图片。
图11实施例3中获得的装载阿霉素的铁交联纳米凝胶的pH响应性释放阿霉素。
图12实施例3中获得的装载阿霉素的铁交联纳米凝胶的细胞毒性。
具体实施方式
基于透明质酸的载药纳米颗粒具有生物相容性好、CD44的靶向和透明质酸酶响应性递送等优势，但是透明质酸纳米颗粒的合成大多依赖与化学修饰或化学反应的应用。透明质酸具有丰富的羧基，从而可以成为金属离子螯合的位点，通过自组装的方式可以形成透明质酸纳米凝胶。本发明中Fe3+可以用作交联剂通过与透明质酸上羧基的螯合作用，进而介导载药纳米凝胶的合成。所形成的铁交联透明质酸纳米凝胶可以用来装载Ce6和阿霉素，实现该药物的CD44靶向递送、透明质酸酶响应释放和pH酶响应释放，进而提高其抗肿瘤效果。
有鉴于此，本发明的目的之一为实现简便低成本的铁交联透明质酸纳米凝胶的合成。目的之二为利用铁交联透明质酸纳米凝胶装载功能分子如Ce6和阿霉素并进行CD44靶向的药物递送。
本发明的以下具体实施方式仅用于说明本发明的目的，本领域技术人员能够结合本领域的技术尝试对实验条件进行合理的改进，只要不偏离本发明的主旨。
另外，在本发明存在数值范围的情况下，包括该数值范围的端点值以及该数值范围之间的各点值。例如，30-240分钟的范围，包括30和240分钟，以及包括30-240分钟之间的各点值，如包括30、31、32、33、34、35、40、45、50等值。
实施例1：铁交联透明质酸纳米凝胶的制备
铁交联透明质酸纳米凝胶的制备方法包括以下步骤：
(1)加水分别配制透明质酸(分子量10kDa-1000kDa)和Fe3+的水溶液；
(2)在90℃下，将Fe3+(1-100mM)与透明质酸溶液(0.5-5mg/ml)以1:4的体积比快速混匀后，并在65-95℃条件下孵育5-240分钟；
(3)在冰上冷却5-15分钟；
(4)将产物转制透析袋，于双蒸水中透析，去除游离的铁离子；
(5)将获得的铁交联透明质酸纳米凝胶储存于4℃备用。
具体制备步骤如下详述：
称量透明质酸(分子量100kDa)和FeCl3.6H2O，加入双蒸水配成2mg/ml透明质酸和10mM Fe3+水溶液。取200μL Fe3+水溶液与800μL透明质酸溶液于90℃混匀后，继续于90℃孵育5-120分钟。于冰上冷却10分钟后，将混合液转入透析装置。以超纯水为透析介质，透析1天之后。取透析袋中产物即为铁交联的透明质酸纳米凝胶。
图1为实施例1制备获得的铁交联透明质酸纳米凝胶的水合粒径和多分散系数。延长90℃孵育时间可以获得水合粒径和多分散系数更小的铁交联纳米凝胶。纳米凝胶中铁含量约为4％-5％。
图2为实施例1获得的铁交联纳米凝胶的透射电子显微镜照片。该纳米凝胶由90℃孵育30分钟获得，并经过醋酸铀负染后，在透射电子显微观察下呈多个小颗粒团聚而成的纳米级凝胶。
实施例2:铁交联载Ce6透明质酸纳米凝胶的制备
铁交联Ce6透明质酸纳米凝胶的制备方法包括以下步骤
(1)加水分别配制透明质酸(分子量10kDa-1000kDa)和Fe3+的水溶液；将Ce6溶解于二甲基甲酰胺(DMF)中；
(2)在90℃下，将Fe3+(10-1000mM)与Ce6(1.1-11mg/ml)和透明质酸溶液(0.5-5mg/ml)以1:9:40的体积比快速混匀后，于65-95℃条件下孵育5-240分钟；
(3)在冰上冷却5-15分钟；
(4)将产物转制透析袋，与双蒸水中透析去除游离的铁离子和药物分子；
(5)将获得的铁交联Ce6透明质酸纳米凝胶储存于4℃备用。
具体制备步骤如下详述：
