CN110152010B - 一种金属有机骨架类纳米药物及制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于为了改善现有纳米药物制备技术中的不足，而提供了一种MOFs类纳米药物及其制备方法；采用ZIF‑8为药物递送载体，将葡萄糖氧化酶(GOx)封装于ZIF‑8的孔道内，并负载MnO2纳米颗粒制备得到GM/ZIF‑8纳米复合药物。此种制备GM/ZIF‑8纳米复合药物的方法操作简单，反应条件温和，不需要复杂的制备仪器；此纳米药对肿瘤细胞的增值有很好的抑制效果。

Description

一种金属有机骨架类纳米药物及制备方法和应用
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种负载型金属有机骨架类纳米药物及其制备方法和应用。
背景技术
金属有机骨架材料(MOFs)，是一类由金属离子或金属簇节点与有机配体配合而成的晶体杂化材料。MOFs材料具有高比表面积、孔隙率，有利于生物制剂的装载与运输；MOFs材料不仅仅可以作为治疗药物的运输载体，因为其表面的多样性与可控性，对其进行合理的设计与修饰，介入相应的组分，可以实现诊疗一体化的功能，在精确诊断与优化肿瘤治疗效果方面具有巨大的潜能。
肿瘤细胞的无限增殖需要消耗大量的营养物质与氧气。研究表明，肿瘤细胞偏好葡萄糖酵解来获得能量并产生乳酸，大量的乳酸堆积将促进肿瘤血管生成、肿瘤侵袭与转移、造成免疫逃逸并诱导耐药。通过消耗肿瘤内的葡萄糖，减少乳酸的产生，可以有效地抑制肿瘤细胞的生长(肿瘤饥饿治疗)。因此，设计开发合理的肿瘤饥饿治疗药物具有很好的临床应用前景。
葡萄糖氧化酶(GOx)是一种内源性氧化还原酶，广泛分布于生物体内，具有固有的生物相容性，并且对β-D-葡萄糖有独特的催化效果，非常适合应用于肿瘤饥饿治疗，在生物学领域受到了越来越多的关注。因为肿瘤环境普遍缺氧，这会使得氧气依赖型GOx催化效率下降；另外葡萄糖分解产生的酸与过氧化氢(H2O2)会进一步恶化肿瘤微环境，导致肿瘤细胞转移。因此，只依赖GOx难以达到持续杀死肿瘤地目的。二氧化锰(MnO2)已被证实是一种生物相容性较好的材料，并已经被用在改善肿瘤部位缺氧的情况。MnO2对H2O2表现出较高的催化活性，生成O2并消耗酸，是一种非常合适的肿瘤饥饿治疗辅佐材料。但是，GOx本身稳定性较差，体内半衰期较短，具有免疫原性与全身毒性。外源性注射GOx后，因为全身都普遍存在葡萄糖和氧气，导致全身不可控地产生H2O2而造成全身毒性。因此需要设计开发安全性高且具有靶向性的药物递送系统。
综上所述，本发明提供的技术方案能够改善现有纳米药物制备技术中的不足，具有重要的临床价值。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一，在于提供一种金属有机骨架类纳米药物，具体方案如下：
一种金属有机骨架类纳米药物，采用类沸石咪唑骨架酯材料ZIF-8为载体，葡萄糖氧化酶为主药，同时还结合了二氧化锰纳米颗粒的GM/ZIF-8纳米药物。
本发明目的之二，在于提供一种上述金属有机骨架类纳米药物的制备方法，具体方案如下：
一种金属有机骨架类纳米药物的制备方法，包括以下步骤：
1)制备MnO2纳米胶体：将牛血清白蛋白(BSA)溶于纯水中，在37℃、持续搅拌状态下向其中滴加高锰酸钾(KMnO4)溶液，反应一段时间后透析、定容得到MnO2纳米胶体；
2)将2-甲基咪唑(2-MIM)溶液溶于纯水中得到溶液A，将六水合硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)溶于纯水中得到溶液B；
3)首先向溶液A中加入一定量的葡萄糖氧化酶(GOx)，在常温搅拌状态下加入溶液B反应一段时间，离心、复溶于10mL水中，加入一定量的MnO2纳米胶体，继续搅拌一段时间后离心并用纯水洗涤，常温真空干燥得到GM/ZIF-8。
进一步，步骤1)中所述牛血清白蛋白溶液的质量浓度为30～40mg/mL；所述高锰酸钾溶液的摩尔浓度为0.06～0.07mmol/mL。
优选的，所述牛血清白蛋白溶液的质量浓度为35mg/mL；所述高锰酸钾溶液的摩尔浓度为0.067mmol/mL。
进一步，步骤1)的反应时间为2h。
进一步，步骤2)中所述2-甲基咪唑溶液的质量浓度为2.0～3.0mmol/mL；所述六水合硝酸锌溶液的质量浓度为0.2～0.5mmol/mL。
优选的，所述2-甲基咪唑溶液的质量浓度为2.7mmol/mL；所述六水合硝酸锌溶液的质量浓度为0.3mmol/mL。
进一步，步骤3)中葡萄糖氧化酶的加入量为1～10mg；反应时间为30min；MnO2纳米胶体的加入量为50～500μL；搅拌时间为2h；洗涤次数为2-6次。
本发明目的之三，在于提供金属有机骨架类纳米药物的相关应用。
一种GM/ZIF-8纳米药物作为靶向肿瘤抑制剂的应用。
一种优化的金属有机骨架类纳米药物制备方法，利用金属有机骨架材料的高孔隙率提高药物与生物相容性材料的负载量，制成靶向肿瘤部位的纳米制剂。
本发明的有益效果在于：
1)本发明制备GM/ZIF-8纳米复合药物的方法操作简单，反应条件温和，不需要复杂的制备仪器，易于大规模生产。
