CN110170055A - 一种新型双重脑缺血靶向纳米载体材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物医药技术领域,具体涉及一种新型双重脑缺血靶向纳米载体材料的制备方法。本发明以聚赖氨酸树枝状大分子(PLLD)聚合物为药物载体,采用新型低密度脂蛋白受体亲和肽L57及中性粒细胞锚定肽PGP两种多肽作为脑靶向配体,利用双官能团修饰的聚乙二醇(MAL‑PEG‑NHS)将两种靶向多肽与PLLD连接,构建具有双重脑靶向性的纳米载体材料。本发明制备的脑缺血靶向纳米载体材料,采用了全新的PLLD聚赖氨酸树枝状大分子,其具有很高的生物相容性,能改善一些难溶性药物的生物利用度,利用L57与血脑屏障(BBB)表面LRP1受体的高亲和力,通过胞吞作用进入脑内,再通过PGP对CXCR2受体的高亲和力和特异性,使药物向缺血炎症病灶部位富集,提高脑缺血疾病的治疗效果。

Description

一种新型双重脑缺血靶向纳米载体材料的制备方法
技术领域
本发明属于生物医药技术领域,涉及一种新型双重脑缺血靶向纳米载体材料的制备方法。
背景技术
聚赖氨酸树枝状大分子(Poly-L-lysine dendrimers,PLLD)是一种具有很好的生物相容性,并且表面存在大量的可修饰的氨基基团的纳米载体材料,是肽类树枝状分子中的一种,具有良好的生物相容性和生物可降解性,而赖氨酸也是人类必需的氨基酸。与聚酰胺-胺(PAMAM)和其他树状聚合物相比,肽类树枝状分子的免疫相容性和生物相容性更好,几乎无细胞毒性,被广泛用作新一代生物医用材料。其具有独特的树枝状结构,且粒径在纳米尺寸范围、单分散性、物理稳定性,其内部的空隙可以用来包封药物分子或小分子多肽,能够降低药物的毒性,促进药物的靶向输送,是一种很好的纳米递3药载体。
聚赖氨酸树枝状大分子(PLLD)经表面PEG修饰后,更加提高了树状分子的水溶性,增加药物溶解度和稳定性,减少多肽和蛋白质的免疫原性,抑制带电分子在修饰表面的非特异性结合,为后续多肽的连接提供了媒介,而同时,链接PEG后使得药物载体能够装载更多的药物,达到更高的治疗效果。
LRP1是一种低密度脂蛋白受体相关蛋白,可以通过受体介导的转运(Receptor-mediated transport,RMT)途径到达中枢神经系统(CNS),L57(TWPKHFDKHTFYSILKLGKH-OH)是第一种具有血脑屏障(blood-brain barrier,BBB)穿透性的人工合成的LRP1结合肽,L57在小鼠血浆中稳定时长达20min,原位脑灌注实验显示L57的血脑屏障通透性明显增高。
CXCR2是一种典型的化学引诱物受体,因为它在吞噬细胞,特别是嗜中性粒细胞上呈现高表达,所以可为理想的炎性靶向受体,作为细胞外胶原的内源性降解产物,三肽激动剂Pro-Gly-Pro(PGP)对CXCR2受体具有高亲和力和特异性,并具有低免疫原性风险,PGP已被认为是炎症性疾病的关键趋化因子,并在炎症状态下的中性粒细胞(Neutrophils)内流中起重要作用。因此,PGP可以作为用于脑靶向递送的嗜中性粒细胞锚定肽。
发明内容
本发明的目的是为弥补脑缺血卒中的药物靶向治疗缺陷,提供一种新型双重脑缺血靶向纳米载体材料,采用四代聚赖氨酸树枝状大分子(PLLD)为药物载体,赖氨酸为人体必需氨基酸,可有效解决纳米载体生物相容性差、细胞毒性等问题,在此基础上,采用L57多肽为一级靶向因子,与LPR1受体的特异性结合,实现跨越血脑屏障转运;PGP中性粒细胞锚定肽为二级靶向因子,与CXCR2受体具有高度亲和性,在药物载体透过血脑屏障的同时,进一步锚定脑缺血炎症部位,实现精准靶向治疗,提高药物的利用度。
