CN110801431A - 一种核-壳型智能纳米递送系统的构建及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硫辛酸修饰的硫酸软骨素‑二氢卟吩e6两性聚合物，该聚合物以硫酸软骨素为水溶性骨架材料，二氢卟吩e6作为疏水改性剂连入硫酸软骨素骨架，硫辛酸为界面交联剂对硫酸软骨素‑二氢卟吩e6聚合物进行表面修饰，还具有疏水性内核可包载难溶性抗肿瘤药物。本发明制备的硫辛酸修饰的硫酸软骨素‑二氢卟吩e6两性聚合物作为药物载体制备可逆性交联纳米胶束能够实现在肿瘤细胞快速解交联，作为优良的纳米载体实现肿瘤的超声动力治疗，具有提高细胞内活性氧水平，促进肿瘤细胞凋亡，显著抑制肿瘤细胞生长的效果。同时，疏水内核提供抗肿瘤药物的包载，可实现肿瘤的化疗和超声动力治疗的联合应用，以期提高抗肿瘤效果。

Description

一种核-壳型智能纳米递送系统的构建及应用
技术领域
本发明属于生物医用材料和纳米药物制剂领域，具体涉及一种硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩两亲性聚合物的合成，以及其作为核壳型交联自组装纳米递药系统结合超声疗法抗肿瘤的应用。
背景技术
癌症作为威胁人类健康的疾病，具有死亡率高、预后性差的特点。化疗药物是肿瘤治疗的主要手段之一，但是化疗药物多具较高的细胞毒性及其对肿瘤组织缺少选择性杀伤，容易对正常组织造成毒副损伤，成为限制化学疗法发挥疗效的主要障碍。20世纪80年代，纳米科学技术作为崛起的新科技，被应用于精确靶向的纳米药物递送系统的构建，为了提高药效，化学疗法与其他疗法的结合应用成为目前对于药物剂型开发和递送领域主要的研究热点。
超声动力治疗(Sonodynamic therapy,SDT)是在光动力治疗(Photodynamictherapy,PDT)的基础上发展而来的联合超声敏感剂和超声，对机体病理组织进行治疗的新型疗法。目前，光动力治疗已经在美国、日本等国家被批准并用于多种恶性肿瘤的临床治疗。相比于光动力，超声动力具有多种优点：(1)超声渗透性强，可渗透至更深入的部位起作用。(2)超声可集中于靶向组织而降低对正常组织的毒副作用。超声敏感剂聚集在靶向组织后，在超声的激发下，与靶向组织的分子氧相互作用，可产生活性氧物质而诱导肿瘤细胞的凋亡甚至坏死。同时，超声治疗方式可同时间接刺激靶向部位的炎性介质，导致细胞或组织的损伤。超声动力疗法的关键在于激发超声，超声敏感剂的药物性质及其在靶向组织的聚集能力和组织内氧浓度。超声疗法所采用的超声功率安全，不会对机体造成不良反应。
纳米型药物载体具有改变药物进入体内的方式和改善体内的分布，控制药物释放速率，并提高药物在靶向组织的物质。高分子材料在药物载体的发展中一直起着十分重要的作用。近年来，以亲水性聚合物作为骨架，以疏水性改性剂进行两亲性聚合物的构建，作为多功能聚合物，具有多来源于体内，生物可降解，良好的生物相容性等特点。最终形成的两亲性聚合物可在水中通过疏水基团的分子内和分子间作用力自发形成的一种具有典型核壳结构的自组装结构。同时，聚合物可提高药物制剂的安全性、有效性、精密性和合理性，以及具备多方面修饰从而赋予药物制剂主动靶向、多位点靶向、层级递送及响应性递送药物的特点。两亲性聚合物通过自组装形成的聚集体如胶束、纳米粒等药物载体往往稳定性不足，注入体内由于浓度稀释而解离，造成药物在递送过程中泄露。化学交联是目前作为提高药物载体稳定性的主要方式。化学交联面临的主要问题为交联键过于稳定而影响药物释放。为了达到药物在靶向器官的快速释放，体内环境敏感性的交联方式是理想的选择，即在体内实现稳定的长循环，进入细胞后能对体内环境具有响应性而接触交联，实现药物的快速释放。目前针对体内环境而设计的响应性纳米载体成为研究热点。
硫酸软骨素是一种硫酸化的线性粘多聚糖，是由糖苷键链接葡糖醛酸和N-乙酰氨基半乳糖构成的二糖单元重复而成。硫酸软骨素广泛分布于动物组织中，主要存在于皮肤、血管、心脏瓣膜和肌腱部分，平均分子量约为2×104道尔顿。具有抗氧化、抗动脉粥样硬化、抗凝血等多种生理活性。广泛应用于骨骼相关疾病、脑损伤复合等疾病的治疗。硫酸软骨素具有优良的水溶性，同时骨架中含有大量活泼的可修饰的游离基团，能够通过化学修饰赋予其新的性能。因此对以硫酸软骨素为亲水性基本骨架构架纳米给药系统的研究日益增多。此外，许多肿瘤细胞表面高表达CD44受体，除与透明质酸结合外，相关研究报道CD44也可特异性识别并结合硫酸软骨素。因此，期望以硫酸软骨素为骨架的纳米载体系统用以治疗过表达CD44受体的肿瘤细胞，达到提高药效、靶向治疗的目的。
