CN110522728B - 一种介孔二氧化硅纳米递药系统、制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种介孔二氧化硅纳米递药系统，该纳米递药系统的制备方法及采用该纳米递药系统在制备兼具肿瘤靶向及肿瘤转移淋巴结药物方面的应用；介孔二氧化硅纳米递药系统，由对分泌型磷脂酶A2响应的纳米脂质体包覆于介孔二氧化硅纳米粒而制成；由于肿瘤部位特有的EPR效应，本发明的纳米递药系统优先累积在肿瘤区域，具有较好的肿瘤趋向性；在响应分泌型磷脂酶A2后纳米脂质体不断皱缩直至消失，纳米脂质体内部的介孔二氧化硅纳米粒释放，实现纳米递药系统粒径由大变小，变小的纳米递药系统可以渗透到更多区域。

Description

一种介孔二氧化硅纳米递药系统、制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及药物制剂技术领域，特别是涉及一种介孔二氧化硅纳米递药系统，该纳米递药系统的制备方法及采用该纳米递药系统在制备兼具肿瘤靶向及肿瘤转移淋巴结药物方面的应用。
背景技术
结肠癌是世界上常见的恶性肿瘤之一，近年来发病率和死亡率呈逐年上升趋势，淋巴转移是导致结肠癌患者死亡的重要原因。目前，传统治疗结肠癌的手段仍是手术治疗，虽然联合化疗可以改善患者的五年生存率，但是化疗药物在全身非靶向分布，对人体正常细胞造成极大地损害，严重影响了生存质量。纳米递药系统由于肿瘤部位增强的渗透和滞留(Enhanced Permeation and Retention,EPR)效应选择性积聚在肿瘤区域，在增强疗效的同时减少全身的毒副作用，在肿瘤治疗领域具有很好的应用前景。
但现有纳米药物对延长肿瘤患者生存期的效果十分有限，原因在于，大多数肿瘤患者初次就诊已处于中晚期，肿瘤细胞已经从原发部位发生转移，而现有纳米递药系统，当纳米药物在100nm左右，通过EPR效应仅可在肿瘤原发部位获得较好积聚，却无法有效地渗透进入转移淋巴结，粒径较小(＜50nm)的纳米系统可进入转移淋巴结，但对原位肿瘤的靶向结果差。
目前，亟需一种纳米递药系统既可作用于肿瘤原发部位，又可作用于转移淋巴结，从而延长肿瘤患者的生存期，并较小地影响肿瘤患者的生存质量。
发明内容
为了解决现有纳米递药系统无法同时作用于肿瘤原发部位和转移淋巴结导致延长肿瘤患者生存期的效果十分有限的技术问题，本发明的目的是提供一种介孔二氧化硅纳米递药系统，通过该纳米递药系统装载药物进行定向给药；此外，本发明还提供了该介孔二氧化硅纳米递药系统的制备方法；另外，本发明还提供了该纳米递药系统在制备兼具肿瘤靶向及肿瘤转移淋巴结药物方面的应用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种介孔二氧化硅纳米递药系统，由对分泌型磷脂酶A2响应的纳米脂质体包覆于介孔二氧化硅纳米粒而制成。
其中，所述的纳米脂质体包括二棕榈酰磷脂酰胆碱、二棕榈酰磷脂酰甘油、胆固醇和二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇2000。
其中，所述的二棕榈酰磷脂酰胆碱、二棕榈酰磷脂酰甘油、胆固醇和二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇2000的质量比为20-30：20-30：3-5：3-13。
其中，所述的二棕榈酰磷脂酰胆碱、二棕榈酰磷脂酰甘油、胆固醇和二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇2000的质量比为25:25:4:8。
本发明的第二方面，提供上述的介孔二氧化硅纳米递药系统的制备方法，包括如下步骤：
S1，采用溶液溶胶法合成介孔二氧化硅纳米粒；
S2，将纳米脂质体与溶剂混合，真空旋蒸后抽真空过夜成膜；
