CN110755379A - 一种能抗耐药肿瘤的靶向载药系统及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能抗耐药肿瘤的靶向载药系统及其制备方法,所述的靶向载药系统是由聚乙烯亚胺‑α‑生育酚琥珀酸酯聚合物为载药内核,以槲皮素修饰的透明质酸聚合物为外壳的纳米胶束。实验证明:本发明所述的靶向载药系统,不仅存在一定的酸敏性,可在肿瘤微环境条件下主动释放,而且进入血液后会被血液迅速稀释,不会引起严重的溶血,安全性较高,适用于静脉注射给药,并能够在一定程度上逆转耐药肿瘤细胞的耐药性,能显著提高耐药肿瘤细胞对化疗药物的敏感性,可增加化疗药物在肿瘤部位的蓄积,明显提高化疗药物对耐药肿瘤的治疗效果,以及具有良好的肿瘤靶向作用,无明显的毒副作用;另外,本发明所述制备方法易于实现,操作简单,重复性好。

Description

一种能抗耐药肿瘤的靶向载药系统及其制备方法
技术领域
本发明是涉及一种能抗耐药肿瘤的靶向载药系统及其制备方法,属于靶向给药技术领域。
背景技术
目前,化学治疗已和手术治疗、放射治疗成为恶性肿瘤不可或缺的重要治疗手段。临床化疗过程中,恶性肿瘤化疗失败的现象屡见不鲜,其主要原因就是长期应用抗肿瘤药物后所形成的肿瘤多药耐药(multidrug resistance,MDR)现象。所谓肿瘤多药耐药(Multidrug Resistance,MDR)是指肿瘤细胞长期接触一种化疗药物产生耐药性后,此肿瘤对未接触过的、结构无关、机制各异的多种抗肿瘤药物产生交叉耐药性。目前已知与MDR有关的化疗药物包括阿霉素、表阿霉素、柔红霉素、博来霉素、丝裂霉素、长春碱、依托泊苷、紫杉醇类以及顺铂和美法仑等;随着化疗药物的频繁使用,肿瘤治疗中的耐药问题显得越来越突出,目前已成为肿瘤化学治疗最严重的障碍之一。美国癌症协会估计90%的癌症患者的死亡在不同程度上与耐药性的产生有关。
MDR的形成是一个诸多因素参与的复杂生物过程,可以是某一耐药基因表达,也可以是多种耐药基因同时表达的多种耐药表型。如何针对MDR的发生机制设计出特异性的干预对策,以提高肿瘤细胞对抗癌药物的敏感性,已成为国内外肿瘤治疗学的研究热点。
到目前为止,人们已经尝试了多种方法努力克服肿瘤MDR,包括使用化学增敏剂和抗肿瘤药物的靶向治疗等。但目前的肿瘤MDR逆转剂普遍存在作用靶点单一、自身毒副作用大等问题,使其临床应用受到很大影响。此外,有报道尝试采用脂质体为载体同时包载抗肿瘤药物与其它药物共同治疗肿瘤,但通过进一步研究发现这些药物与抗肿瘤药物联用后仍不能很好的解决多药耐药的问题。
另外,由于临床应用的大多数化疗药物为疏水性药物,需要载体增溶后才能使用,因此开发安全、有效的载药递送系统对于化疗药物实现临床应用具有重要价值。但载药系统的研究都面临着:1、载体本身的毒性问题,由于可用作高效递送载体的材料,往往显示出代谢、排出性差的问题,由此存在潜在的载体毒性问题;2、合适的载体构建组分的选择问题,载体的构成和体积等因素将直接影响所载药物的种类和药量,载药量太小,药效太弱,如果所构建的载体要求的载药量太大,则很可能因为抗肿瘤药物本身具有的毒性,带来实际应用中不可接受的副作用;3、稳定性问题,如何保证载体本身和载药后的递送系统的稳定,同样是载体的设计和构建者经常要面对的棘手问题;4、靶向性问题,如果具有对肿瘤微环境的敏感性,将可减少对正常器官的毒副作用,提高抗肿瘤的疗效;5、溶血性问题,如果注射进入血液后会被血液迅速稀释,不会引起严重的溶血,将能适用于静脉注射给药;6、抗耐药性问题,如何逆转耐药肿瘤细胞的耐药性,增强耐药肿瘤细胞对化疗药物的敏感性,将对提高化疗效果具有重要价值。可见,如何从众多的备选材料中合理地进行选择,巧妙地构建出理想的载药系统,尤其是能抗耐药肿瘤的靶向载药系统并非一件易事,但却对耐药肿瘤的有效治疗具有重要价值和意义。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题和需求,本发明的目的是提供一种能抗耐药肿瘤的靶向载药系统及其制备方法,为耐药肿瘤的有效治疗提供一种有效途径。
为实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:
一种能抗耐药肿瘤的靶向载药系统,是由聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物为载药内核,以槲皮素修饰的透明质酸聚合物为外壳的纳米胶束。
一种优选方案,所述纳米胶束的粒径为100~200nm,电位为-50mV~-20mV。
一种优选方案,所述的聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物是由聚乙烯亚胺与α-生育酚琥珀酸酯通过酰胺键连接而成的嵌段聚合物。