2)GM/ZIF-8纳米系统巧妙地结合具有良好的生物相容性的GOx与MnO2，形成了β-D-葡萄糖与H2O2的循环催化系统，改善肿瘤缺氧并且可以持续消耗葡萄糖，达到最优的肿瘤饥饿治疗效果。
3)利用MOFs材料的高孔隙率提高了GOx与MnO2的负载量，并可以有效地靶向至肿瘤部位。
附图说明
图1实施例1中GM/ZIF-8的扫描电镜图。
图2实施例1中GM/ZIF-8的透射电镜图。
图3实施例1GM/ZIF-8抑制LN229细胞增殖图
图4实例2中GM/ZIF-8的扫描电镜图
图5实例3中GM/ZIF-8的扫描电镜图
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细描述。优选实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，所举实施例是为了更好地对本发明的内容进行说明，但并不是本发明的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
制备GM/ZIF-8纳米药物
试验步骤：
1)将250mg BSA溶于7mL纯水中，在37℃、持续搅拌状态下向BSA溶液中滴加3mLKMnO4溶液(0.067mmol/mL)，反应2h后透析、定容得到MnO2纳米胶体。
2)将1.1g 2-MIM溶于5mL纯水中得到溶液A，将0.1g(Zn(NO3)2·6H2O)溶于1mL纯水中得到溶液B。
3)首先向溶液A中加入2.5mg GOx，在常温搅拌状态下加入溶液B反应30min，离心、复溶于10mL的纯水中，加入500μL MnO2纳米胶体，搅拌2h后离心并用纯水洗涤2次，常温真空干燥得到GM/ZIF-8。
4)用扫描电镜和投射电镜检查GM/ZIF-8的结构。
试验结果：
见附图1、附图2。从透射电镜图(附图2)中我们可以看出MnO2的成功负载。
另外，本试验还采用LN229细胞检测GM/ZIF-8抑制细胞增殖的能力。试验结果见附图3。从图中可以看出，GM/ZIF-8能有效地抑制LN229细胞地增殖。
实施例2
制备GM/ZIF-8纳米药物
1)将250mg BSA溶于7mL纯水中，在37℃、持续搅拌状态下向BSA溶液中滴加3mLKMnO4溶液(0.067mmol/mL)，反应2h后透析、定容得到MnO2纳米胶体。
2)将1.1g 2-MIM溶于5mL纯水中得到溶液A，将0.1g(Zn(NO3)2·6H2O)溶于1mL纯水中得到溶液B。
3)首先向溶液A中加入1mg GOx，在常温搅拌状态下加入溶液B反应30min，离心、复溶于10mL的纯水中，加入200μL MnO2纳米胶体，搅拌2h后离心并用纯水洗涤2次，常温真空干燥得到GM/ZIF-8。
试验结果：见图4
实施例3
制备GM/ZIF-8纳米药物
1)将250mg BSA溶于7mL纯水中，在37℃、持续搅拌状态下向BSA溶液中滴加3mLKMnO4溶液(0.067mmol/mL)，反应2h后透析、定容得到MnO2纳米胶体。
2)将1.1g 2-MIM溶于5mL纯水中得到溶液A，将0.1g(Zn(NO3)2·6H2O)溶于1mL纯水中得到溶液B。
3)首先向溶液A中加入5mg GOx，在常温搅拌状态下加入溶液B反应30min，离心、复溶于10mL的纯水中，加入50μL MnO2纳米胶体，搅拌2h后离心并用纯水洗涤2次，常温真空干燥得到GM/ZIF-8。
试验结果：见图5
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种金属有机骨架类纳米药物，其特征在于，所述金属有机骨架类纳米药物是一种采用类沸石咪唑骨架酯材料ZIF-8为载体，葡萄糖氧化酶为主药，同时还结合了二氧化锰纳米颗粒的GM/ZIF-8纳米药物；所述金属有机骨架类纳米药物的制备方法具体包括：
1)制备MnO2纳米胶体：将牛血清白蛋白溶于纯水中，在37℃、持续搅拌状态下向其中滴加高锰酸钾溶液，反应一段时间后透析、定容得到MnO2纳米胶体；
2)将2-甲基咪唑溶液溶于纯水中得到溶液A，将六水合硝酸锌溶于纯水中得到溶液B；
3)首先向溶液A中加入一定量的葡萄糖氧化酶，在常温搅拌状态下加入溶液B反应一段时间，离心、复溶于10mL水中，加入一定量的MnO2纳米胶体，继续搅拌一段时间后离心并用纯水洗涤，常温真空干燥得到GM/ZIF-8。
2.根据权利要求1所述的金属有机骨架类纳米药物，其特征在于，步骤1)中所述牛血清白蛋白溶于纯水后的溶液的质量浓度为30～40mg/mL；所述高锰酸钾溶液的摩尔浓度为0.06～0.07mmol/mL。
3.根据权利要求1所述的金属有机骨架类纳米药物，其特征在于，步骤1)的反应时间为2h。
4.根据权利要求1所述的金属有机骨架类纳米药物，其特征在于，步骤2)中所述2-甲基咪唑溶液的质量浓度为2.0～3.0mmol/mL；所述六水合硝酸锌溶于纯水后的溶液的质量浓度为0.2～0.5mmol/mL。
5.根据权利要求1所述的金属有机骨架类纳米药物，其特征在于，步骤3)中葡萄糖氧化酶的加入量为1～10mg；反应时间为30min；MnO2纳米胶体的加入量为50～500μL；搅拌时间为2h；洗涤次数为2-6次。
6.一种权利要求1所述的金属有机骨架类纳米药物在制备作为靶向肿瘤抑制剂中的应用。
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