称量透明质酸(分子量100kDa)和FeCl3.6H2O，加入双蒸水配成2mg/ml透明质酸和100mM Fe3+水溶液。称量Ce6，加入二甲基甲酰胺(DMF)配成2.2mg/ml溶液。于90℃上，20μLFe3+水溶液与180μL Ce6溶液混合后，加入800μL透明质酸溶液混匀，继续于90℃孵育5-120分钟。于冰上冷却10分钟后，将混合液转入透析装置。以超纯水为透析介质，透析1天之后。取透析袋中产物即为铁交联载Ce6纳米凝胶。
图3为实施例2获得的铁交联载Ce6纳米凝胶的紫外可见近红外吸收光谱。该纳米凝胶由90℃孵育120分钟获得。与单独的Ce6、Fe3+和Ce6与Fe3+混合液相比，Ce6与Fe3+的金属螯合导致了吸收光谱的位移，这种位移也体现在了铁交联载Ce6纳米凝胶中。表明能与Fe3+螯合的Ce6可以装载进入铁交联纳米凝胶。
图4为实施例2制备获得的铁交联载Ce6纳米凝胶的水合粒径和多分散系数。延长90℃孵育时间可以获得水合粒径和多分散系数更小的铁交联载Ce6纳米凝胶。纳米凝胶中铁含量为2％-3％，Ce6含量为6％-7％。其中Ce6水溶解度可提高至1mg/ml。
图5为实施例2获得的铁交联载Ce6纳米凝胶的透射电子显微镜照片。该纳米凝胶由90℃孵育120分钟获得，并经过醋酸铀负染后，在透射电子显微观察下呈多个小颗粒团聚而成的纳米级凝胶。
图6为实施例2获得的铁交联载Ce6纳米凝胶的透明质酸酶响应性释放。该纳米凝胶由90℃孵育120分钟获得。纳米凝胶本身由透明质酸构成，而Ce6在纳米凝胶中呈聚集状态，其荧光得到淬灭。在透明质酸酶的作用下纳米凝胶发生降解，导致更多的Ce6释放，进而展现出更强的Ce6荧光信号。
图7为实施例2获得的铁交联载Ce6纳米凝胶的细胞靶向性摄入。该纳米凝胶由90℃孵育120分钟获得。透明质酸本身可以被CD44所识别，从而赋予了Ce6纳米凝胶的CD44靶向能力。人乳腺癌细胞MDA-MB-231较MCF-7具有更高的CD44表达，进而可以摄入更多的Ce6纳米凝胶。
图8A和8B为实施例2获得的铁交联载Ce6纳米凝胶的细胞靶向性的光动力毒性。该纳米凝胶由90℃孵育120分钟获得。Ce6分子为光动力治疗中的光敏剂，在光照条件下可以产生光毒性，介导细胞的杀伤。基于铁交联载Ce6纳米凝胶的细胞靶向性摄入，光照可以更有效地杀死Ce6纳米凝胶处理的MDA-MB-231细胞。相比单独的Ce6，其进入细胞能力有限，未表现出明显的光毒性。
实施例3:铁交联载阿霉素透明质酸纳米凝胶的制备
铁交联阿霉素透明质酸纳米凝胶的制备方法包括以下步骤
(1)加水分别配制透明质酸(分子量10kDa-1000kDa)、Fe3+和阿霉素的水溶液；
(2)在90℃下，将Fe3+(10-1000mM)与阿霉素(1.1-11mg/ml)和透明质酸溶液(0.5-5mg/ml)以1:9:40的体积比快速混匀后，于65-95℃条件下孵育5-240分钟；
(3)在冰上冷却5-15分钟；
(4)将产物转制透析袋，与双蒸水中透析去除游离的铁离子和药物分子；
(5)将获得的铁交联阿霉素透明质酸纳米凝胶储存于4℃备用。
具体制备步骤如下详述：
称量透明质酸(分子量100kDa)、FeCl3.6H2O和阿霉素，加入双蒸水配成2mg/ml透明质酸、100mM Fe3+水溶液和2.22mg/ml阿霉素水溶液。于90℃上，20μL Fe3+水溶液与180μL阿霉素溶液混合后，加入800μL透明质酸溶液混匀，继续于90℃孵育30分钟。于冰上冷却5分钟后，降混合液转入透析装置。以超纯水为透析介质，透析1天之后。取透析袋中产物即为铁交联载阿霉素纳米凝胶。
图9为实施例3获得的铁交联载阿霉素纳米凝胶的紫外可见近红外吸收光谱。单独的阿霉素、Fe3+和阿霉素与Fe3+混合液相比，阿霉素与Fe3+的金属螯合导致了吸收光谱的位移，这种位移也体现在了铁交联载阿霉素纳米凝胶中。表明能与Fe3+螯合的阿霉素可以装载进入铁交联纳米纳米凝胶。