二氢卟吩e6(Ce6)是一种提取自叶绿素的单体四吡咯化合物，具有无毒、肿瘤组织高选择性及非肿瘤组织清除率高的优点。二氢卟吩e6作为常用光敏剂用于光动力治疗，近年来，作为超声敏感剂被应用于超声动力治疗。此外，基于二氢卟吩e6疏水性质，因此，期望通过化学手段将疏水性小分子二氢卟吩e6引入硫酸软骨素骨架中从而构建两亲性聚合物并诱使其在水性介质中发生自组装聚合成为具有疏水内核的核壳结构胶束。
硫辛酸(LA)为含硫八碳脂酸，是一种存在于线粒体的酶，在6、8位上有二硫键相连(C6和C8上的氢原子被二硫键取代)，有氧化、还原二型。硫辛酸具有脂溶性和水溶性两种特性，因此可以到达全身任何部位。是脂溶性与水溶性兼备的万能抗氧化剂。目前，对于硫辛酸作为该用途合成两亲性聚合物的应用较少。硫辛酸为存在于线粒体的辅酶，类似维他命，具有优良的生物相容性、低毒性。硫辛酸结构中具有分子内二硫键，基于其性质，选择硫辛酸作为界面交联剂，可在催化剂作用下形成分子间二硫键，并在肿瘤组织微环境中高还原环境下，实现环境响应型分子间二硫键的快速断裂。期望通过化学手段将疏水性小分子硫辛酸引入硫酸软骨素骨架中，构建两亲性聚合物并诱使其在水性介质中发生界面交联成为更加稳定的核壳结构胶束。
发明内容
针对目前肿瘤化学治疗药物在肿瘤部位的聚集不足，治疗效果不佳，本发明提供一种敏感性硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6两性聚合物作为超声动力治疗和化疗药物的载体。
以硫酸软骨素作为水溶性骨架材料构建聚合物胶束，将超声敏感剂二氢卟吩e6引入硫酸软骨素骨架上进行疏水改性，随后将界面交联剂硫辛酸引入硫酸软骨素骨架，通过聚合物表面硫辛酸的修饰，制备两亲性聚合物。通过化学合成的两亲性聚合物具备在水溶液中自组装形成核壳结构胶束的能力，形成的疏水内核可以作为亲脂性药物的高度装载和递送。根据环境响应型设计，通过一定量的催化剂，可实现纳米胶束的可逆性界面交联，即硫辛酸分子内二硫键断裂形成分子间二硫键，提高胶束的稳定性，降低药物泄露。基于肿瘤细胞高度表达的谷胱甘肽(GSH)，该种可逆性交联方式可以实现肿瘤部位的快速解离，在提高胶束在药物递送途中的稳定性的同时，不影响药物在靶向组织的快速释放。利用硫酸软骨素对CD44分子的特异性识别和结合，可增加纳米胶束在肿瘤部位的高度聚集，实现肿瘤细胞主动靶向的药物递送。最重要的是，通过二氢卟吩e6分子的引入，借助超声，实现对肿瘤部位的超声动力治疗。该种十分新颖的治疗方式具备多种优点，包括不存在耐药性、非创伤性、可与其他疗法联合进行协同治疗，减轻药物对正常组织的损伤等。其设计方法在肿瘤诊断和治疗中具有很大的研究开发前景。目前以该聚合物作为药物载体，实现超声敏感剂的化学接枝，抗肿瘤药物的物理包附，以超声动力疗法与化学疗法联合应用。
为了实现以上技术目的，本发明提供以下技术方案：
本发明目的之一在于提供一种硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6两性聚合物，该聚合物以硫酸软骨素为水溶性骨架材料，二氢卟吩e6作为疏水改性剂连入所述硫酸软骨素骨架，硫辛酸为界面交联剂对硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物进行表面修饰，还具有疏水性内核；其结构通式如下：
Figure BDA0001754050830000041
，其中聚合物的分子量为10-11kDa。
本发明目的之二在于提供上述硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6两性聚合物的制备方法，该制备方法的步骤如下：
