CN110343255B - 聚合物载体及其制备方法、抗肿瘤纳米粒子 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚合物载体及其制备方法、抗肿瘤纳米粒子。所述聚合物载体的制备方法包括以下步骤：于二甲基亚砜中溶解4‑羧基苯硼酸频那醇酯，加入活化剂，得活化液；于水中溶解聚乙烯亚胺，然后加入所述活化液，第一次搅拌，得中间产物；于水中溶解透明质酸，然后加入所述中间产物，第二次搅拌，得聚合物载体。上述方法制得的聚合物载体可吸附承载负电荷的药物功能分子自组装形成稳定的纳米粒子，具有肿瘤高度靶向性，并能在肿瘤组织较高H2O2含量和酸性环境条件下，实现药物功能分子在靶部位的特异性释放。
Description
技术领域
本发明涉及高分子化学、纳米医学领域，特别是涉及聚合物载体及其制备方法、抗肿瘤纳米粒子。
背景技术
在现阶段，肿瘤诊断与治疗是纳米技术研究的重要方向。肿瘤化疗药物的高靶向性可使药物在肿瘤部位富集，从而减少副作用，故肿瘤化疗药物的靶向性研究是目前研究的热点问题。而且，由于细胞膜的生理特性，带负电荷的药物难以进入到细胞，发挥其对细胞的杀伤作用。因此，目前大多通过设计构建药物递送载体来实现药物入胞的目的。
但是，虽然已有的靶向递药体系能在肿瘤部位富集，却很难实现药物利用肿瘤微环境的特异释放。另外，目前已有的聚乙烯亚胺-苯硼酸纳米结构不具有酸碱的稳定性，能够随机的与邻位羟基分子实现特异性吸附，肿瘤靶向效率不高。
发明内容
基于此，本发明提供一种聚合物载体的制备方法，所制得的聚合物载体可吸附承载负电荷的药物功能分子自组装形成稳定的纳米粒子，具有肿瘤高度靶向性，并能在肿瘤组织较高H2O2含量和酸性环境条件下，实现药物功能分子在靶部位的特异性释放。
具体技术方案为：
一种聚合物载体的制备方法，包括以下步骤：
于二甲基亚砜中溶解4-羧基苯硼酸频那醇酯，加入活化剂，得活化液；
于水中溶解聚乙烯亚胺，然后加入所述活化液，第一次搅拌，得中间产物；
于水中溶解透明质酸，然后加入所述中间产物，第二次搅拌，得聚合物载体。
在其中一个实施例中，所述中间产物与所述透明质酸的摩尔比为1：(0.02-1)。
在其中一个实施例中，所述透明质酸的分子量为700Da-400000Da。
在其中一个实施例中，所述第一次搅拌的时间为24h-48h。
在其中一个实施例中，所述第二次搅拌的时间为20min-40min。
在其中一个实施例中，所述聚乙烯亚胺的分子量为800Da-25000Da。
在其中一个实施例中，所述活化剂选自二环己基碳二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺。
本发明还提供上述制备方法制得的聚合物载体。
本发明还提供一种抗肿瘤纳米粒子。
具体技术方案为：
一种抗肿瘤纳米粒子，其原料包括上述聚合物载体以及阴离子功能分子。
在其中一个实施例中，所述阴离子功能分子选自带负电的荧光染料、带负电的药物。
在其中一个实施例中，所述带负电的药物选自带负电的蛋白质、带负电的多肽、带负电的寡核苷酸。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明设计合成了聚乙烯亚胺-苯硼酸-透明质酸(PEI-PBA-HA)的聚合物载体，兼具载体体系对肿瘤组织的靶向和靶部位的特异释放，其中，HA对肿瘤细胞表面的CD44受体有靶向效应，为聚乙烯亚胺-苯硼酸纳米结构提供稳定的修饰，增加其在血清中的稳定性，并增加肿瘤的靶向性，赋予聚合物载体快速与细胞膜结合。同时，利用肿瘤组织富含H2O2和酸性微环境的特点，引起聚合物载体分子内共价键的断裂，使苯硼酸的硼酸基脱落，破坏纳米结构，使负载的功能分子特异性释放。所述聚合物载体既可以携带药物，在肿瘤部位特异性释放，又能携带荧光染料，对肿瘤组织成像，实现诊疗一体。