图10为实施例3获得的铁交联载阿霉素纳米凝胶的透射电子显微镜照片。并经过醋酸铀负染后，在透射电子显微观察下呈均一的颗粒状纳米级凝胶。
图11为实施例3获得的铁交联载阿霉素纳米凝胶中阿霉素的pH响应性释放。Fe3+的金属螯合作用在低pH情况下可以发生逆转。在更低pH条件下，更多的阿霉素从纳米凝胶中释放。
图12为实施例3获得的铁交联载阿霉素纳米凝胶的细胞毒性。阿霉素本身为临床上使用的化疗药物，铁交联载阿霉素纳米凝胶在MDA-MB-231细胞上展现出浓度依赖的细胞毒性。而单独的铁交联纳米凝胶的几乎没有细胞毒性，说明铁交联纳米凝胶本身的良好生物相容性。
铁交联纳米凝胶所装载药物的选择
Fe3+与透明质酸中的羧基可以螯合从而起到交联剂的作用，介导纳米凝胶的形成。如果装载的功能分子亦可以与Fe3+螯合(相互作用)，从而功能分子可以更容易装载进入透明质酸纳米凝胶。二氢卟吩(Chlorin e6,Ce6)是一种常用的光敏剂，广泛用于抗肿瘤的光动力治疗研究。但是Ce6的水溶性和进入细胞的效率很低，极大地限制了Ce6的抗肿瘤应用。作为一种卟啉类似物，Ce6的卟啉环结构可以与Fe3+螯合，因此可以装载进入铁交联的透明质酸纳米凝胶。同样，化疗药物阿霉素也可以与Fe3+螯合，进而可以将阿霉素装载进入铁交联透明质酸纳米凝胶中。多数肿瘤细胞高表达CD44和透明质酸酶，因此形成的铁交联载药纳米凝胶可以通过CD44靶向进入肿瘤细胞和进行透明质酸酶响应的药物递送。由于Fe3+与阿霉素的螯合在低pH条件下可以逆转，因此所形成的纳米凝胶具有pH响应的阿霉素释放行为。而肿瘤为环境以及细胞内溶酶体中pH偏酸性，从而该纳米凝胶可以在肿瘤部位更多的释放阿霉素，提高抗肿瘤效果。
本发明提供了以下有益效果：
(1)该方法可以一步法合成铁交联的纳米凝胶，通过调控加热时间可以控制其水合粒径。整个合成过程过简单快速，条件温和易进行放大化生产的优点。
(2)当功能分子(Ce6与阿霉素等)可以与Fe3+发生相互作用时，该功能分子可以装载进入铁交联的纳米凝胶，从而提高功能分子的溶解度。依据装载的功能分子不同，该纳米凝胶可以应用于化疗药物(阿霉素)和光动力治疗(Ce6)的应用。
(3)基于Fe3+的螯合作用在低pH条件下可以逆转，该纳米凝胶具有pH响应的释放行为。基于透明质酸可以被透明质酸酶降解，该纳米凝胶具有透明质酸酶响应的释放。基于透明质酸可以被其受体之一CD44所识别，因此该透明质酸纳米凝胶具有CD44的靶向功能。

Claims (10)

1.一种铁交联透明质酸纳米凝胶，其特征在于所述铁交联透明质酸纳米凝胶由Fe3+与透明质酸交联而成，其中所述铁交联透明质酸纳米凝胶水合粒径为10-1000nm，铁含量为4％-5％质量比。
2.一种制备根据权利要求1所述的铁交联透明质酸纳米凝胶的方法，其包括以下步骤：
1)加水分别配制透明质酸和Fe3+的水溶液，优选地，所述透明质酸的分子量为10kDa-1000kD；
2)在90℃下，将1-100mM Fe3+与0.5-5mg/ml透明质酸溶液以1:4的体积比快速混匀后，并在65至95℃下，优选在90℃下孵育5-240分钟，优选地，孵育30-120分钟，更优选地，孵育30-90分钟，更优选地，孵育30-60分钟；
3)在冰上冷却5-15分钟；
4)通过透析，去除游离的铁离子；和
5)获得铁交联透明质酸纳米凝胶。
3.根据权利要求1所述的铁交联透明质酸纳米凝胶、或者根据权利要求2所述的方法制备的铁交联透明质酸纳米凝胶在制备用于MRI成像的制剂中的用途。
4.根据权利要求1所述的铁交联透明质酸纳米凝胶、或者根据权利要求2所述的方法制备的铁交联透明质酸纳米凝胶在制备抗贫血、优选抗缺铁性贫血的药物中的用途。
