CN110423266A - 一种多肽、多肽纳米载药载体及两者的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多肽、多肽纳米载药载体及两者的制备方法,所述多肽的结构式为Ac‑LLLLLLKKKK‑NH2;所述多肽的制备方法为:将各种原料加入到多肽固相合成仪内,开始从C端到N端合成Ac‑IIIIKK‑NH2;对Ac‑IIIIKK‑NH2进一步制备,得到所求多肽;一种多肽纳米载药载体,所述多肽纳米载药载体为可在酸性环境中破裂的纳米球结构,所述纳米球结构用于包埋脂溶性药物。多肽纳米载药载体的制备方法为:将多肽加入到Hepes溶液中,多肽自组装形成包载脂溶性药物药物的多肽纳米载药载体。
Description
技术领域
本发明涉及生物工程领域,尤其涉及一种多肽、多肽纳米载药载体及两者的制备方法。
背景技术
肽自组装是一种自发的热力学过程,需要多个分子间非共价相互作用的协同参与,最终决定了热力学稳定的最小能态的自组装形貌。这些非共价相互作用包括在多肽和蛋白质之间形成稳定结构的氢键相互作用,诱导分子定向生长的π-π相互作用,离子对形成后的静电相互作用,以及在界面系统中起重要作用的疏水相互作用和范德华力。同时,自组装过程可以通过各种动力学参数精确合理地调节,如pH,温度,离子,浓度和溶剂。
在动力学参数的控制下,自组装最终发展为热力学稳定性。因此,自组装过程中动力学和热力学驱动之间的竞争关系提供了从热力学控制转变为动力学控制的可能性。动态控制可用于设计响应性自组装材料。研究动力学因子的调节有助于我们通过使用肿瘤部位的pH变化来控制自组装体的结构。
肽的序列,亲水性和二级结构可以影响纳米材料的结构。因此,使用肽分子作为纳米材料的构建模块是一种广泛使用的分子设计策略。此外,肽具有生物相容性,易于化学修饰和对环境敏感。它们被广泛用于构建用于药物靶向递送和控释的功能性纳米材料,并且有望成为最广泛的纳米载体之一。利用肿瘤部位的pH值与正常组织之间的差异,可以设计出对肿瘤酸性微环境具有不同结构和功能反应的肽。
pH影响氨基酸和侧链官能团的电荷状态,进一步影响肽自组装期间的静电相互作用。因此,改变pH是控制肽的自组装和分解的常用方法之一。pH响应纳米材料的开发是一种独特的策略,可触发反应而无需识别肿瘤位置,这种方法优于外部刺激,如局部体温过高和超声波等。
两亲性肽可以自组装形成纳米结构,如纳米管,囊泡,纳米纤维和胶束。两亲肽的疏水末端可以锚定细胞膜并与脂溶性药物产生非共价相互作用,而亲水性末端可以增加水溶性,并在疏水作用下靶向细胞或组织。因此,两亲性肽的组装被认为是理想的药物载体,并广泛用于药物控释领域。
现有技术中的载药载体在分解过后均存在一定程度的潜在危害,而多肽在分解过后则不存在任何潜在反应,并且现有技术中的载药载体的分裂条件在肿瘤区域均无法满足,因此,可以结合两亲性肽的特性制备一种针对肿瘤区域的载药载体来满足人们的使用需求。
发明内容
本发明目的是针对两亲性肽的特性,提供一种可以在酸性环境中分裂并且不存在任何潜在反应的多肽、多肽纳米载药载体及两者的制备方法。
为了实现上述目的,本发明的技术方案是:
一种多肽,所述多肽的结构式为Ac-LLLLLLKKKK-NH2。
一种多肽的制备方法,包括以下步骤:
S1、制备纯的DMF溶剂和纯的哌啶溶剂;
S2、通过多肽固相合成仪上计算出氨基酸、活化剂、盖帽剂、去保护剂的用量并进行制备;
S3、将制备的各种原料加入到多肽固相合成仪内,开始从C端到N端合成Ac-IIIIKK-NH2;
S4、将Ac-IIIIKK-NH2倒入圆底烧瓶中,加入裂解剂,室温搅拌4h,真空抽滤后收集滤液;
S5、TFA洗涤树脂3次,得到洗涤液,将洗涤液与步骤S4得到的滤液合并,将其倒入蒸馏瓶中蒸馏,蒸馏后倒入离心管中,加入冷乙醚,离心15min,转速为9000rpm/min,重复离心10次以上后进行纯化,得到所求多肽。
一种多肽纳米载药载体,所述多肽纳米载药载体为可在酸性环境中破裂的纳米球结构,所述纳米球结构用于包埋脂溶性药物。
进一步的,所述酸性环境的pH值范围为1.0~6.0。
进一步的,所述脂溶性药物为阿奇霉素。