(1)硫酸软骨素-己二酸二酰肼的合成：将硫酸软骨素溶解于蒸馏水中，充分溶解后向其中依次加入己二酸二酰肼、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺，用氢氧化钠调节反应体系pH至6-7，室温搅拌反应20-30小时，得硫酸软骨素-己二酸二酰肼；
(2)二氢卟吩e6的活化：将二氢卟吩e6溶解于N,N-二甲基甲酰胺，向其中依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺，室温活化5-8小时，然后滴加有机碱调节溶液pH至7-9；
(3)硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物的合成：将步骤(1)中所得硫酸软骨素-己二酸二酰肼溶于蒸馏水中，搅拌使其充分溶胀、溶解，然后加入等倍体积N,N二甲基甲酰胺稀释，备用；将步骤(2)中所得活化的二氢卟吩e6溶液在强烈搅拌下滴入上述硫酸软骨素-己二酸二酰肼溶液中，室温搅拌反应40-50小时，得到反应物溶液，反应溶液经纯化、冷冻干燥即得硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物；
(4)硫辛酸的活化：将一定量的硫辛酸溶解于N,N-二甲基甲酰胺，向其中依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺，室温活化12-15小时，然后滴加有机碱调节溶液pH至7-9；
(5)硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物的合成：将步骤(3)中所得的硫酸软骨素-二氢卟吩e6溶于蒸馏水中，搅拌使其充分溶胀、溶解，然后加入等倍体积N,N-二甲基甲酰胺稀释，备用；将活化的硫辛酸溶液在强烈搅拌下滴入步骤(3)所得硫酸软骨素-二氢卟吩e6溶液中，室温搅拌反应40-50小时，得到反应物溶液，反应溶液经纯化、冷冻干燥即得硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物。
优选的，步骤(1)中硫酸软骨素、蒸馏水、己二酸二酰肼、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺的质量比为0.3-0.4：100：5-7：1-1.2：0.1-0.2。其中，硫酸软骨素的分子量为10kD。
优选的，步骤(2)中二氢卟吩e6、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺的摩尔比为1：2：2；其中，每克二氢卟吩e6可溶于30-45mL N,N二甲基甲酰胺中；步骤(2)中所用有机碱为三乙胺、N,N-二异丙基乙胺或N,N,N',N'-四甲基乙二胺中的一种。
优选的，步骤(3)中硫酸软骨素-己二酸二酰肼、二氢卟吩e6、蒸馏水的比为1g：0.12-0.36g：100mL。其中，二氢卟吩e6的取代度范围为2.4％-7.9％。
优选的，步骤(4)中硫辛酸、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺的摩尔比为1：2：2；每克硫辛酸可溶于50-100mL的N,N二甲基甲酰胺溶液中。
优选的，步骤(5)中硫酸软骨素-二氢卟吩e6：硫辛酸：蒸馏水＝1g：0.8g：100mL。硫辛酸的取代度为7.8％。
本发明目的之三在于提供一种受体介导的肿瘤靶向载药纳米自组装胶束制剂，该制剂采用上述硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6两性聚合物作为药物载体，药物包载于两性聚合物的疏水性内核中。该制剂包载的药物为难溶性抗肿瘤药物，优选的，为紫杉醇、多西紫杉醇、阿霉素中的一种或组合。
本发明利用硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物作为载体，制备可逆性交联纳米胶束，检测了以二氢卟吩e6作为超声敏感剂，外界超声刺激下，黑色素瘤细胞的超声动力治疗效果。结果表明，相对于游离二氢卟吩e6，交联纳米胶束可以显著提高二氢卟吩e6在细胞内的聚集，提高细胞内的活性氧的产生，改变线粒体电位，诱导细胞凋亡。同时，相比于单一疗法，超声动力和化疗药物的联合治疗可以显著提高细胞抑制率，显示出联合治疗的优越效果。