S3，向S2中加入S1合成的介孔二氧化硅纳米粒，常温水化，纳米系统机挤出即得介孔二氧化硅纳米递药系统。
其中，所述S2中的溶剂为三氯甲烷和甲醇的混合溶液。
本发明的第三方面，提供上述的介孔二氧化硅纳米递药系统在制备兼具肿瘤靶向及肿瘤转移淋巴结药物方面的应用。
其中，所述的药物中包含阿霉素，所述阿霉素占药物总质量的8％。
本发明的第四方面，提供一种分泌型磷脂酶A2响应型粒径可变的纳米递药系统，由对分泌型磷脂酶A2响应的纳米脂质体包覆于介孔二氧化硅纳米粒而制成，所述的介孔二氧化硅纳米粒装载有阿霉素。
其中，装载有阿霉素的介孔二氧化硅纳米粒与纳米脂质体的质量比为5:1。
本发明的第四方面，提供一种上述的纳米递药系统的制备方法，包括如下步骤：
S1，采用溶液溶胶法合成介孔二氧化硅纳米粒；
S2，介孔二氧化硅纳米粒装载阿霉素；
S3，将纳米脂质体与溶剂混合，真空旋蒸后抽真空过夜成膜；
S4，向S3中加入S2装载有阿霉素的介孔二氧化硅纳米粒，常温水化，纳米系统机挤出即得分泌型磷脂酶A2响应型粒径可变的纳米递药系统。
其中，所述S1包括如下步骤：
S10，将氯化十六烷基三甲基铵和三乙醇胺溶于水中；
S11，升温至80-100℃，向S10中加入正硅酸乙酯，混合，冷却，离心，收集二氧化硅；
S12，将S11收集的二氧化硅溶于氯酸铵的甲醇溶液中，惰性气体保护下，超声、离心收集沉淀、冻干即得介孔二氧化硅纳米粒。
其中，所述S2包括如下步骤：将介孔二氧化硅和阿霉素溶解于PBS中，超声、搅拌、洗涤，即得装载有阿霉素的介孔二氧化硅纳米粒。
其中，所述S3中的溶剂为三氯甲烷和甲醇的混合溶液。
与现有技术相比，本发明实现的有益效果：由于肿瘤部位特有的EPR效应，本发明的纳米递药系统优先累积在肿瘤区域，具有较好的肿瘤趋向性；在响应分泌型磷脂酶A2后纳米脂质体不断皱缩直至消失，纳米脂质体内部的介孔二氧化硅纳米粒释放，实现纳米递药系统粒径由大变小，变小的纳米递药系统可以渗透到淋巴区域，增加疗效。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步详细说明本发明：
图1为本发明分泌型磷脂酶A2响应型粒径可变的纳米递药系统的工作原理示意图；
图2为本发明分泌型磷脂酶A2响应型粒径可变的纳米递药系统的透射电镜图；
图3为本发明分泌型磷脂酶A2响应型粒径可变的纳米递药系统在加入分泌型磷脂酶A2前后的粒径变化图；
图4为本发明分泌型磷脂酶A2响应型粒径可变的纳米递药系统、分泌型磷脂酶A2非响应型纳米递药系统在裸鼠原位肿瘤及淋巴结的阿霉素浓度变化情况。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
纳米递药系统由于EPR效应会选择性积聚在肿瘤区域，在增强疗效的同时减少全身的毒副作用。但现有的纳米递药系统，当粒径在100nm左右时，通过EPR效应仅可在肿瘤原发部位获得较好积聚，却无法有效渗透进入转移淋巴结；当粒径小于50nm时，纳米递药系统可更多地进入转移淋巴结，但对原位肿瘤的靶向作用差。发明人经过反复地实验摸索，偶然发现，肿瘤组织内广泛存在有分泌型磷脂酶A2(sPLA2)，通过在纳米递药系统外层包覆特有的磷脂双分子层，使得纳米递药系统在响应sPLA2前，由于肿瘤部位特有的EPR效应，纳米递药系统优先累积在肿瘤区域，在肿瘤原发部位发生作用；特有的磷脂双分子层中包含二棕榈酰磷脂酰甘油(DPPG)，DPPG通过自身所带的负电激活sPLA2，纳米递药系统的磷脂双分子层发生塌陷，磷脂膜不断皱缩直至消失，包覆于磷脂双分子层中的多个纳米粒得到释放，纳米递药系统的粒径由大变小，小粒径的纳米粒进入肿瘤并向深部渗透，通过肿瘤周围淋巴管进入转移淋巴结，从根本上解决了现有的纳米递药系统无法同时作用于肿瘤原发部位和转移淋巴结的问题。
实施例1介孔二氧化硅纳米粒(MSN)的制备