可利用上述载体分子自身结构的两亲性，完成温和条件下的纳米结构的自组装。即通过聚合物载体所带的正电荷，吸附阴离子功能分子，自组装形成稳定性、分散性良好的纳米结构。具体为：活化后的4-羧基苯硼酸频那醇酯(PBA)上的羧基与PEI(聚乙烯亚胺)的伯胺基团反应形成酰胺键，合成PEI-PBA，利用PEI-PBA的苯硼酸上的羟基与具有肿瘤靶向的HA上的顺二醇反应形成的分子间引力，结合载体上所带的亲疏水基团和正电荷，完成对阴离子功能分子的吸附和组装，得到稳定的球状纳米粒子。所述阴离子功能分子选自带负电荷的荧光染料、药物等。上述PEI-PBA-HA纳米载体可以克服这些阴离子功能分子到达肿瘤组织前在生物体液中的降解，保护功能分子通过恶劣的人体内环境和免疫系统的攻击，还有利于实现肿瘤多功能化治疗体系构建，且具有很高的靶细胞给药潜力。
相比于传统递药体系，本发明的纳米粒表面化学性质可控，并且在温和条件下就能实现阴离子药物在聚合物载体上的固定，实现载体的多功能化。
附图说明
图1为聚合物载体PEI-PBA-HA合成流程图；
图2为实施例1的中间产物PEI-PBA的透射电镜图；
图3为实施例1的聚合物载体PEI-PBA-HA的透射电镜图；
图4为实施例2的聚合物载体PEI-PBA-HA的透射电镜图；
图5为实施例2的聚合物载体PEI-PBA-HA与H2O2反应产物的透射电镜图；
图6为聚合物载体PEI-PBA-HA与阴离子功能分子的组装过程示意图；
图7为尾静脉注射抗肿瘤纳米粒子后不同时间活体荧光成像结果。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
以下具体实施方式中所采用的原料，若无特殊说明，均可来源于市售。
实施例1
本实施例提供一种聚合物载体及其制备方法，参见图1，步骤如下：
步骤1、于10mL的二甲基亚砜(DMSO)中溶解0.25g的4-羧基苯硼酸频那醇酯(PBA)，然后加入0.312g的二环己基碳二亚胺(DCC)和0.174g的N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，搅拌活化2h，得活化液。
步骤2、于20mL超纯水中溶解0.05g分子量为800Da的聚乙烯亚胺(PEI)，得PEI水溶液，将活化液移至恒压漏斗，室温下，向所述PEI水溶液中边搅拌边缓慢滴加上述活化液，全部滴加完毕后，继续搅拌24h，使混合体变为带有乳光的均匀体系，用分子量为1000Da的透析袋透析两天后收样，得到中间产物PEI-PBA，所述中间产物PEI-PBA的透射电镜图如图2所示。
步骤3、于5mL水中溶解0.01g分子量700Da为透明质酸(HA)，得HA水溶液，然后向所述HA水溶液中边搅拌边滴加完上述中间产物PEI-PBA[经过计算，控制中间产物PEI-PBA与HA的摩尔比在1：(0.02-1)的范围内]，室温搅拌30min，得聚合物载体PEI-PBA-HA，所述聚合物载体PEI-PBA-HA的透射电镜图如图3所示。此步骤通过硼酸上的羟基与HA的顺二醇发生动态化学反应，形成球形纳米结构，该结构在偏酸(PH＝6)的溶液中可以稳定保存。
实施例2
本实施例提供一种聚合物载体的制备方法，步骤如下：
步骤1、于10mL的二甲基亚砜(DMSO)中溶解0.25g的4-羧基苯硼酸频那醇酯(PBA)，然后加入0.312g的二环己基碳二亚胺(DCC)和0.174g的N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，搅拌活化2h，得活化液。
步骤2、于20mL超纯水中溶解0.22g分子量为2000Da的聚乙烯亚胺(PEI)，得PEI水溶液，将活化液移至恒压漏斗，室温下，向所述PEI水溶液中边搅拌边缓慢滴加上述活化液，全部滴加完毕后，继续搅拌48h，使混合体变为带有乳光的均匀体系，用分子量为3000Da的透析袋透析两天后收样，得到中间产物PEI-PBA。
步骤3、于10ml水中溶解0.01g分子量300000Da为透明质酸(HA)，得HA水溶液，然后向所述HA水溶液中边搅拌边滴加完上述中间产物PEI-PBA[经过计算，控制中间产物PEI-PBA与HA的摩尔比在1：(0.02-1)的范围内]，室温搅拌30min，得聚合物载体PEI-PBA-HA。此步骤通过硼酸上的羟基与HA的顺二醇发生动态化学反应，形成球形纳米结构，该结构在偏酸(PH＝6)的溶液中可以稳定保存。
实施例3
本实施例提供一种聚合物载体的制备方法，步骤如下：