本发明目的之四在于提供上述受体介导的肿瘤靶向载药纳米自组装胶束制剂的制备方法，步骤如下：
(1)将上述硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6两性聚合物超声分散于PBS缓冲液中备用；优选的，PBS缓冲液的pH＝7.4。
(2)将抗肿瘤药物溶于有机溶剂中使其完全溶解；优选的，抗肿瘤药物与有机溶剂的比值为5-20mg：1-2mL。
(3)在强烈搅拌条件下，将步骤(2)中制备好的抗肿瘤药物缓慢滴加到步骤(1)中硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物水溶液中，室温搅拌过夜后，超声处理，再将溶液转移至透析袋中对水透析一段时间，离心以除去未包封的药物，将所得上清液过膜既得非交联的抗肿瘤药物聚合物纳米胶束制剂。
优选的，将抗肿瘤药物滴入制备好的两性聚合物水溶液中，室温搅拌过夜8-12h，用探头式超声在120W功率条件下处理三次，每次2min，脉冲开2s停4s，温度4℃～8℃，然后将所的溶液转移至透析袋中对水透析24h，4000r/min离心20min以除去未包封的药物，将离心所得上清液过0.8μm滤膜得非交联的抗肿瘤药物聚合物纳米胶束制剂。
(4)在步骤(3)所得非交联的抗肿瘤药物聚合物纳米胶束制剂中加入一定量的二硫苏糖醇，氮气保护中搅拌过夜，再对PBS缓冲溶液透析，既得受体介导的肿瘤靶向载药纳米自组装胶束制剂。优选的，所述二硫苏糖醇为所述硫辛酸单元摩尔量的10％。
本发明目的之五在于提供上述硫酸软骨素-二氢卟吩e6两性聚合物作为抗肿瘤药物载体的应用或作为超声动力治疗药物载体的应用。以该两亲性自组装纳米粒作为药物载体，并通过界面可逆化学交联，可实现药物稳定包载于两性聚合物的疏水性内核中并维持较高稳定性，并在肿瘤部位实现载体解交联而达到药物快速释放的目的。该制剂包载的药物为难溶性抗肿瘤药物，优选的，为紫杉醇、多西紫杉醇、阿霉素中的一种或组合。该聚合物为首次报道，并首次作为针对肿瘤的超声动力学治疗与化学治疗联合应用的载体被提出。
本发明的有益效果
本发明的硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物，采用水溶性的硫酸软骨素作为基本骨架，对其进行疏水性修饰，得到的两亲性聚合物可以在水性介质中进行自组装过程形成纳米胶束，具有以下优点：
1、本发明制备的载体材料硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物具有优良的生物相容性、可降解性和无免疫原性，而且原料廉价易得，制备工艺简单易行，条件温和，是一种优良抗癌药物靶向纳米载体，同时也是一种较高的超声敏感的用于超声动力治疗的载体。
2、本发明制备的可逆性交联纳米胶束粒径较小，形态圆整且呈现均匀的球形，载药纳米胶束具有较高的包封率和载药量，并且稳定性好。
3、本发明制备的硫酸软骨素-二氢卟吩e6纳米胶束由硫辛酸修饰作为界面交联剂，赋予纳米胶束可逆性交联的能力，具有在高还原条件下响应型裂解的特点，在提高纳米胶束稳定性的同时，实现肿瘤组织的环境响应型解交联，促进药物的释放。设计思路合理、操作易行。
4、本发明制备的载药纳米胶束克服了难溶性药物水溶性差的缺陷，大大改善了难溶性抗肿瘤药物的溶解度，为其靶向治疗提供了一个理想新型载体。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1本发明中硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6两性聚合物结构信息认定过程图。
其中，图1A为化合物合成流程图；图1B为合成过程中，各中间化合物的核磁结构认定信息；图1C为红外光谱确定硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物结构信息。
图2交联纳米胶束的粒径分布及在谷胱甘肽(GSH)和透明质酸酶(Hyal-1)作用下的粒径变化图。
图3体外超声动力治疗后，黑色素瘤细胞中活性氧(ROS)的检测结果图。