一种多肽纳米载药载体的制备方法,所述制备步骤为:将多肽加入到Hepes溶液中,多肽自组装形成多肽纳米载药载体。
进一步的,所述多肽加入Hepes溶液中后多肽的浓度为0.1~5mM。
进一步的,所述Hepes溶液的pH值为7.4。
与现有技术相比,本发明具有的优点和积极效果是:
1、本发明选用能够使用固相合成技术方便地合成的短肽,使得合成成本低廉,纯化方便;
2、本发明设计合成的多肽采用成熟的自组装模型,具备良好的自组装形成纳米球的能力;
3、本发明通过利用肿瘤部位的pH值与正常组织之间的差异,设计出对肿瘤酸性微环境具有响应的肽,实现了体内原位纳米球降解的功能,避免了引入化学反应造成的潜在生物毒性和免疫源性;
4、本发明制备得到的载药载体与现有技术最大的区别是:可在肿瘤微酸性环境下纳米球破裂;从原料的选取方面,本发明选用了多肽在Hepes缓冲溶液中,控制pH为7.4时自组装形成纳米球,制备性质稳定的载药载体,从而使其具有相应的生物学功能,丰富了肽自组装体形成的种类。
本发明提出的多肽分子自组装形成的纳米球,可通过pH调至酸性,使其膨胀、破裂,稳定性好,且不具有细胞毒性,是一种pH响应型的智能载药载体,是一类较为理想的纳米材料,对人类生命健康具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中的多肽在Hepes(pH7.4)溶液中放置1h后,通过扫描电子显微镜观察到的自组装形貌图;
图2是本发明中的多肽在pH5.5环境中放置12h后,通过透射电子显微镜观察到的自组装形貌图;
图3是本发明中的多肽在pH5.5环境中放置24h后,通过透射电子显微镜观察到的自组装形貌图;
图4是本发明中的多肽在Hepes(pH7.4)溶液中放置6个月后,通过透射电子显微镜观察到的自组装形貌图;
图5是本发明中的多肽在Hepes(pH7.4)溶液中放置12h后的电位图;
图6是DOX在pH7.4和pH5.5环境下从纳米球结构中释放的曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
如图1至图6所示,首先对本发明所选用的主要实验仪器的规格、型号做简要说明,下述实验仪器均可通过商业渠道购买获得:
旋转蒸发仪(RotavaporR-210型,BUCHI公司)
微波辅助多肽合成仪(LibertyBlue型,CEM公司)
高速冷冻离心机(CF16RXII型,HITACHI公司)
超声波清洗器(KQ-200KDE型,昆山市超声仪器有限公司)
洁净工作台(SR-DJ-2F型,苏净安泰公司)
pH计(HI8424andHI1330型,HANNA公司)
冷冻干燥机(Alpha1-2LDplus型,MartinChrist公司)
电子天平(AL204型,METTLERTOLEDO)
移液器(Reserchplus型,Eppendorf公司)
细胞培养箱(HERACELL150i型,Thermo公司)
酶标仪SpectraMaxM2e MolecularDevices
激光共聚焦显微镜(A1-si型,Nikon公司)
透射电子显微镜(JEM-2100UHR型,JEOL公司)
冷场发射扫描电子显微镜(SU8010型,日本HITACHI公司)
台式冷冻离心机(5810R型,Eppendorf公司)
超净工作台(Airtech型,江苏安泰)
一次性细胞培养瓶(25cm2,康宁公司,costar型)
一次性移液管(5mL,准确度0.1mL,康宁公司,costar型)
一次性细胞培养板(货号3599,康宁公司,costar型)
一次性细胞培养板(货号3548,康宁公司,costar型)
液氮容器(YDS-30-125型,东亚液氮容器)
实施例1:Ac-LLLLLLKKKK-NH2多肽的制备
步骤1、蒸馏N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和哌啶(Piperidine)溶剂
将购买的DMF溶液在60℃条件下减压蒸馏,得到纯的DMF溶剂;将购买的哌啶中加入少量CaH2加热回流1-2小时,接收沸点温度(106℃)的馏分,得到纯的哌啶溶剂。