(1)取1000mg氯化十六烷基三甲基铵(CTAC)，160mg三乙醇胺(TEA)置于500mL圆底烧瓶中，加入80mL去离子水剧烈搅拌至溶解；
(2)油浴升温至80-100℃，待温度稳定1h后逐渐滴入3mL正硅酸乙酯(TEOS)；
(3)1h后停止搅拌，冷却至室温，离心(15000rpm,10min)收集二氧化硅沉淀。
实施例2装载有阿霉素的介孔二氧化硅纳米粒(DOX@MSN)的制备
(1)将介孔二氧化硅和阿霉素(DOX：5mg/mL)溶解在PBS中，水浴超声5min；
(2)室温和避光条件下剧烈搅拌24h；
(3)去离子水洗涤2遍，PBS洗涤至上清液无色，完成对介孔二氧化硅表面荧光修饰和阿霉素的装载。
实施例3对分泌型磷脂酶A2响应型纳米脂质体(PRL)的制备
(1)12.5mg二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)、12.5mg二棕榈酰磷脂酰甘油(DPPG)、2mg胆固醇和4mg二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇2000(DSPE-PEG2000)置于500mL圆底烧瓶中，加入5mL三氯甲烷和1mL甲醇的混合溶液，在真空条件下，于45℃水浴中旋蒸1h，抽真空过夜；
(2)加入5mLPBS溶液，置于摇床上37℃下水化0.5h；
(3)所得溶液通过纳米系统机挤出得到纳米脂质体。
实施例4对分泌型磷脂酶A2响应型纳米脂质体(PRL)的制备
(1)20mg二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)、20mg二棕榈酰磷脂酰甘油(DPPG)、5mg胆固醇和13mg二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇2000(DSPE-PEG2000)置于500mL圆底烧瓶中，加入5mL三氯甲烷和1mL甲醇的混合溶液，在真空条件下，于45℃水浴中旋蒸1h，抽真空过夜；
(2)加入5mLPBS溶液，置于摇床上37℃下水化0.5h；
(3)所得溶液通过纳米系统机挤出得到纳米脂质体。
实施例5对分泌型磷脂酶A2响应型纳米脂质体(PRL)的制备
(1)30mg二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)、30mg二棕榈酰磷脂酰甘油(DPPG)、3mg胆固醇和3mg二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇2000(DSPE-PEG2000)置于500mL圆底烧瓶中，加入5mL三氯甲烷和1mL甲醇的混合溶液，在真空条件下，于45℃水浴中旋蒸1h，抽真空过夜；
(2)加入5mLPBS溶液，置于摇床上37℃下水化0.5h；
(3)所得溶液通过纳米系统机挤出得到纳米脂质体。
实施例3-5制备的PRL均可用于分泌型磷脂酶A2响应型粒径可变的纳米递药系统的制备，但要求装载有阿霉素的介孔二氧化硅纳米粒与纳米脂质体的质量比为5:1。
实施例6分泌型磷脂酶A2响应型粒径可变的纳米递药系统(D@MSN@PRL)的制备
(1)在PRL水化前，在过夜成膜后加入5mL装载有阿霉素的介孔二氧化硅纳米粒(DOX@MSN：0.5mg/mL)；
(2)置于摇床上37℃下水化0.5h；
(3)所得溶液通过纳米系统机挤出得到分泌型磷脂酶A2响应型粒径可变的纳米递药系统。
实施例7分泌型磷脂酶A2非响应型纳米递药系统(D@MSN@NPRL)的制备
(1)将25mgHSPC、2mg胆固醇和4mg二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇2000(DSPE-PEG2000)置于500mL圆底烧瓶中，加入5mL三氯甲烷和1mL甲醇的混合溶液，在真空条件下，于45℃水浴中旋蒸1h，抽真空过夜；