图4体外超声动力治疗后，黑色素瘤细胞的细胞生长抑制率结果图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在化学交联修饰影响药物释放的缺陷，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6两性聚合物。
本发明的一种典型实施方式中，提供一种硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6两性聚合物，该聚合物以硫酸软骨素为水溶性骨架材料，二氢卟吩e6作为疏水改性剂连入所述硫酸软骨素骨架，硫辛酸为界面交联剂对硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物进行表面修饰，还具有疏水性内核；其结构通式如下：
Figure BDA0001754050830000081
，其中聚合物分子量为10-11KDa。
本发明的另一种实施方式中，提供上述硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6两性聚合物的制备方法，该制备方法的步骤如下：
(1)硫酸软骨素-己二酸二酰肼的合成：将硫酸软骨素溶解于蒸馏水中，充分溶解后向其中依次加入己二酸二酰肼、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺，用氢氧化钠调节反应体系pH至6-7，室温搅拌反应20-30小时，得硫酸软骨素-己二酸二酰肼；
(2)二氢卟吩e6的活化：将二氢卟吩e6溶解于N,N-二甲基甲酰胺，向其中依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺，室温活化5-8小时，然后滴加有机碱调节溶液pH至7-9；
(3)硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物的合成：将步骤(1)中所得硫酸软骨素-己二酸二酰肼溶于蒸馏水中，搅拌使其充分溶胀、溶解，然后加入等倍体积N,N二甲基甲酰胺稀释，备用；将步骤(2)中所得活化的二氢卟吩e6溶液在强烈搅拌下滴入上述硫酸软骨素-己二酸二酰肼溶液中，室温搅拌反应40-50小时，得到反应物溶液，反应溶液经纯化、冷冻干燥即得硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物；
(4)硫辛酸的活化：将一定量的硫辛酸溶解于N,N-二甲基甲酰胺，向其中依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺，室温活化12-15小时，然后滴加有机碱调节溶液pH至7-9；
(5)硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物的合成：将步骤(3)中所得的硫酸软骨素-二氢卟吩e6溶于蒸馏水中，搅拌使其充分溶胀、溶解，然后加入等倍体积N,N-二甲基甲酰胺稀释，备用；将活化的硫辛酸溶液在强烈搅拌下滴入步骤(3)所得硫酸软骨素-二氢卟吩e6溶液中，室温搅拌反应40-50小时，得到反应物溶液，反应溶液经纯化、冷冻干燥即得硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物。
优选的实施方案中，步骤(1)中硫酸软骨素、蒸馏水、己二酸二酰肼、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺的质量比为0.3-0.4：100：5-7：1-1.2：0.1-0.2。其中，硫酸软骨素的分子量为10kD。
优选的实施方案中，步骤(2)中二氢卟吩e6、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺的摩尔比为1：2：2；其中，每克二氢卟吩e6可溶于30-45mL N,N二甲基甲酰胺中；步骤(2)中所用有机碱为三乙胺、N,N-二异丙基乙胺或N,N,N',N'-四甲基乙二胺中的一种。
优选的实施方案中，步骤(3)中硫酸软骨素-己二酸二酰肼、二氢卟吩e6、蒸馏水的比为1g：0.12-0.36g：100mL。其中，二氢卟吩e6的取代度范围为2.4％-7.9％。