进一步优选方案,所述嵌段聚合物中,聚乙烯亚胺支链与α-生育酚琥珀酸酯支链的质量比为(2~12):1(以2.5:1~8.5:1最佳)。
一种优选方案,所述槲皮素修饰的透明质酸聚合物是由己二酸二酰肼修饰的透明质酸与马来酸酐修饰的槲皮素聚合反应得到。
一种上述靶向载药系统的制备方法,包括如下步骤:
a)室温下,将聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物加入去离子水中,搅拌使形成浓度为0.5~2.5mg/mL的“内核”水溶液;
b)室温下,取适量疏水性化疗药物溶于无水乙醇中,然后将得到的乙醇溶液滴入步骤a)得到的“内核”水溶液中,搅拌使混合均匀;然后经探针超声和去离子水透析纯化,得到载药“内核”溶液;
c)室温下,将槲皮素修饰的透明质酸聚合物加入去离子水中,搅拌使形成浓度为0.5~3mg/mL的“外壳”水溶液;
d)室温下,将步骤b)得到的载药“内核”溶液滴加到步骤c)得到的“外壳”水溶液中,滴毕,在室温下搅拌至形成纳米胶束。
一种优选方案,疏水性化疗药物与聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物的质量比为(0.2~1):1(以0.5:1~0.7:1最佳);槲皮素修饰的透明质酸聚合物与聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物的质量比为(1~6):1(以3:1~5:1最佳)。
一种优选方案,所述疏水性化疗药物为紫杉醇。
一种优选方案,步骤b)中,探针超声功率为100~500w(以200~400w最佳),超声时间为10~60分钟(以40~50分钟最佳)。
一种优选方案,步骤d)中,搅拌时间为0.5~2小时(以0.5~1小时最佳)。
一种实施方案,所述的聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物的制备,包括如下步骤:
A1)使聚乙烯亚胺溶于无水二甲基亚砜(DMSO)中,配制成0.05~0.1g/mL的A溶液;
A2)使α-生育酚琥珀酸酯溶于无水二甲基亚砜(DMSO)中,配制成4.5~18mg/mL的B溶液,并将适量活化剂羟基琥珀酰亚胺(NHS)和二环己基碳二亚胺(DCC)加入B溶液中,然后在室温下避光搅拌2~6小时;
A3)将步骤A1)配制的A溶液加入步骤A2)搅拌后的溶液体系中,在室温下继续避光搅拌至反应结束,然后过滤、透析纯化和冻干,得到所述的聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物。
一种优选方案,聚乙烯亚胺与α-生育酚琥珀酸酯的质量比为(2~12):1(以2.5:1~8.5:1最佳)。
一种优选方案,所述聚乙烯亚胺的重均分子量(Mw)为1.8~30kDa。
一种优选方案,步骤A3)中所述冻干温度为-90℃~-40℃,冻干压力为-10Pa-10Pa。
一种实施方案,所述槲皮素修饰的透明质酸聚合物的制备包括如下步骤:
B1)将透明质酸(HA)溶于纯水中,并加入己二酸二酰肼(ADH),然后用盐酸调节pH至4.75,再加入催化剂,并保持pH为4.75反应0.1~1小时,再用氢氧化钠溶液调节pH至7.0,反应液用纯水透析、0.45μm滤膜过滤后冻干,得己二酸二酰肼修饰的透明质酸;
B2)将槲皮素(QU)和马来酸酐(MAH)溶于乙酸乙酯中,并加入催化剂,然后于室温下搅拌反应24~72小时,再真空干燥,产物以石油醚/乙酸乙酯(v:v=2:1)作为洗脱剂,硅胶柱层析分离纯化,旋转蒸发去除石油醚和乙酸乙酯,得到马来酸酐修饰的槲皮素;
B3)将步骤B1)制得的己二酸二酰肼修饰的透明质酸溶于3mmol/L的磷酸盐缓冲液(PBS)中,并将马来酸酐修饰的槲皮素加入无水二甲基亚砜(DMSO)中,于室温下避光搅拌3~6小时;然后将马来酸酐修饰的槲皮素的DMSO溶液加入己二酸二酰肼修饰的透明质酸的PBS溶液中,在室温下避光搅拌反应12~24小时,再透析、冻干,即制得槲皮素修饰的透明质酸聚合物(简记为:HA-QU)。
与现有技术相比,本发明具有如下显著性有益效果:
1)实验证明:本发明所述的靶向载药系统,存在一定的酸敏性,可在肿瘤微环境条件下被释放;
2)实验证明:本发明所述的靶向载药系统进入血液后会被血液迅速稀释,不会引起严重的溶血,安全性较高,适用于静脉注射给药;
3)实验证明:本发明所述的靶向载药系统能够在一定程度上逆转耐药肿瘤细胞的耐药性,能显著提高耐药肿瘤细胞对化疗药物的敏感性,可增加化疗药物在肿瘤部位的蓄积,从而可明显提高化疗药物对耐药肿瘤的治疗效果;