(2)过夜成膜后加入5mL装载有阿霉素的介孔二氧化硅纳米粒(0.5mg/mL)；
(3)置于摇床上37℃下水化0.5h；
(4)所得溶液通过纳米系统机挤出得到分泌型磷脂酶A2非响应型纳米递药系统。
实施例8表征D@MSN@PRL的粒径
将实施例6制备的纳米递药系统适当稀释后，滴加到铜网上，室温静置干燥后用透射电镜观察和记录纳米粒的形态，结果如图2所示。
由图2中可以看出，透射电镜(左)和冷冻电镜(右)结果表明，实施例4制备的纳米递药系统内包覆有多个装载有阿霉素的介孔二氧化硅纳米粒，且纳米递药系统的粒径为124.2nm左右。
实施例9考察响应sPLA2前后的纳米递药系统的粒径变化
(1)取4mL实施例6中纳米系统机挤出前的溶液于11000rpm条件下离心10min；
(2)将(1)离心后的沉淀均匀分散在2mL sPLA2(30μg/mL)colo 205培养液上清中(sPLA2过表达肿瘤细胞系)，37℃下反应45min；
(3)经适当稀释后测定(2)处理后的DLS粒径，结果如图3所示。
由图3可以看出，加入sPLA2(30μg/mL)colo 205培养液上清前，纳米粒的粒径为123nm；加入sPLA2(30μg/mL)colo 205培养液上清后，纳米粒的粒径变化为34nm，发生了明显的粒径改变。
由于colo 205细胞分泌sPLA2，其培养液上清与实施例6制备的纳米递药系统外层的纳米脂质体反应后，纳米脂质体被sPLA2破坏，包覆于纳米脂质体内层的装载有阿霉素的介孔二氧化硅释放出来，使得加入sPLA2(30μg/mL)colo 205培养液上清前后，粒径发生明显的变化。
实施例10考察不同的纳米递药系统在裸鼠原位肿瘤及淋巴结的分布情况
(1)BALB/c-nu/nu雌性裸鼠，4-6周龄，体重18-20g，原位接种结肠癌细胞4周后，随机分成2组，A组和B组，每组各6只；
(2)A组静脉注射D@MSN@PRL，B组静脉注射D@MSN@NPRL，其中DOX浓度均为7mg/kg；
(3)分别在静脉注射0.5、2、4、8、12、24h后处死小鼠，取肿瘤及距肿瘤最近的两个淋巴结中的组织；
(4)将组织放入匀浆管，加入磁珠和450μL组织裂解液匀浆；
(5)取100μL匀浆液加入萃取液后离心(10000g、15min)；
(6)取100μL离心上清，酶标仪测定DOX含量，结果如图4。
图4中1指代静脉注射D@MSN@PRL后肿瘤区(PRL@MSN tumor)的DOX含量随时间变化；2指代静脉注射D@MSN@NPRL后肿瘤区(NPRL@MSN tumor)的DOX含量随时间变化；3指代静脉注射D@MSN@PRL后靠近肿瘤的第一个淋巴结(PRL@MSN LN1)的DOX含量随时间变化；4指代静脉注射D@MSN@PRL后靠近肿瘤的第二个淋巴结(PRL@MSN LN2)的DOX含量随时间变化；5指代静脉注射D@MSN@NPRL后靠近肿瘤的第一个淋巴结(NPRL@MSN LN1)的DOX含量随时间变化；6指代静脉注射D@MSN@NPRL后靠近肿瘤的第二个淋巴结(NPRL@MSN LN2)的DOX含量随时间变化。
从图4中可以看出，PRL@MSN tumor和NPRL@MSN tumor处的DOX含量随着时间的增加均先上升后下降，表明小鼠注射D@MSN@PRL或D@MSN@NPRL后，DOX均能释放至肿瘤区，且二者在肿瘤区释放的最大浓度相当，随着时间的延长，DOX后期下降的原因为体内药物代谢所致；PRL@MSN LN1和PRL@MSN LN2处的DOX含量随着时间的增加均先上升后下降，而NPRL@MSNLN1和NPRL@MSN LN2处的DOX含量随着时间的增加无明显变化，表明A组小鼠注射D@MSN@PRL后，DOX能够大量进入第一淋巴结和第二淋巴结，而B组小鼠注射D@MSN@NPRL后，DOX无法大量进入第一淋巴结和第二淋巴结。因此，粒径相同的纳米递药系统均可到达肿瘤部位，只有sPLA2响应的、粒径可变的纳米递药系统可释放出大量的阿霉素进入淋巴结，而非响应型纳米递药系统则大部分滞留在肿瘤原发部位。