优选的实施方案中，步骤(4)中硫辛酸、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺的摩尔比为1：2：2；每克硫辛酸可溶于50-100mL的N,N二甲基甲酰胺溶液中。
优选的实施方案中，步骤(5)中硫酸软骨素-二氢卟吩e6：硫辛酸：蒸馏水＝1g：0.8g：100mL。硫辛酸的取代度为7.8％。
本发明的又一种典型实施方式中，提供一种受体介导的肿瘤靶向载药纳米自组装胶束制剂，该制剂采用上述硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6两性聚合物作为药物载体，药物包载于两性聚合物的疏水性内核中。该制剂包载的药物为难溶性抗肿瘤药物，优选的，为紫杉醇、多西紫杉醇、阿霉素中的一种或组合。
本发明的又一种典型实施方式中，提供上述受体介导的肿瘤靶向载药纳米自组装胶束制剂的制备方法，步骤如下：
(1)将上述硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6两性聚合物超声分散于PBS缓冲液中备用；优选的，PBS缓冲液的pH＝7.4。
(2)将抗肿瘤药物溶于有机溶剂中使其完全溶解；优选的，抗肿瘤药物与有机溶剂的比值为5-20mg：1-2mL。
(3)在强烈搅拌条件下，将步骤(2)中制备好的抗肿瘤药物缓慢滴加到步骤(1)中硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物水溶液中，室温搅拌过夜后，超声处理，再将溶液转移至透析袋中对水透析一段时间，离心以除去未包封的药物，将所得上清液过膜既得非交联的抗肿瘤药物聚合物纳米胶束制剂。
优选的实施方案中，将抗肿瘤药物滴入制备好的两性聚合物水溶液中，室温搅拌过夜8-12h，用探头式超声在120W功率条件下处理三次，每次2min，脉冲开2s停4s，温度4℃～8℃，然后将所的溶液转移至透析袋中对水透析24h，4000r/min离心20min以除去未包封的药物，将离心所得上清液过0.8μm滤膜得非交联的抗肿瘤药物聚合物纳米胶束制剂。
(4)在步骤(3)所得非交联的抗肿瘤药物聚合物纳米胶束制剂中加入一定量的二硫苏糖醇，氮气保护中搅拌过夜，再对PBS缓冲溶液透析，既得受体介导的肿瘤靶向载药纳米自组装胶束制剂。
优选的实施方案中，所述二硫苏糖醇为所述硫辛酸单元摩尔量的10％。
本发明的又一种典型实施方式中，提供上述硫酸软骨素-二氢卟吩e6两性聚合物作为抗肿瘤药物载体的应用或作为超声动力治疗药物载体的应用。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本申请的技术方案。
本发明中所使用的试剂购自美国Sigma-Aldrich，上海生工生物有限公司，阿拉丁试剂公司等，均为市售产品。
实施例1：硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物的合成
(1)硫酸软骨素-己二酸二酰肼的合成：称取0.5g硫酸软骨素溶解于150mL蒸馏水中，搅拌使其充分溶胀、溶解，然后依次向该溶液中加入5.0g己二酸二酰肼，1.6g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和0.23g N-羟基琥珀酰亚胺，用氢氧化钠调节反应体系pH值为6.8，室温反应24小时，用蒸馏水透析三天，冷冻干燥得到中间产物硫酸软骨素-己二酸二酰肼。
(2)称取12mg二氢卟吩e6溶解于4mL N,N-二甲基甲酰胺，向其中依次加入相当于二氢卟吩e6 2倍摩尔量的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、相当于二氢卟吩e6 2倍摩尔量的N-羟基琥珀酰亚胺，室温搅拌30分钟，然后加入相当于二氢卟吩e6 2倍摩尔量的生物碱，以活化二氢卟吩e6。