4)实验证明:本发明所述的靶向载药系统具有良好的肿瘤靶向作用,无明显的毒副作用,安全性较高;
5)另外,本发明所述制备方法易于实现,操作简单,重复性好,且所得纳米胶束粒径分布均匀,包封率可达87.69%,载药量可达30.15%,可显著增加疏水性化疗药物的溶解度,进而有望提高其生物利用度。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物(简记为:PEI-TOS)的核磁共振氢谱图;
图2为本发明实施例1制备的槲皮素修饰的透明质酸聚合物(简记为:HA-QU)的核磁共振氢谱图;
图3为本发明实施例1制备的载药“内核”(简记为:PEI-TOS(PTX))的透射电镜图;
图4为本发明实施例1制备的包载紫杉醇的靶向载药系统(简记为:PEI-TOS(PTX)/HA-QU)的透射电镜图;
图5为本发明实施例1制备的包载紫杉醇的靶向载药系统(简记为:PEI-TOS(PTX)/HA-QU)的粒径分布图;
图6为本发明实施例1制备的包载紫杉醇的靶向载药系统(简记为:PEI-TOS(PTX)/HA-QU)的电位分布图;
图7为本发明实施例1制备的包载紫杉醇的靶向载药系统(简记为:PEI-TOS(PTX)/HA-QU)的稳定性考察结果;
图8为本发明实施例1制备的包载紫杉醇的靶向载药系统(简记为:PEI-TOS(PTX)/HA-QU)的体外释放考察结果;
图9为本发明实施例1制备的PEI-TOS和PEI-TOS(PTX)/HA-QU的体外溶血性考察结果;
图10为本发明实施例1制备的包载紫杉醇的靶向载药系统(简记为:PEI-TOS(PTX)/HA-QU)对MDA-MB-231/MDR1细胞生存率的影响;
图11为本发明实施例1制备的包载紫杉醇的靶向载药系统(简记为:PEI-TOS(PTX)/HA-QU)作用于荷瘤裸鼠后的体重变化曲线;
图12为本发明实施例1制备的包载紫杉醇的靶向载药系统(简记为:PEI-TOS(PTX)/HA-QU)作用于荷瘤裸鼠后的肿瘤体积变化曲线(**p<0.01);
图13为本发明实施例1制备的包载紫杉醇的靶向载药系统(简记为:PEI-TOS(PTX)/HA-QU)对荷瘤裸鼠的抑瘤率(a:PEI-TOS(PTX)/HA-QU组;b:组;*p<0.05);
图14为本发明实施例1制备的包载紫杉醇的靶向载药系统(简记为:PEI-TOS(PTX)/HA-QU)作用于荷瘤裸鼠后其肿瘤及各组织病理切片图(A:对照组;B:
Figure BDA0002295050500000052
组;C:PEI-TOS(PTX)/HA-QU组,×400,bar=200μm);
图15为本发明实施例2中MDA-MB-231/MDR1细胞对包载C6的靶向载药系统(简记为:PEI-TOS(C6)/HA-QU)在不同时间内的摄取结果(*p<0.05);
图16为本发明实施例3制备的包载C6的靶向载药系统(简记为:PEI-TOS(C6)/HA-QU)作用于荷瘤裸鼠的体内组织分布结果(*p<0.05)。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
一、制备聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物(简记为:PEI-TOS)
称取1.0g聚乙烯亚胺(Mw:25KDa),加入20mL无水DMSO,使溶解;另称取180mgα-生育酚琥珀酸酯、适量NHS和DCC,加入20mL无水DMSO,避光,室温下搅拌3h,然后上述聚乙烯亚胺的DMSO溶液加入其中,于室温下避光反应24h;过滤,滤液置于透析袋(Mw:3.4KDa)内,分别用50%乙醇溶液、去离子水透析除杂,再冻干(-80℃,0.01Pa),即得聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物,1H核磁氢谱测定结果如图1所示。
由图1可知,聚乙烯亚胺的特征峰为:1.7ppm(-NH3,-NH2-)、2.5-3.0ppm(-CH2-),α-生育酚琥珀酸酯的特征峰依次为:0.8ppm(-CH(CH3)2)、1.4-1.6ppm(-CH3,-CH2-,-CH=)、1.9-2.0ppm(ph-CH3),聚乙烯亚胺(PEI)和α-生育酚琥珀酸酯(TOS)的特征峰均出现在上述聚合物的核磁共振氢谱中,表明合成成功。
二、制备槲皮素修饰的透明质酸聚合物(简记为:HA-QU)
称取50mg透明质酸溶于纯水中,加入己二酸二酰肼,用盐酸调节pH至4.75,再加入适量EDC和NHS,并保持pH4.75反应1小时后,用氢氧化钠溶液调节pH至7.0,反应液用纯水透析,0.45μm滤膜过滤,冻干得己二酸二酰肼修饰的透明质酸;