本发明采用聚赖氨酸树枝状大分子(PLLD)为基础药物载体,以两种小分子多肽L57及PGP作为脑靶向配体,采用琥珀酰亚胺及马来酰亚胺双修饰的聚乙二醇(NHS-PEG-MAL)对PLLD进行表面修饰,既有利于后续靶向多肽L57及PGP两种多肽的修饰,也可以避免聚赖氨酸树枝状大分子(PLLD)被网状内皮系统吞噬,有利于提高体内循环时间,同时降低载体的细胞毒性。
为了达到以上目的,本发明采用如下技术方案:
本发明提供的一种新型双重脑缺血靶向纳米载体,主要是由靶向多肽、双功能聚乙二醇NHS-PEG-MAL以及聚赖氨酸树枝状大分子(PLLD)。其中所述的聚赖氨酸树枝状大分子(PLLD)与聚乙二醇(NHS-PEG-MAL)的摩尔比为1:5~1:16;PLLD与多肽的摩尔比为1:2~1:5。
本发明中所述的高分子聚合物材料为聚赖氨酸树枝状大分子(PLLD);所述的聚乙二醇PEG分子链两端分别用马来酰亚胺(MAL)和琥珀酰亚胺(NHS)基团修饰,分子量为2000~3400;所述的两种靶向多肽分别为L57及PGP多肽。
本发明所提供的一种新型双重脑缺血靶向纳米载体材料,其包括以下步骤:
(1)将四代聚赖氨酸树状大分子(PLLD)与NHS-PEG-MAL按摩比1:5~1:16溶于PH=6.0~8.5的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中,室温下避光搅拌反应1~6小时,将PEG连接到PLLD载体上;
(2)将反应后的溶液转移到超滤管(MW10kDa),转数8000~12000r/min离心10~15min,每次用双蒸水洗涤,用薄层色谱法检测,一直到反应液中无游离的PEG,然后冷冻干燥得到PEG-PLLD;
(3)将冻干后的PEG-PLLD与L57及PGP两种多肽按摩尔比为1:2~1:5溶于PH=7.0的PBS溶液中,室温下遮光反应24小时,得到粗产物L57&PGP-PEG-PLLD;
(4)将反应后的混合溶液转移到超滤管(MW30kDa),转数8000~12000r/min离心10~15min,离心5~8次每次用双蒸水洗涤除去未反应的多肽,然后冷冻干燥,得到纯化的L57&PGP-PEG-PLLD。
其中,所述步骤(1)中利用NHS-PEG-MAL的琥珀酰亚胺基团与PLLD表面氨基反应形成酰胺键,PEG的分子量为2000~3400。
其中,所述步骤(3)中利用MAL-PEG-PLLD中未参与反应的马来酰亚胺基团MAL与多肽末端巯基发生反应形成靶向纳米载体L57&PGP-PEG-PLLD。
本发明构建的一种新型双重脑缺血靶向纳米载体材料,适用于脑缺血组织细胞的靶向富集。
本发明的优点是:
1.本发明设计合理,工艺简单,节能环保。采用聚赖氨酸树枝状大分子(PLLD)作为药物载体,并利用亲水性强的双功能聚乙二醇(NHS-PEG-MAL)对其修饰合成PEG-PLLD药物载体,同时利用L57&PGP-PEG-PLLD载体表面的L57与PGP两种多肽,首先与血脑屏障表面的LRP1受体通过胞吞作用,提高纳米载体跨越血脑屏障的效率,再次通过PGP与CXCR2受体的特异性结合,锚定缺血炎症部位,达到靶向富集效果;
2.本发明所制备脑缺血靶向纳米递药系统,载体材料在体内可生物降解,不会形成药物栓塞,可用于静脉注射。可使药物选择性的向脑缺血病灶部位富集,达到更优越的药效。
附图说明
图1中的A图和B图分别是制备的纳米载体PEG-PLLD和L57&PGP-PEG-PLLD的核磁共振氢谱图。
图2是PLLD,PEG,PEG-PLLD三种纳米颗粒的红外谱图。
图3是制备的纳米载体L57&PGP-PEG-PLLD的扫描电镜图。
图4是制备的纳米载体L57&PGP-PEG-PLLD的纳米粒径分布图。
以下结合实施例对本发明作进一步说明,但本发明并不局限于这些实施例。
具体实施方式
实施例1