(3)硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物的合成：称取100mg步骤(1)中所得的硫酸软骨素-己二酸二酰肼溶于10mL蒸馏水中，搅拌使其充分溶胀、溶解，然后加入等倍体积的N,N二甲基甲酰胺稀释，备用。将步骤(2)中所得二氢卟吩e6活性酯溶液在强烈搅拌下滴入上述硫酸软骨素-己二酸二酰肼溶液中，室温搅拌反应48小时，得到反应物溶液。反应溶液对甲醇与水的混合溶液(体积比4：1)中透析三天，以除去其中的游离二氢卟吩e6及副产物，然后对蒸馏水透析三天除去有机溶剂。冷冻干燥即得硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物。1H NMR定量分析得到二氢卟吩e6的取代度为2.5％。
实施例2：硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物的合成
(1)硫酸软骨素-己二酸二酰肼的合成：称取:0.5g硫酸软骨素溶解于150mL蒸馏水中，搅拌使其充分溶胀、溶解，然后依次向该溶液中加入5.0g己二酸二酰肼，1g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和0.1g N-羟基琥珀酰亚胺，用氢氧化钠调节反应体系pH值为6.6，室温反应24小时，用蒸馏水透析三天，冷冻干燥得到中间产物硫酸软骨素-己二酸二酰肼。
(2)称取24mg二氢卟吩e6溶解于3mL N,N-二甲基甲酰胺，向其中依次加入相当于二氢卟吩e6 2倍摩尔量的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、相当于二氢卟吩e6 2倍摩尔量的N-羟基琥珀酰亚胺，室温搅拌30分钟，然后加入相当于二氢卟吩e62倍摩尔量的生物碱，以活化二氢卟吩e6。
(3)硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物的合成：称取100mg步骤(1)中所得的硫酸软骨素-己二酸二酰肼溶于10mL蒸馏水中，搅拌使其充分溶胀、溶解，然后加入等倍体积的N,N二甲基甲酰胺稀释，备用。将步骤(2)中所得二氢卟吩e6活性酯溶液在强烈搅拌下滴入上述硫酸软骨素-己二酸二酰肼溶液中，室温搅拌反应48小时，得到反应物溶液。反应溶液对甲醇与水的混合溶液(体积比4：1)中透析三天，以除去其中的游离二氢卟吩e6及副产物，然后对蒸馏水透析三天除去有机溶剂。冷冻干燥即得硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物。1H NMR定量分析得到二氢卟吩e6的取代度为4.9％。
实施例3：硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物的合成
(1)硫酸软骨素-己二酸二酰肼的合成：称取0.5g硫酸软骨素溶解于150mL蒸馏水中，搅拌使其充分溶胀、溶解，然后依次向该溶液中加入7.0g己二酸二酰肼，1g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和0.2g N-羟基琥珀酰亚胺，用氢氧化钠调节反应体系pH值为7，室温反应28小时，用蒸馏水透析三天，冷冻干燥得到中间产物硫酸软骨素-己二酸二酰肼。
(2)称取36mg二氢卟吩e6溶解于3mL N,N-二甲基甲酰胺，向其中依次加入相当于二氢卟吩e6 2倍摩尔量的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、相当于二氢卟吩e6 2倍摩尔量的N-羟基琥珀酰亚胺，室温搅拌30分钟，然后加入相当于二氢卟吩e62倍摩尔量的生物碱，以活化二氢卟吩e6。
(3)硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物的合成：称取100mg步骤(1)中所得的硫酸软骨素-己二酸二酰肼溶于10mL蒸馏水中，搅拌使其充分溶胀、溶解，然后加入等倍体积的N,N二甲基甲酰胺稀释，备用。将步骤(2)中所得二氢卟吩e6活性酯溶液在强烈搅拌下滴入上述硫酸软骨素-己二酸二酰肼溶液中，室温搅拌反应48小时，得到反应物溶液。反应溶液对甲醇与水的混合溶液(体积比4：1)中透析三天，以除去其中的游离二氢卟吩e6及副产物，然后对蒸馏水透析三天除去有机溶剂。冷冻干燥即得硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物。1H NMR定量分析得到二氢卟吩e6的取代度为7.9％。