称取30mg槲皮素和20mg马来酸酐溶于乙酸乙酯中,加入适量DCC,室温搅拌反应24小时,真空干燥,产物以石油醚/乙酸乙酯(v:v=2:1)作为洗脱剂,硅胶柱层析纯化分离纯化,旋转蒸发去除石油醚和乙酸乙酯,得到马来酸酐修饰的槲皮素;
称取20mg马来酸酐修饰的槲皮素和适量NHS、EDC,加入DMSO室温搅拌使溶解避光搅拌6小时;另称取50mg己二酸二酰肼修饰的透明质酸溶于3mM PBS溶液中,然后加入上述马来酸酐修饰的槲皮素的DMSO溶液中,于室温下避光搅拌反应12小时,透析、冻干制得槲皮素修饰的透明质酸聚合物,1H核磁氢谱测定结果如图2所示。
由图2可知,槲皮素的特征峰为:7.5-7.8ppm(2’-H,6’-H),透明质酸上的特征峰为:1.9-2.1ppm(-CH3),两者的特征峰均出现在槲皮素修饰的透明质酸聚合物的核磁共振氢谱中,表明HA-QU合成成功。
三、制备载药“内核”(简记为:PEI-TOS(PTX))
称取10mg聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物(PEI-TOS)溶解于10mL纯水中,搅拌均匀制备成浓度为1mg/mL的“内核”水溶液;取6mg紫杉醇溶于无水乙醇后缓慢滴入上述“内核”水溶液中,搅拌均匀,然后探针超声(300W,45min),透析纯化,即得。
动态光散射纳米粒径仪测定粒径、PDI和电位分别为196.97±3.134nm、0.144±0.008、40.47±0.635mV。透射电子显微镜观察胶束的粒子形态如图3所示。
四、制备包载紫杉醇的靶向载药系统(简记为:PEI-TOS(PTX)/HA-QU)
称取40mg槲皮素修饰的透明质酸聚合物,加入40mL纯水中,搅拌制成浓度为1mg/mL的“外壳”水溶液;将上步制备的载药“内核”(简记为:PEI-TOS(PTX))溶液缓慢加入至“外壳”水溶液中,滴毕,在室温下搅拌至形成纳米胶束(约30min)。
透射电子显微镜观察胶束的粒子形态如图4所示。动态光散射纳米粒径仪测定粒径、PDI和电位分别为171.70±2.193nm、0.278±0.021、-19.13±0.321mV,粒径分布图见图5所示,电位分布图见图6所示;由图4至图6可见,本发明方法制备得到的纳米胶束的粒径分布均匀。
五、稳定性考察
取制备的PEI-TOS(PTX)/HA-QU纳米胶束,于室温下静置,分别于0天、2天、4天、6天、8天、10天、12天、14天取样,测定粒径、电位和载药量,考察胶束的放置稳定性,结果如图7所示。
由图7可见,PEI-TOS(PTX)/HA-QU纳米胶束在放置0-6天时粒径由155.33nm变为163.37nm,载药量由6.44%降低到5.67%,变化不大,说明载药胶束于室温下放置6天稳定性良好。
六、体外释放度测定
称取3mg冻干的PEI-TOS(PTX)/HA-QU纳米胶束,加入2mL 5%葡萄糖溶液,充分溶解,封存于3.5KDa透析袋,置于60mL含1%吐温-80(v:v)的pH 7.4或pH 5.0PBS(0.1M)中,分别于2h、4h、6h、8h、12h、24h、36h、48h取样1mL,并补加同温度等体积的相应释放介质,测定释放介质中的药物浓度,计算载药胶束的释放百分比。结果如图8所示。
由图8可见,载药胶束在0h-48h的时间内持续释放,在48h后释放速度逐渐减缓达到平台期;在pH 5.0的酸性环境下,48h的释放度为90.56%,基本释放完全;而在pH 7.4的缓冲溶液中,在48h时释放度仅为67.58%,释放较缓慢,且48h之后释放度几乎不再增加;说明制备的PEI-TOS(PTX)/HA-QU纳米胶束存在酸敏性,可在肿瘤微环境中主动释放。
七、体外溶血性考察
2%红细胞悬液的制备:取新鲜的SD大鼠全血10mL,离心(4℃,1500rpm,10min),弃去上清液,底层红细胞用PBS洗涤三次,直至上清液澄清透明,所得的红细胞用生理盐水配制成2%的混悬液,备用。
取冻干的聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物和PEI-TOS(PTX)/HA-QU纳米胶束,用5%葡萄糖溶液分别配制PEI-TOS浓度为0.05mg/mL、0.1mg/mL、0.2mg/mL、0.4mg/mL、0.6mg/mL、0.8mg/mL、1.0mg/mL的PEI-TOS、PEI-TOS(PTX)/HA-QU胶束溶液,取0.5mL于离心管中,加入0.5mL红细胞溶液;另取0.5mL的葡萄糖溶液和蒸馏水,加入0.5mL红细胞混悬液,分别作为阴性对照和阳性对照;所有样品置于37℃下水浴孵育1h,离心(4℃,3000rpm,10min),取上清液200μL,于酶标仪测定540nm处的吸光度A,其中样品吸光度为A,阴性对照吸光度为A,阳性对照吸光度为A,按照(式一)计算胶束的溶血率。结果如图9所示。