分别称取5.0mg PLLD树状大分子和25.08mg的MAL-PEG-NHS,两者的摩尔比为1:5,溶于10ml pH 8.38的PBS溶液中,室温下N2保护遮光搅拌反应6h,双功能聚乙二醇(MAL-PEG-NHS)中的NHS基团与PLLD表面的氨基特异性的反应,将反应后的溶液转移至离心超滤管(MW10kDa)中,转速6000rpm/min,离心15min,离心8次,每次用去离子水替换缓冲溶液,除去未反应的MAL-PEG-NHS,冷冻干燥即制得PEG-PLLD,并进行核磁共振氢谱(H1-NMR)表征,如图1中的A所示。
实施例2
分别称取5.0mg PLLD树状大分子和25.08mg的MAL-PEG-NHS,两者的摩尔比为1:5,溶于10ml pH 8.38的PBS溶液中,室温下N2保护遮光搅拌反应6h,双功能聚乙二醇(MAL-PEG-NHS)中的NHS基团与PLLD表面的氨基特异性的反应,将反应后的溶液转移至离心超滤管(MW10kDa)中,转速8000rpm/min,离心10min,离心6次,每次用去离子水替换缓冲溶液,除去未反应的MAL-PEG-NHS,冷冻干燥即制得PEG-PLLD,按PLLD与L57及PGP多肽摩尔比为1:5的比例,分别取3mg L57及0.5mg PGP与20mg PEG-PLLD溶于2ml pH 7.00的PBS溶液中,室温下N2保护遮光搅拌反应24h,将反应后的溶液转移至离心超滤管(MW10kDa),转速10000rpm/min,离心10min,离心6次,每次用去离子水替换缓冲溶液,除去未反应L57及PGP肽,即制得L57&PGP-PEG-PLLD纳米复合物,用重水作为H1-NMR谱的测试溶剂,进行核磁共振氢谱的表征,如图1中的B所示。
实施例3
分别称取5.0mg PLLD树状大分子和25.08mg的MAL-PEG-NHS,两者的摩尔比为1:5,溶于10ml pH 8.38的PBS溶液中,室温下N2保护遮光搅拌反应6h,双功能聚乙二醇(MAL-PEG-NHS)中的NHS基团与PLLD表面的氨基特异性的反应,将反应后的溶液转移至离心超滤管(MW10kDa)中,转速6000~8000rpm/min,离心10~15min,离心5~8次,每次用去离子水替换缓冲溶液,除去未反应的MAL-PEG-NHS,冷冻干燥即制得PEG-PLLD,按PLLD与L57及PGP多肽摩尔比为1:2的比例,分别取1mg L57及0.2mg PGP与20mg PEG-PLLD溶于2ml pH 7.00的PBS溶液中,室温下N2保护遮光搅拌反应24h,将反应后的溶液转移至离心超滤管(MW10kDa),转速8000rpm/min,离心15min,离心8次,每次用去离子水替换缓冲溶液,除去未反应的L57及PGP肽,即制得L57&PGP-PEG-PLLD纳米复合物。
实施例4
分别称取6.25mg PLLD树状大分子和55.75mg的MAL-PEG-NHS,两者的摩尔比为1:16,溶于10ml pH 8.38的PBS溶液中,室温下N2保护遮光搅拌反应6h,双功能聚乙二醇(MAL-PEG-NHS)中的NHS基团与PLLD表面的氨基特异性的反应,将反应后的溶液转移至离心超滤管(MW10kDa)中,转速8000rpm/min,离心12min,离心7次,每次用去离子水替换缓冲溶液,除去未反应的MAL-PEG-NHS,冷冻干燥即制得PEG-PLLD,按PLLD与L57及PGP多肽摩尔比为1:5的比例,分别取3mg L57及0.5mg PGP与20mg PEG-PLLD溶于2ml pH 7.00的PBS溶液中,室温下N2保护遮光搅拌反应24h,将反应后的溶液转移至离心超滤管(MW10kDa),转速10000rpm/min,离心12min,离心7次,每次用去离子水替换缓冲溶液,除去未反应L57及PGP,即制得L57&PGP-PEG-PLLD纳米复合物。
实施例5
取少量PLLD,PEG,PEG-PLLD纳米颗粒分别与KBr倒入研钵中,充分的研磨后压片,进行红外测试,检测的波长范围是4000~400cm-1,结果如图2所示。