上述实验重复多次，每次均可得到相同的实验结论。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种介孔二氧化硅纳米递药系统，其特征在于，由对分泌型磷脂酶A2响应的纳米脂质体包覆介孔二氧化硅纳米粒而制成，所述的纳米脂质体由二棕榈酰磷脂酰胆碱、二棕榈酰磷脂酰甘油、胆固醇和二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇2000制成，所述的二棕榈酰磷脂酰胆碱、二棕榈酰磷脂酰甘油、胆固醇和二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇2000的质量比为20-30：20-30：3-5：3-13；
所述的介孔二氧化硅纳米递药系统的制备方法，包括如下步骤：
S1，采用溶液溶胶法合成介孔二氧化硅纳米粒；
S2，将纳米脂质体与溶剂混合，真空旋蒸后抽真空过夜成膜；
S3，向S2中加入S1合成的介孔二氧化硅纳米粒，常温水化，纳米系统机挤出即得介孔二氧化硅纳米递药系统。
2.如权利要求1所述的介孔二氧化硅纳米递药系统，其特征在于，所述的二棕榈酰磷脂酰胆碱、二棕榈酰磷脂酰甘油、胆固醇和二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇2000的质量比为25:25:4:8。
3.如权利要求1所述的介孔二氧化硅纳米递药系统，其特征在于，所述S2中的溶剂为三氯甲烷和甲醇的混合溶液。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的介孔二氧化硅纳米递药系统在制备兼具肿瘤靶向及肿瘤转移淋巴结靶向药物方面的应用。
5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述的药物中包含阿霉素，其中阿霉素占药物总质量的8％。
6.一种分泌型磷脂酶A2响应型粒径可变的纳米递药系统，其特征在于，包括如权利要求1-3任一项所述的介孔二氧化硅纳米递药系统及装载于介孔二氧化硅纳米粒上的阿霉素。
7.一种如权利要求6所述的分泌型磷脂酶A2响应型粒径可变的纳米递药系统的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，采用溶液溶胶法合成介孔二氧化硅纳米粒；
S2，介孔二氧化硅纳米粒装载阿霉素；
S3，将纳米脂质体与溶剂混合，真空旋蒸后抽真空过夜成膜；
S4，向S3中加入S2装载有阿霉素的介孔二氧化硅纳米粒，常温水化，纳米系统机挤出即得分泌型磷脂酶A2响应型粒径可变的纳米递药系统。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述S1包括如下步骤：
S10，将氯化十六烷基三甲基铵和三乙醇胺溶于水中；
S11，升温至80-100℃，向S10中加入正硅酸乙酯，混合，冷却，离心，收集二氧化硅；
S12，将S11收集的二氧化硅溶于氯酸铵的甲醇溶液中，惰性气体保护下，超声、离心收集沉淀、冻干即得介孔二氧化硅纳米粒。
9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述S2包括如下步骤：将介孔二氧化硅和阿霉素溶解于PBS中，超声、搅拌、洗涤，即得装载有阿霉素的介孔二氧化硅纳米粒。
10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述S3中的溶剂为三氯甲烷和甲醇的混合溶液。
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