溶血率(%)=(A-A)/(A-A)×100 (式一)
由图9可见,“内核”空白胶束具有很高的溶血率,在浓度为0.4mg/mL时,溶血率已达60%;而本发明载药胶束的溶血率明显下降,在0.05-1mg/mL的浓度范围内溶血率均低于5%,说明本发明载药胶束不会引起溶血,当注射进入血液后会被血液迅速稀释,不会引起严重的溶血现象,故安全性高,能适用于静脉注射给药。
八、体外抗肿瘤活性测试
取冻干的PEI-TOS(PTX)/HA-QU纳米胶束,分别配制含PTX浓度分别为30μg/mL、15μg/mL、10μg/mL、5μg/mL、1μg/mL、0.1μg/mL、0.01μg/mL PTX溶液和载药胶束溶液;吸取对PTX耐药肿瘤细胞MDA-MB-231/MDR1细胞悬液100μL接种至96孔板(1×104个细胞/孔),培养过夜(5%CO2,37℃);待细胞完全贴壁后,吸弃旧培养液,加入100μL上述PTX溶液和载药胶束溶液,以含0.5%DMSO的DMEM溶液作为阴性对照组,每组重复3孔,96孔板边缘用等体积无菌水填充;作用48h后,吸弃药物溶液,加入120μL DMEM和MTS的混合液(5v:1v),继续培养1h,取出,置于酶标仪中,在490nm处测定吸光度值(A),按(式二)计算细胞生存率(%)。结果如图10所示。
由图10可见,随着包载紫杉醇浓度的增加,耐药肿瘤细胞MDA-MB-231/MDR1的细胞生存率逐渐降低,计算得到IC50值为7.03μg/mL,远低于单纯PTX的IC50(71.10μg/mL),表明本发明载药胶束能够逆转耐药肿瘤细胞的耐药性,可增加耐药肿瘤细胞对紫杉醇的敏感性,因而显著提高了紫杉醇对耐药肿瘤细胞的细胞毒性和疗效。
九、体内抗肿瘤活性测试
取冻干的PEI-TOS(PTX)/HA-QU纳米胶束(PTX含量为6%)167mg,加入10mL注射用生理盐水复溶,即得。
Figure BDA0002295050500000082
配制:取6mg PTX,加入0.5mL乙醇,涡旋至溶解,再加入0.5mL CremophorELP,混合均匀后,加入5mL注射用生理盐水,即得。
肿瘤模型的建立:取胰酶消化下的耐药乳腺癌MDA-MB-231/MDR1细胞,加入不含FBS的培养基配制成浓度为1.6×108个/mL的细胞悬液,加入等体积的基质胶,吹打均匀,按每只200μL注射于裸鼠(18-25g)右前肢腋窝区域。接种细胞后,观察裸鼠生长情况,通过测量肿瘤最短径(a)和最长径(b),按照(式三)计算肿瘤体积大小(V)。
Figure BDA0002295050500000081
取荷瘤裸鼠18只(肿瘤体积70mm3),体重20-25g,随机分为三组,分别给予生理盐水、
Figure BDA0002295050500000092
和PEI-TOS(PTX)/HA-QU载药胶束,其中生理盐水组作为对照组;以尾静脉注射给药,给药剂量为7.5mg/kg,每隔一天给一次药,共给药5次;给药结束后,继续观察裸鼠的活动情况,并记录裸鼠体重和肿瘤体积变化情况,结果分别见图11和图12。由图11所示可见,各给药组动物的体重均从22-23g增长至24-25g,与对照组相比没有明显差异,说明给药并未对动物体重造成影响。由图12所示可见,从给药第一天开始到第三十天,对照组肿瘤体积从87.94mm3变为2051.43mm3,增加了1963.49mm3
Figure BDA0002295050500000093
组肿瘤体积从84.65mm3变为1918.31mm3,增加了1833.66mm3;PEI-TOS(PTX)/HA-QU载药胶束组肿瘤体积从73.42mm3变为554.68mm3,仅增加了481.26mm3。各实验组荷瘤裸鼠肿瘤体积增加量从大到小依次为对照组、Taxol组和PEI-TOS(PTX)/HA-QU载药胶束组。PEI-TOS(PTX)/HA-QU载药胶束组的肿瘤增长幅度较小,表现出最优的抑制肿瘤生长效果,对于耐药乳腺癌具有明显治疗作用。
给药30天后,处死裸鼠,剥离肿瘤并称重(M),按照(式四)计算肿瘤抑制率,结果见图13。由图13所示可见,PEI-TOS(PTX)/HA-QU载药胶束对耐药乳腺癌肿瘤的抑制作用显著,抑瘤率高达80.56%,是
Figure BDA0002295050500000094
(13.67%)的5.89倍,抗耐药肿瘤的疗效显著高于市售制剂
Figure BDA0002295050500000095
组。
Figure BDA0002295050500000091
取荷瘤裸鼠心、肝、脾、肺、肾、肿瘤,投入4%多聚甲醛溶液中固定,石蜡包埋,切片,苏木素-伊红染色,光镜下做组织学检查,结果见图14。