实施例6
用导电胶固定到金属片上,真空下镀金,利用扫描电镜(SEM)观察纳米粒的外观形貌及分散性,可以看出L57&PGP-PEG-PLLD纳米颗粒,具有较规整的球形以及分散性良好,结果如图3所示。
实施例7
将制备的L57&PGP-PEG-PLLD纳米颗粒溶于蒸馏水中,制备成1mg/mL的溶液,经过0.22μm微孔滤膜过滤后,置于Zeta-sizer电位粒度分析仪中检测粒径分布,样品测试重复三次,取平均值,测得L57&PGP-PEG-PLLD纳米颗粒的粒径为215±0.263nm,结果如图4所示。
在上述实施例中,仅用于说明本发明但是不仅局限于此,应该理解在不脱离本发明的范围内还可以有多种变通或替换方案。

Claims (7)

1.一种新型双重脑缺血靶向纳米载体材料的制备方法,其特征在于,是由两种靶向多肽:新型低密度脂蛋白受体亲和肽L57 (TWPKHFDKHTFYSILKLGKH-OH)和中性粒细胞锚定肽PGP (proline-glycineproline- proline),以及双功能聚乙二醇(NHS-PEG-MAL)、聚赖氨酸树状大分子(PLLD)所组成的具有脑靶向性能的纳米递药系统,所述的聚合物材料与聚乙二醇的摩尔比为1: 5~1: 16;所述的聚合物材料与两种多肽的摩尔比为1: 2~1: 5。
2.根据权利要求1所述的一种新型双重脑缺血靶向纳米载体材料,其特征在于步骤如下:
(1)将四代聚赖氨酸树状大分子(G4.0 PLLD)与NHS-PEG-MAL按摩比1: 5~1: 16溶于PH= 6.0~8.5的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中,室温下避光搅拌反应1~6小时,将PEG连接到PLLD载体上;
(2)将反应后的溶液转移到超滤管(MW10kDa),转数8000~12000 r/min离心10 ~15min,每次用双蒸水洗涤,用薄层色谱法检测,一直到反应液中无游离的PEG,然后冷冻干燥得到PEG-PLLD;
(3)将冻干后的PEG-PLLD与L57及PGP两种多肽按摩尔比为1: 2~1: 5溶于PH = 7.0的PBS溶液中,室温下避光反应24小时,得到粗产物L57&PGP-PEG-PLLD;
(4)将反应后的混合溶液转移到超滤管(MW30kDa),转数8000~12000 r/min离心10~15 min,离心5~8次每次用双蒸水洗涤除去未反应的多肽,然后冷冻干燥,得到纯化的L57&PGP-PEG-PLLD聚合物纳米载体。
3.根据权利要求2所述的一种新型双重脑缺血靶向纳米载体材料,其特征在于,步骤(1)中的所述的PEG通过琥珀酰亚胺基团(NHS)接于PLLD树枝状大分子,形成PLLD-PEG-MAL。
4.根据权利要求6所述的一种新型双重脑缺血靶向纳米载体材料,其特征在于,步骤(3)所述多肽与NHS-PEG-MAL的链接方法优选多肽的末端疏基,与PEG链一端的马来酰亚胺基团反应连接制得。
5.根据权利要求1所述的一种新型双重脑缺血靶向纳米载体材料,其特征在于,所述的聚乙二醇分子链两端分别为马来酰亚胺(MAL)和琥珀酰亚胺(NHS),分子量为2000~3400。
6.根据权利要求1所述的一种新型双重脑缺血靶向纳米载体材料,其特征在于,所述的两种靶向多肽分别为L57 (TWPKHFDKHTFYSILKLGKH-OH),PGP (Prolyl-Glycyl-Proline)。
7.根据权利要求1所述的一种新型双重脑缺血靶向纳米载体材料,其特征在于,所述的聚合物材料具有15个赖氨酸的树状大分子。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190827

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