步骤2、氨基酸、树脂、活化剂、盖帽剂、去保护剂的配制
多肽固相合成仪上计算出制备0.25mMNH2-AAAAAAKK-NH2所需氨基酸和其他试剂的用量:
Leu(亮氨酸):1.97g溶于21mLDMF中;
Lys(赖氨酸):2.27g溶于32mLDMF中;
树脂(载量为0.6mmol/g):0.417g;
洗涤:TFA:142mL;
脱保护液:哌啶:48mL;DMF:192mL(20%哌啶/80%DMF);
活化剂:二异丙基碳二亚胺(DIC):17mL;
活化碱:Oxyma(CASNo.57361-81-6,全称17-(Acetyloxy)-3-Methoxy-20-oxo-pregna-3,5-diene-6-carboxaldehyde):9mL;
盖帽剂:2ml乙酸酐;8mLDMF(20%乙酸酐/80%DMF);
裂解剂:三氟乙酸(TFA):23.5mL;三异丙基硅烷(TIS):0.25mL;H2O:0.625mL;1,2-乙二硫醇(EDT)0.625mL。
步骤3、多肽的固相合成及纯化
将步骤2中的准备好的药品加入到微波固相合成仪指定容器内,开始从C端到N端合成Ac-IIIIKK-NH2,仪器自动合成。多肽合成完毕后,将产品管内的产品倒入圆底烧瓶中,加入裂解剂,室温搅拌4h,真空抽滤后收集滤液,TFA洗涤树脂3次,合并滤液和洗涤液,将其倒入蒸馏瓶中蒸馏(除去残存的TFA),蒸馏后的产品倒入10mL离心管中,加入冷乙醚,离心15min,转速为9000rpm/min,重复10次以上,制备型反相高效液相纯化,最后将产品放入高压冻干机内冻干,冻干后放入冰箱内保存。使用基质辅助激光解吸飞行时间质谱分析分析分子量,使用反相高效液相色谱分析合成多肽的纯度。
实施例2:Ac-LLLLLLKKKK-NH2载药载体的制备
称量1.25mg(1mmol/L)多肽Ac-LLLLLLKKKK-NH2,加入Hepes缓冲溶液1mL,超声5min,室温静置1h或6个月后,SEM、TEM观测结果显示,此时形成稳定的纳米粒自组装体(图1、图4)。
实施例3:Ac-LLLLLLKKKK-NH2载药载体在Hepes缓冲液中的自组装形貌的检测
具体检测方法如下:
在Hepes缓冲液中的自组装形貌的检测(TEM,SEM)。
SEM:使用真空冷冻干燥器(EYELAFDU-1100,Japan)将制备的肽溶液冻干成粉末,得到样品粉末。在扫描电子显微镜(SEM,HITACHI,SU8010,Japan)上,喷金后在3kV电压下观察样品。结果显示,通过扫描透射电子显微镜观察到的多肽样品Ac-LLLLLLKKKK-NH2在Hepes缓冲液中自组装成均一的纳米球结构,如图5所示。
TEM:在HITACHIHT7700仪器(日本)上以80kV的加速电压进行透射电子显微镜(TEM)测量。取实施例2得到的肽溶液放置特定时间,或者调特定pH值,取20μL待测样品滴到PARAFILM封口膜上形成液滴,将覆盖有碳支持膜的铜网放到液滴上吸附30s至3min,其中铜网格使用用磷钨酸(2%,w/v)染色。将染料溶液在室温下干燥,并将铜网格置于TEM中用于观察。结果显示,通过透射电子显微镜观察到的多肽样品Ac-LLLLLLKKKK-NH2在pH5.5的环境中,放置12h和24h后,纳米球结构逐渐破坏,分别如图2和图3所示。两亲肽Ac-LLLLLLKKKK-NH2在Hepes(pH7.4)溶液中放置6个月后,纳米球结构仍然稳定存在,有望用于注射剂长期存放。
实施例4:包埋DOX的Ac-LLLLLLKKKK-NH2多肽载药载体的制备及药物释放
DOX用作抗肿瘤模型药物以研究自组装肽的释放行为。用于制备负载DOX的纳米颗粒的程序如下:将0.625mg的Ac-LLLLLLKKKK-NH2和0.125mg的DOX溶解在5μLDMSO中。然后,加入pH7.4或5.5的995μLHEPES缓冲液,充分混合并溶解。在室温下静置24小时后,将溶液转移到透析袋(MWCO,1000Da)中并在密封后置于2000mL蒸馏水中。搅拌并持续透析24小时。每4小时更换蒸馏水以除去DMSO和未结合的DOX。将透析袋浸入25mL超纯水中。在预定的时间间隔,除去超纯水,并向每个样品中加入25mL新鲜的超纯水。使用UV-可见分光光度计(Thermo,Evolution300),测量样品在480nm处的吸光度,并计算释放的DOX的累积量。每个样品重复实验三次。DOX释放计算如下:
累积DOX释放(%)=(Ct/Call)×100
其中Ct是在时间t从纳米颗粒释放的DOX的累积量,而Call是在自组装肽中加载的DOX的量。
结果如图6所示。DOX释放速率在中性介质中相对较慢,进一步表明自组装两亲性肽在HEPES缓冲液中保持其纳米颗粒形态。在药物释放96小时后,Ac-LLLLLLKKKK-NH2自组装保持相对稳定,没有爆发释放行为。当外部pH降至5.5时,肽纳米颗粒迅速释放药物,并且在最初的24小时内初始释放达到68%。在随后的72小时内总释放超过90%。在药物释放过程中,pH降低导致Ac-LLLLLLKKKK-NH2自组装纳米颗粒逐渐降解和破裂,并且脂溶性药物从纳米颗粒的核心释放,而自组装颗粒尺寸增加。这些结果有力地证明了自组装两亲性肽Ac-LLLLLLKKKK-NH2表现出对pH响应的药物释放行为,表明这些纳米颗粒可以用作癌症治疗的抗癌药物载体。
综上所述,本发明提出的多肽分子自组装形成的纳米球,可通过pH调至酸性,使其膨胀、破裂,稳定性好,且不具有细胞毒性,是一种pH响应型的智能载药载体,是一类较为理想的纳米材料,对人类生命健康具有重要意义。
Claims (8)
1.一种多肽,其特征在于:所述多肽的结构式为Ac-LLLLLLKKKK-NH2。
2.一种多肽的制备方法,所述多肽为权利要求1所述的多肽,其特征在于:包括以下步骤:
S1、制备纯的DMF溶剂和纯的哌啶溶剂;
S2、通过多肽固相合成仪上计算出氨基酸、活化剂、盖帽剂、去保护剂的用量并进行制备;
S3、将制备的各种原料加入到多肽固相合成仪内,开始从C端到N端合成Ac-IIIIKK-NH2;
S4、将Ac-IIIIKK-NH2倒入圆底烧瓶中,加入裂解剂,室温搅拌4h,真空抽滤后收集滤液;
S5、TFA洗涤树脂3次,得到洗涤液,将洗涤液与步骤S4得到的滤液合并,将其倒入蒸馏瓶中蒸馏,蒸馏后倒入离心管中,加入冷乙醚,离心15min,转速为9000rpm/min,重复离心10次以上后进行纯化,得到所求多肽。
3.一种多肽纳米载药载体,所述多肽纳米载药载体由权利要求1所述的多肽制成,其特征在于:所述多肽纳米载药载体为可在酸性环境中破裂的纳米球结构,所述纳米球结构用于包埋脂溶性药物。
4.如权利要求3所述的多肽纳米载药载体,其特征在于:所述酸性环境的pH值范围为1.0~6.0。
5.如权利要求3所述的多肽纳米载药载体,其特征在于:所述脂溶性药物为阿奇霉素。
6.一种多肽纳米载药载体的制备方法,所述多肽纳米载药载体为权利要求3所述的多肽纳米载药载体;其特征在于:所述制备步骤为:将多肽加入到Hepes溶液中,多肽自组装形成多肽纳米载药载体。
7.如权利要求6所述的多肽纳米载药载体的制备方法,其特征在于:所述多肽加入Hepes溶液中后多肽的浓度为0.1~5mM。
8.如权利要求6所述的多肽纳米载药载体的制备方法,其特征在于:所述Hepes溶液的pH值为7.4。
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CN111518169A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-11 | 潍坊医学院 | 一种多肽、多肽纳米载药载体及两者的应用 |
CN111518169B (zh) * | 2020-04-29 | 2021-07-06 | 潍坊医学院 | 一种多肽、多肽纳米载药载体及两者的应用 |
CN113024638A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-06-25 | 潍坊医学院 | 一种小分子肽及其作为纳米载药载体的制备方法和应用 |
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