5.根据权利要求1所述的铁交联透明质酸纳米凝胶、或者根据权利要求2所述的方法制备的铁交联透明质酸纳米凝胶在制备靶向药物中的用途，其中所述靶向药物由铁交联透明质酸纳米凝胶与化疗药物和/或光动力治疗剂组成。
6.根据权利要求5所述的用途，其中所述化疗药物选自阿霉素、表阿霉素、吡喃阿霉素、柔红霉素、伊达比星、氨柔比星、姜黄素、帕比司他或伏立诺他；所述光动力治疗剂选自Ce6、原卟啉IX、金丝桃素、焦脱镁叶绿素-A或酞菁。
7.一种铁交联Ce6透明质酸纳米凝胶的制备方法，其包括以下步骤：
1)加水分别配制透明质酸和Fe3+的水溶液，将Ce6溶解于二甲基甲酰胺(DMF)中；
2)在90℃下，将10-1000mM Fe3+与1.1-11mg/ml Ce6和0.5-5mg/ml透明质酸溶液以1:9:40的体积比快速混匀后，于65-95℃条件下孵育5-240分钟，优选地，孵育30-200分钟，优选地，孵育30-180分钟，优选孵育30-150分钟，优选孵育30-120分钟，最优选地，孵育60-120分钟；
3)在冰上冷却5-15分钟；
4)通过透析去除游离的铁离子和Ce6分子；和
5)获得铁交联Ce6透明质酸纳米凝胶。
8.一种铁交联阿霉素透明质酸纳米凝胶的制备方法，其包括以下步骤：
1)加水分别配制透明质酸、Fe3+和阿霉素的水溶液；
2)在90℃下，将10-1000mM Fe3+与1.1-11mg/ml阿霉素和0.5-5mg/ml透明质酸溶液以1:9:40的体积比快速混匀后，于65-95℃条件下孵育5-240分钟，优选地孵育30-200分钟，优选孵育30-180分钟，优选孵育30-150分钟，优选孵育30-120分钟；更优选孵育30-60分钟；
3)在冰上冷却5-15分钟；
4)通过透析去除游离的铁离子和阿霉素分子；和
5)获得铁交联阿霉素透明质酸纳米凝胶。
9.根据权利要求7所述的方法制备的铁交联Ce6透明质酸纳米凝胶和/或根据权利要求8所述的方法制备的铁交联阿霉素透明质酸纳米凝胶在制备用于治疗癌症的药物中的用途。
10.根据权利要求9所述的用途，其中所述癌症选自乳腺癌、肝癌、胃癌、白血病、脑胶质瘤、垂体瘤、宫颈癌、卵巢癌、前列腺癌、皮肤癌、口腔癌、头颈癌、肺癌、直肠癌、鼻咽癌。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110655662A (zh) * 2019-10-28 2020-01-07 天津一安生物技术有限公司 一种橄榄苦苷交联制备透明质酸钠凝胶的方法及透明质酸钠凝胶
CN110698700A (zh) * 2019-10-28 2020-01-17 天津一安生物技术有限公司 一种单宁交联制备透明质酸钠凝胶的方法及透明质酸钠凝胶
CN111281978A (zh) * 2019-08-19 2020-06-16 上海交通大学医学院附属第九人民医院 透明质酸基载体及其制备方法在抗瘢痕中的应用
CN112552534A (zh) * 2021-01-14 2021-03-26 安阳师范学院 可拉伸、自愈合、刺激响应的生物高分子水凝胶

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000027887A2 (en) * 1998-11-11 2000-05-18 Aquisitio S.P.A. Cross-linked hyaluronic acids and medical uses thereof
CN1473572A (zh) * 2003-07-01 2004-02-11 大连垠艺生物材料研制开发有限公司 用于手术后防粘连的带药加铁离子的透明质酸凝胶
