CN110585116B - 用于癌症治疗的双响应性甲壳素基纳米凝胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

发明提供一种用于癌症治疗的双响应性甲壳素基纳米凝胶及制备方法,包括如下步骤:用模板法制备介孔二氧化硅,随后分别加入3‑氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)、丁二酸酐进行改性,形成羧基化介孔二氧化硅;将含有硫代硫缩酮结构的小分子,通过酰胺化反应修饰到羧基化介孔二氧化硅的表面;将在NaOH/尿素体系里羧基化改性的甲壳素,通过静电作用包裹在改性后的介孔二氧化硅表面,即得到具有双响应性的甲壳素基纳米凝胶。本发明制备的甲壳素基纳米凝胶具有载药率高、生物相容性优良,同时能在肿瘤微环境下实现药物缓释,可以应用于体内癌症治疗等领域。

Description

用于癌症治疗的双响应性甲壳素基纳米凝胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及纳米药物载体用于癌症治疗领域,具体涉及一种用于癌症治疗的双响应性甲壳素基纳米凝胶。
背景技术
癌症是在各种致癌因子的作用下,身体内某些机制失常,导致细胞增生和分化异常而引起的疾病。除了生长不受控制外,癌细胞还会局部侵犯、破坏邻近的正常组织和器官,甚至进入淋巴系统或血液,经由体内循环转移到身体的其他部位。目前,癌症治疗的主要方法包括化疗,手术治疗以及放射疗法。
化学疗法是利用化学药物对肿瘤细胞进行破坏,阻止肿瘤细胞增殖、浸润、转移,直至最终杀死肿瘤细胞。它是一种全身性的治疗手段,当达到一定的血药浓度后,药物全身分布,在杀伤癌细胞的同时,还会对其它正常的组织和器官产生严重的毒副作用,甚至会导致病情恶化。最近几年里,学者们尝试将传统的化学药物与生物技术或纳米技术等相结合,用于癌症治疗研究,并且已经研制开发出可以进入人体并将药物成功输送到病灶部位的纳米载体,应用于癌症的治疗。
传统的化疗药物同时作用于癌细胞和正常细胞,选择性差,易产生毒副作用。纳米药物载体能够同时负载多种类型的药物,增加药物的稳定性和溶解性,保护药物的活性,避免药物提前降解,延长药物在体内的循环时间。同时,纳米药物载体能够有效的减少MPS清除,可以通过EPR效应优先在肿瘤部位富集,更容易从血管的裂隙外渗到组织中,提高病灶部位的药物浓度,降低毒副作用。并且可以在纳米载体的表面修饰不同的基团,实现药物的功能性输送,进一步提高药物输送效率。
然而,纳米载药材料往往聚焦于合成高分子,与其相比,天然高分子具有价廉易得,独特的生物活性,优良的生物相容性和易化学修饰等诸多优点。其中,甲壳素是第二大天然高分子,广泛存在于节肢动物、软体动物、环节动物、海藻、真菌等,相比于壳聚糖,其生物相容性更好,在生物医药领域的研究和应用具有更大的潜力。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于癌症治疗的双响应性甲壳素基纳米凝胶及其制备方法。采用以介孔二氧化硅作为核心,通过在介孔二氧化硅硅球表面进行修饰改性,最后在其表面包裹一层羧甲基甲壳素形成纳米凝胶。本产品能够在模拟的肿瘤微环境下实现载入药物盐酸阿霉素的控释和缓释。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
第一方面为:提供一种用于癌症治疗的双响应性甲壳素基纳米凝胶的制备方法,包括如下步骤:
1)用模板法制备介孔二氧化硅,随后分别加入3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)、丁二酸酐进行改性,形成羧基化介孔二氧化硅;
2)将含有硫代硫缩酮结构的小分子,通过酰胺化反应修饰到羧基化介孔二氧化硅的表面;
3)将在NaOH/尿素体系里羧基化改性的甲壳素,通过静电作用包裹在改性后的介孔二氧化硅表面,形成双响应性甲壳素基纳米凝胶。
结合第一方面,在第一方面可能的各种情况中的第一种情况为:所述介孔二氧化硅与3-氨丙基三乙氧基硅烷、丁二酸酐的质量体积比分别为:1g/5mL、1g/5g。
结合第一方面的第一种情况,在其第一方面可能的各种情况的第二种情况为:所述羧基化介孔二氧化硅与硫代硫缩酮小分子的质量比为2:1。
结合第一方面及第一方面的第一种情况和第二种情况,在其第一方面可能的各种情况的第三种情况为:所述小分子修饰后的介孔二氧化硅超声分散在水溶液里,并逐滴加入羧甲基甲壳素溶液,滴加完成后继续超声30min。
第二方面为:所述双响应性甲壳素基纳米凝胶为:甲壳素基纳米凝胶为粒径为200~240nm的球体,其中最佳粒径约为220nm左右。其所述甲壳素基纳米凝胶的结构以介孔二氧化硅为核心,表面包裹一层羧甲基甲壳素。
本发明的有益效果是:
1)本发明首次提出制备甲壳素基纳米凝胶,且具有操作简便,实验条件温和以及实验试剂环保等优点。
2)本发明制备的甲壳素基纳米凝胶具有大的比表面积、pH响应性、活性氧响应、生物相容性好等优点。
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它的附图。