由图14所示可见,荷瘤裸鼠各器官(心、肝、脾、肺、肾)未观察到明显器质性损伤,说明PEI-TOS(PTX)/HA-QU载药胶束并未对器官组织造成的损伤,表明PEI-TOS(PTX)/HA-QU载药胶束对荷瘤裸鼠无明显毒副作用,安全性高。而市售制剂
Figure BDA0002295050500000096
经尾静脉注射进入体内后,在肿瘤部位的累积量较低,因此对耐药肿瘤抑制效果差;相比较而言,本发明的PEI-TOS(PTX)/HA-QU载药胶束,可明显增加化疗药物在肿瘤部位的蓄积,能显著增强化疗药物对耐药肿瘤的抑制作用。
实施例2体外细胞摄取实验
香豆素6(C6)是一种脂溶性荧光染料,通常被用作疏水性荧光探针包载于纳米载体中,进行细胞摄取或体内示踪等研究。按实施例1的载药胶束制备方法,只是将PTX替换为C6制备载C6的胶束溶液,以考察载药胶束的体外细胞摄取情况。
药液配制:称取2mg C6,加入0.1mL DMSO,涡旋至溶解;取上述溶液10μL,加入2mLDMEM,涡旋混匀,得到C6浓度为0.1μg/mL的DMEM溶液(DMSO浓度为0.5%)。
PEI-TOS(C6)/HA-QU载药胶束溶液配制:称取1mg冻干后的PEI-TOS(C6)/HA-QU载药胶束,加入0.65mL超纯水,涡旋使溶解;取上述溶液20μL,加入2mL DMEM,涡旋混匀,得到C6浓度为0.1μg/mL的PEI-TOS(C6)/HA-QU载药胶束溶液。
取MDA-MB-231/MDR1细胞悬液(5×104个/mL)2mL接种至玻底皿,培养24h(贴壁)后,弃去旧液,分别加入2mL C6溶液、PEI-TOS(C6)/HA-QU载药胶束溶液,作用4h、8h后,弃去旧液,加入4%多聚甲醛1mL固定15min,HBSS清洗细胞表面,加1mL lysotracker red(70nM)染色30min,HBSS清洗细胞表面,加1mL DAPI(10μg/mL)染核20min,HBSS清洗细胞表面,保留1mL HBSS于共聚焦显微镜下观察并拍照,DAPI激发波长为360nm,发射波长454nm,lysotracker激发波长504nm,发射波长511nm,C6激发波长466nm,发射波长504nm。细胞摄取结果如图15所示。
由图15可见,C6溶液、PEI-TOS(C6)/HA-QU载药胶束溶液作用4h后,荧光亮度基本无差异,表明此时各实验组中C6的细胞摄取程度一致。而在作用8h后,PEI-TOS(C6)/HA-QU载药胶束组的荧光强度明显高于C6溶液组,是C6组的1.6倍(p<0.05),说明PEI-TOS(C6)/HA-QU载药胶束可明显增强耐药细胞MDA-MB-231/MDR1对疏水性药物的摄取,能增加紫杉醇在肿瘤组织部位的蓄积,进而能提高耐药肿瘤细胞的摄取含量。
实施例3体内分布测试
香豆素C6溶液配制:称取3mg C6,加入1mL乙醇,涡旋至溶解;取上述溶液10μL,加入1mL注射用生理盐水,涡旋混匀,得到C6浓度为30μg/mL的溶液。
PEI-TOS(C6)/HA-QU载药胶束溶液配制:取冻干的PEI-TOS(C6)/HA-QU载药胶束2mg,加入0.43mL注射用生理盐水,涡旋至溶解,得到C6浓度为30μg/mL的PEI-TOS(C6)/HA-QU载药胶束溶液。
取造模的裸鼠6只(肿瘤体积200mm3),随机分成二组,分别通过尾静脉注射C6溶液、PEI-TOS(C6)/HA-QU载药胶束溶液,C6给药剂量为150μg/kg,于给药后48h处死裸鼠,取出内脏(心、肝、脾、肺、肾)和肿瘤,置于活体成像仪中观察并拍照,发射波长为466nm,激发波长为504nm。采用Living
Figure BDA0002295050500000101
4.3.1软件处理图片和数据,计算得出各组织的单位面积荧光强度值。荷瘤裸鼠体内组织分布结果见图16。
由图16可见,C6溶液、PEI-TOS(C6)/HA-QU载药胶束尾静脉注射给药后,荧光强度主要集中在肿瘤、肝脏和肾脏部位,PEI-TOS(C6)/HA-QU载药胶束组、C6组在肿瘤部位的荧光强度依次减弱,其中PEI-TOS(C6)/HA-QU载药胶束组在肿瘤部位的荧光强度是C6组的1.63倍(p<0.05),说明本发明载药胶束具有良好的肿瘤靶向作用。
实施例4聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物(简记为:PEI-TOS)的制备