CN102793952A (zh) * 2012-08-20 2012-11-28 山东省立医院 防止肠粘连的凝胶材料
CN109091452A (zh) * 2018-09-17 2018-12-28 郑州大学 一种基于海藻酸钠的粒径可变门控型抗肿瘤药物递送系统的制备及应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000027887A2 (en) * 1998-11-11 2000-05-18 Aquisitio S.P.A. Cross-linked hyaluronic acids and medical uses thereof
CN1473572A (zh) * 2003-07-01 2004-02-11 大连垠艺生物材料研制开发有限公司 用于手术后防粘连的带药加铁离子的透明质酸凝胶
CN102793952A (zh) * 2012-08-20 2012-11-28 山东省立医院 防止肠粘连的凝胶材料
CN109091452A (zh) * 2018-09-17 2018-12-28 郑州大学 一种基于海藻酸钠的粒径可变门控型抗肿瘤药物递送系统的制备及应用

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TIAN YE等: "Coordination-Induced Assembly of Intelligent Polysaccharide-Based Phototherapeutic Nanoparticles for Cancer Treatment", 《ADVANCED HEALTHCARE MATERIALS》 *
周长春等: "《大学化学 第三版》", 31 March 2018, 中国矿业大学出版社 *
李丹: "《内科护理学 第2版》", 30 November 2016, 上海世纪出版股份有限公司 *
王凤山，等: "《生化药物研究》", 31 December 1997, 人民卫生出版社 *
郭松柏 等: "《纳米与材料》", 30 April 2019, 苏州大学出版社 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111281978A (zh) * 2019-08-19 2020-06-16 上海交通大学医学院附属第九人民医院 透明质酸基载体及其制备方法在抗瘢痕中的应用
CN110655662A (zh) * 2019-10-28 2020-01-07 天津一安生物技术有限公司 一种橄榄苦苷交联制备透明质酸钠凝胶的方法及透明质酸钠凝胶
CN110698700A (zh) * 2019-10-28 2020-01-17 天津一安生物技术有限公司 一种单宁交联制备透明质酸钠凝胶的方法及透明质酸钠凝胶
CN110698700B (zh) * 2019-10-28 2022-03-11 天津一安生物技术有限公司 一种单宁交联制备透明质酸钠凝胶的方法及透明质酸钠凝胶
CN110655662B (zh) * 2019-10-28 2022-05-24 天津一安生物技术有限公司 一种橄榄苦苷交联制备透明质酸钠凝胶的方法及透明质酸钠凝胶
CN112552534A (zh) * 2021-01-14 2021-03-26 安阳师范学院 可拉伸、自愈合、刺激响应的生物高分子水凝胶
CN112552534B (zh) * 2021-01-14 2021-07-02 安阳师范学院 可拉伸、自愈合、刺激响应的生物高分子水凝胶

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