图1是本发明实施例1的甲壳素基凝胶的制备方法流程图;
图2是本发明实施例1的甲壳素基凝胶在透射电子显微镜下的观察视图;
图3是本发明实施例1的甲壳素基凝胶的动态光散射(DLS)粒径分布图;
图4是本发明实施例1在不同pH值下的药物释放曲线;
图5为本发明实施例1在不同浓度H2O2下的药物释放曲线。
图6为本发明实施例1在PH为5.0时不同浓度H2O2下的药物释放曲线。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。显然,所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例。
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
实施例1,见图1至图6:
如图1所示,本发明提供一种用于癌症治疗的双响应性甲壳素基纳米凝胶的方法,包括如下步骤:
1)用模板法制备介孔二氧化硅,随后称取制备干燥好的介孔二氧化硅1g分别加入3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)5mL、丁二酸酐5g进行改性,形成羧基化介孔二氧化硅;
2)称取制备好的羧基化介孔二氧化硅1g,将其超声分散在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中,分别加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)200mg、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)200mg,随后加入含有硫代硫缩酮结构的小分子500mg,避光搅拌24h,离心洗涤,冷冻干燥;
3)称取小分子修饰后的硅球1g,将其超声分散在去离子水中,逐滴加入制备好的羧甲基甲壳素溶液,继续超声30min,离心,PBS溶液洗涤数次,冷冻干燥,制得未载药甲壳素基纳米凝胶;
4)称取小分子修饰后的硅球1g,将其超声分散在含有盐酸阿霉素(DOX)、α-生育酚的N,N-二甲基甲酰胺溶液中,避光搅拌24h,逐滴加入制备好的羧甲基甲壳素溶液,继续超声30min,离心,PBS溶液洗涤数次,冷冻干燥,制得载药的甲壳素基纳米凝胶。
图2为所制备的甲壳素基纳米凝胶的透射电子显微镜表征结果,从图中可看出,甲壳素基纳米凝胶为球形,所述甲壳素基纳米凝胶以介孔二氧化硅为核心,表面包裹一层羧甲基甲壳素有利于药物释放。图3为甲壳素基凝胶的动态光散射(DLS)粒径分布图,粒径分布图显示所制备的甲壳素基纳米凝胶主体粒径约为220nm。图4为在不同pH值下的药物释放曲线。图5为在不同浓度H2O2的药物释放曲线。图6为pH值为5.0的情况下不同浓度H2O2的药物释放曲线。
应理解,上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解为在阅读本发明的内容后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动和修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.用于癌症治疗的双响应性甲壳素基纳米凝胶制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)用模板法制备介孔二氧化硅,随后分别加入3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)、丁二酸酐进行改性,形成羧基化介孔二氧化硅;
2)将含有硫代硫缩酮结构的小分子,通过酰胺化反应修饰到羧基化介孔二氧化硅的表面;
3)将在NaOH/尿素体系里羧基化改性的甲壳素,通过静电作用包裹在改性后的介孔二氧化硅表面,形成双响应性甲壳素基纳米凝胶。
2.根据权利要求1所述的用于癌症治疗的双响应性甲壳素基纳米凝胶制备方法,其特征在于:所述介孔二氧化硅与3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量体积比为1g/5mL,所述介孔二氧化硅与丁二酸酐的质量比为1g/5g。
3.根据权利要求2所述的用于癌症治疗的双响应性甲壳素基纳米凝胶制备方法,其特征在于:所述羧基化介孔二氧化硅与硫代硫缩酮小分子的质量比为2:1。
4.根据权利要求1或2或3所述的用于癌症治疗的双响应性甲壳素基纳米凝胶制备方法,其特征在于:步骤3)包括将所述小分子修饰后的介孔二氧化硅超声分散在水溶液里,并逐滴加入羧甲基甲壳素溶液,滴加完成后,继续超声30min。
5.根据权利要求1-4任一项所述的用于癌症治疗的双响应性甲壳素基纳米凝胶制备方法制备的甲壳素基纳米凝胶,其特征在于:所述甲壳素基纳米凝胶为球体,其粒径为200~240nm;所述甲壳素基纳米凝胶球体以介孔二氧化硅为核心,表面包裹一层羧甲基甲壳素。
6.根据权利要求5所述的用于癌症治疗的双响应性甲壳素基纳米凝胶制备方法制备的甲壳素基纳米凝胶,其特征在于:所述粒径为220nm。
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