称取2.8g聚乙烯亚胺(Mw:1.8KDa),加入20mL无水DMSO,使溶解;另称取240mgα-生育酚琥珀酸酯、适量NHS和DCC,加入20mL无水DMSO,避光,室温下搅拌6h,然后上述聚乙烯亚胺的DMSO溶液加入其中,于室温下避光反应36h;过滤,滤液置于透析袋(Mw:3.4KDa)内,分别用50%乙醇溶液、去离子水透析除杂,再冻干(-90℃,-10Pa),即得聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物。
实施例5聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物(简记为:PEI-TOS)的制备
称取1.0g聚乙烯亚胺(Mw:30KDa),加入20mL无水DMSO,使溶解;另称取360mgα-生育酚琥珀酸酯、适量NHS和DCC,加入20mL无水DMSO,避光,室温下搅拌2h,然后上述聚乙烯亚胺的DMSO溶液加入其中,于室温下避光反应18h;过滤,滤液置于透析袋(Mw:3.4KDa)内,分别用50%乙醇溶液、去离子水透析除杂,再冻干(-40℃,10Pa),即得聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物。
实施例6槲皮素修饰的透明质酸聚合物(简记为:HA-QU)的制备
称取100mg透明质酸溶于纯水中,加入己二酸二酰肼,用盐酸调节pH至4.75,再加入适量EDC和NHS,并保持pH4.75反应0.1小时后,用氢氧化钠溶液调节pH至7.0,反应液用纯水透析,0.45μm滤膜过滤,冻干得己二酸二酰肼修饰的透明质酸;
称取60mg槲皮素和40mg马来酸酐溶于乙酸乙酯中,加入适量DCC,室温搅拌反应72小时,真空干燥,产物以石油醚/乙酸乙酯(v:v=2:1)作为洗脱剂,硅胶柱层析纯化分离纯化,旋转蒸发去除石油醚和乙酸乙酯,得到马来酸酐修饰的槲皮素;
称取60mg马来酸酐修饰的槲皮素和适量NHS、EDC,加入DMSO室温搅拌使溶解避光搅拌3小时;另称取150mg己二酸二酰肼修饰的透明质酸溶于3mM PBS溶液中,然后加入上述马来酸酐修饰的槲皮素的DMSO溶液中,于室温下避光搅拌反应24小时,透析、冻干制得槲皮素修饰的透明质酸聚合物。
实施例7载药“内核”(简记为:PEI-TOS(PTX))的制备
称取5mg聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物(PEI-TOS)溶解于10mL纯水中,搅拌均匀制备成浓度为0.5mg/mL的“内核”水溶液;取4mg紫杉醇溶于无水乙醇后缓慢滴入上述“内核”水溶液中,搅拌均匀,然后探针超声(100W,60min),透析纯化,即得。
实施例8载药“内核”(简记为:PEI-TOS(PTX))的制备
称取25mg聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物(PEI-TOS)溶解于10mL纯水中,搅拌均匀制备成浓度为2.5mg/mL的“内核”水溶液;取25mg紫杉醇溶于无水乙醇后缓慢滴入上述“内核”水溶液中,搅拌均匀,然后探针超声(500W,10min),透析纯化,即得。
实施例9包载紫杉醇的靶向载药系统(简记为:PEI-TOS(PTX)/HA-QU)的制备
称取10mg聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物(PEI-TOS)溶解于20mL纯水中,搅拌均匀制备成浓度为0.5mg/mL的“内核”水溶液;取2mg紫杉醇溶于0.5mL无水乙醇后缓慢滴入上述“内核”水溶液中,搅拌均匀,然后探针超声(500W,10min),透析纯化,即得载药“内核”溶液;
称取60mg槲皮素修饰的透明质酸聚合物,加入20mL纯水中,搅拌制成浓度为3mg/mL的“外壳”水溶液;将上步制备的载药“内核”(简记为:PEI-TOS(PTX))溶液缓慢加入至“外壳”水溶液中,滴毕,在室温下搅拌至形成纳米胶束(约120min)。
实施例10包载紫杉醇的靶向载药系统(简记为:PEI-TOS(PTX)/HA-QU)的制备
称取20mg聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物(PEI-TOS)溶解于10mL纯水中,搅拌均匀制备成浓度为2mg/mL的“内核”水溶液;取20mg紫杉醇溶于0.5mL无水乙醇后缓慢滴入上述“内核”水溶液中,搅拌均匀,然后探针超声(100W,60min),透析纯化,即得载药“内核”溶液;
称取20mg槲皮素修饰的透明质酸聚合物,加入40mL纯水中,搅拌制成浓度为0.5mg/mL的“外壳”水溶液;将上步制备的载药“内核”(简记为:PEI-TOS(PTX))溶液缓慢加入至“外壳”水溶液中,滴毕,在室温下搅拌至形成纳米胶束(约60min)。