步骤1、于10mL的二甲基亚砜(DMSO)中溶解0.25g的4-羧基苯硼酸频那醇酯(PBA)，然后加入0.312g的二环己基碳二亚胺(DCC)和0.174g的N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，搅拌活化2h，得活化液。
步骤2、于20mL超纯水中溶解0.01g分子量为25000Da的聚乙烯亚胺(PEI)，得PEI水溶液，将活化液移至恒压漏斗，室温下，向所述PEI水溶液中边搅拌边缓慢滴加上述活化液，全部滴加完毕后，继续搅拌24h，使混合体变为带有乳光的均匀体系，用分子量为14000Da的透析袋透析两天后收样，得到中间产物PEI-PBA。
步骤3、于10mL水中溶解0.005g分子量400000Da为透明质酸(HA)，得HA水溶液，然后向所述HA水溶液中边搅拌边滴加完上述中间产物PEI-PBA[经过计算，控制中间产物PEI-PBA与HA的摩尔比在1：(0.02-1)的范围内]，室温搅拌30min，得聚合物载体PEI-PBA-HA。此步骤通过硼酸上的羟基与HA的顺二醇发生动态化学反应，形成球形纳米结构，该结构在偏酸(PH＝6)的溶液中可以稳定保存。
实施例1-3可制备能够稳定保存的聚合物载体PEI-PBA-HA。
实施例4
向实施例2所制得聚合物载体中加入H2O2，加入H2O2前，聚合物载体的透射电镜图如图4所示(其中，左侧图为低倍镜显示，右侧图为高倍镜显示)，加入H2O2后，聚合物载体的透射电镜图如图5所示(其中，左侧图为低倍镜显示，右侧图为高倍镜显示)。由图4和图5可知，在H2O2下，聚合物载体能够发生外层剥离，聚合物载体颗粒出现相对不规则的边界，证实H2O2对硼酸分子的剪切作用，指示苯硼酸的硼酸键具有过氧化氢响应性。其中，硼酸基脱落时发生如下反应：
实施例5
使实施例2所制得的PEI-PBA-HA聚合物载体负载近红外探针分子吲哚菁绿，如图6所示，制备抗肿瘤纳米粒子。将上述抗肿瘤纳米粒子在荷瘤小鼠模型中进行尾静脉注射，不同时间点进行小动物活体成像检测，验证经全身给药后的聚合物载体运载探针分子进入肿瘤的靶向性，结果由吲哚菁绿的荧光信号给出。结果如图7所示。
由图7可知，荧光于肿瘤部位最强，指示PEI-PBA-HA聚合物载体的肿瘤靶向作用。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种聚合物载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
于二甲基亚砜中溶解4-羧基苯硼酸频那醇酯，加入活化剂，得活化液；
于水中溶解聚乙烯亚胺，然后加入所述活化液，第一次搅拌，得中间产物；
于水中溶解透明质酸，然后加入所述中间产物，第二次搅拌，得聚合物载体。
2.根据权利要求1所述的聚合物载体的制备方法，其特征在于，所述中间产物与所述透明质酸的摩尔比为1：(0.02-1)。
3.根据权利要求1所述的聚合物载体的制备方法，其特征在于，所述透明质酸的分子量为700Da-400000Da。
4.根据权利要求1所述的聚合物载体的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯亚胺的分子量为800Da-25000Da。
5.根据权利要求1所述的聚合物载体的制备方法，其特征在于，所述第一次搅拌的时间为24h-48h；及/或，
所述第二次搅拌的时间为20min-40min。
6.根据权利要求1-5任一项所述的聚合物载体的制备方法，其特征在于，所述活化剂选自二环己基碳二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺。
7.一种权利要求1-6任一项所述的制备方法制得的聚合物载体。
8.一种抗肿瘤纳米粒子，其特征在于，其原料包括权利要求7所述的聚合物载体以及阴离子功能分子。
9.根据权利要求8所述的抗肿瘤纳米粒子，其特征在于，所述阴离子功能分子选自带负电的荧光染料和带负电的药物中的一种。
10.根据权利要求9所述的抗肿瘤纳米粒子，其特征在于，所述带负电的药物选自带负电的蛋白质、带负电的多肽和带负电的寡核苷酸中的一种。
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