最后需要在此指出的是:以上仅是本发明的部分优选实施例,不能理解为对本发明保护范围的限制,本领域的技术人员根据本发明的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种能抗耐药肿瘤的靶向载药系统,其特征在于:是由聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物为载药内核,以槲皮素修饰的透明质酸聚合物为外壳的纳米胶束。
2.根据权利要求1所述的靶向载药系统,其特征在于:所述纳米胶束的粒径为100~200nm,电位为-50mV~-20mV。
3.根据权利要求1所述的靶向载药系统,其特征在于:所述的聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物是由聚乙烯亚胺与α-生育酚琥珀酸酯通过酰胺键连接而成的嵌段聚合物。
4.根据权利要求3所述的靶向载药系统,其特征在于:所述嵌段聚合物中,聚乙烯亚胺支链与α-生育酚琥珀酸酯支链的质量比为(2~12):1。
5.根据权利要求1所述的靶向载药系统,其特征在于:所述槲皮素修饰的透明质酸聚合物是由己二酸二酰肼修饰的透明质酸与马来酸酐修饰的槲皮素聚合反应得到。
6.一种权利要求1至5中任一项所述的靶向载药系统的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
a)室温下,将聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物加入去离子水中,搅拌使形成浓度为0.5~2.5mg/mL的“内核”水溶液;
b)室温下,取适量疏水性化疗药物溶于无水乙醇中,然后将得到的乙醇溶液滴入步骤a)得到的“内核”水溶液中,搅拌使混合均匀;然后经探针超声和去离子水透析纯化,得到载药“内核”溶液;
c)室温下,将槲皮素修饰的透明质酸聚合物加入去离子水中,搅拌使形成浓度为0.5~3mg/mL的“外壳”水溶液;
d)室温下,将步骤b)得到的载药“内核”溶液滴加到步骤c)得到的“外壳”水溶液中,滴毕,在室温下搅拌至形成纳米胶束。
7.根据权利要求6所述的靶向载药系统的制备方法,其特征在于:疏水性化疗药物与聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物的质量比为(0.2~1):1;槲皮素修饰的透明质酸聚合物与聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物的质量比为(1~6):1。
8.根据权利要求6或7所述的靶向载药系统的制备方法,其特征在于,所述的聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物的制备,包括如下步骤:
A1)使聚乙烯亚胺溶于无水二甲基亚砜中,配制成0.05~0.1g/mL的A溶液;
A2)使α-生育酚琥珀酸酯溶于无水二甲基亚砜中,配制成4.5~18mg/mL的B溶液,并将适量活化剂羟基琥珀酰亚胺和二环己基碳二亚胺加入B溶液中,然后在室温下避光搅拌2~6小时;
A3)将步骤A1)配制的A溶液加入步骤A2)搅拌后的溶液体系中,在室温下继续避光搅拌至反应结束,然后过滤、透析纯化和冻干,得到所述的聚乙烯亚胺-α-生育酚琥珀酸酯聚合物。
9.根据权利要求8所述的靶向载药系统的制备方法,其特征在于:聚乙烯亚胺与α-生育酚琥珀酸酯的质量比为(2~12):1;所述聚乙烯亚胺的重均分子量为1.8~30kDa。
10.根据权利要求6或7所述的靶向载药系统的制备方法,其特征在于,所述槲皮素修饰的透明质酸聚合物的制备包括如下步骤:
B1)将透明质酸溶于纯水中,并加入己二酸二酰肼,然后用盐酸调节pH至4.75,再加入催化剂,并保持pH为4.75反应0.1~1小时,再用氢氧化钠溶液调节pH至7.0,反应液用纯水透析、0.45μm滤膜过滤后冻干,得己二酸二酰肼修饰的透明质酸;
B2)将槲皮素和马来酸酐溶于乙酸乙酯中,并加入催化剂,然后于室温下搅拌反应24~72小时,再真空干燥,产物以石油醚/乙酸乙酯以体积比为2:1作为洗脱剂,硅胶柱层析分离纯化,旋转蒸发去除石油醚和乙酸乙酯,得到马来酸酐修饰的槲皮素;
B3)将步骤B1)制得的己二酸二酰肼修饰的透明质酸溶于3mmol/L的磷酸盐缓冲溶液中,并将马来酸酐修饰的槲皮素加入无水二甲基亚砜中,于室温下避光搅拌3~6小时;然后将马来酸酐修饰的槲皮素的无水二甲基亚砜溶液加入己二酸二酰肼修饰的透明质酸的磷酸盐缓冲溶液中,在室温下避光搅拌反应12~24小时,再透析、冻干,即制得槲皮素修饰的透明质酸聚合物。
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