(4)称取80mg的硫辛酸溶解于10mLN,N二甲基甲酰胺，搅拌使溶解完全，向其中依次加入相当于硫辛酸2倍摩尔量的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、相当于硫辛酸2倍摩尔量的N-羟基琥珀酰亚胺，加适量三乙胺调节pH7-9，避光条件室温搅拌约14小时，以活化硫辛酸。
(5)硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物的合成：称取步骤(3)中所得的硫酸软骨素-二氢卟吩e6100mg溶于10mL蒸馏水中，搅拌使其充分溶胀、溶解，然后加入等倍体积二甲亚砜稀释，备用；将步骤(4)活化的硫辛酸溶液在强烈搅拌下滴入上述硫酸软骨素-二氢卟吩e6溶液中，室温搅拌反应48小时，得到反应物溶液，反应溶液对甲醇与水的混合溶液(体积比4：1)中透析三天，以除去其中的游离硫辛酸及副产物，然后对蒸馏水透析三天除去有机溶剂。冷冻干燥即得硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物。元素分析法测得硫辛酸的取代度为7.8％。
实施例4：化合物结构认定
如附图1所示，其中硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物的成功合成可通过核磁氢谱确证，硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物可通过近红外分析确证，且硫辛酸的接枝率可通过元素分析获得。
实施例5：联合载多西紫杉醇的可逆交联纳米胶束制备
本实施例中以多西紫杉醇为例，研究实施例3中制备的两性聚合物作为药物载体的性质。
将50mg硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6(实施例1制备)，超声分散于10mL去离子水中，备用；另称取15mg多西紫杉醇溶解于5mL甲醇中，在强烈搅拌情况下缓慢滴加至上述硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物水溶液中，室温继续强烈搅拌过夜后(8-12)后，用探头式超声在120W功率条件下处理三次，每次4min，脉冲开4s停2s，温度保持在4℃～8℃。向纳米胶束制剂中加入催化量的二硫苏糖醇(DTT)，氮气保护下，搅拌过夜，使得聚合物中硫辛酸打开分子内二硫键，形成分子间二硫键，形成界面交联载药纳米胶束。然后将溶液转移至透析袋中对水透析24小时，然后将所得溶液4000r/min离心20min，以除去未包封的药物。上清液接着过0.8μm滤膜，即得载多西紫杉醇的纳米胶束制剂。冻干获得载紫杉醇纳米胶束的冻干粉。高效液相色谱法检测结果显示多西紫杉醇的载药量为16.6％，包封率为66.6％。
实施例6
本实施例中以实施例4制备的多西紫杉醇交联纳米胶束为例，研究本发明中两性聚合物作为药物载体对载体敏感性解交联效果的影响。
如附图2所示，制备纳米粒，以含谷胱甘肽(GSH)和(或)透明质酸酶(Hyal-1)的溶液孵育纳米粒，纳米粒浓度范围为1-2mg/mL，磁力搅拌下孵育一定时间，后用粒径仪测定纳米粒的粒径。
肿瘤微环境中，细胞内具有较多的谷胱甘肽(GSH)和透明质酸酶(Hyal-1)，在体外用其处理纳米粒，以期检测纳米粒是否可以在肿瘤部位实现解交联和裂解。交联纳米粒在含有10mM的还原性谷胱甘肽(GSH)作用下孵育不同时间段，并在时间段结束后检测交联纳米粒的粒径变化。结果显示，交联纳米粒的粒径随着时间的延长表现出增大的趋势，分析原因可能为交联纳米粒中的二硫键可以在谷胱甘肽的作用下断裂，交联纳米粒解交联，稳定性降低，粒径变大。在谷胱甘肽和透明质酸酶的作用下，纳米粒部分粒径变小，原因可能为纳米粒被降解。
实施例7
本实施例中以实施例4制备的多西紫杉醇交联纳米胶束为例，选择黑色素瘤细胞作为实验对象，研究本发明中两性聚合物作为载体、超声动力治疗对肿瘤细胞的促凋亡作用。
如附图3所示，体外培养肿瘤细胞，培养基中加入一定量的二氢卟吩e6或接枝二氢卟吩e6的纳米粒，培养一段时间后，进行超声处理，再孵育一定时间后，利用活性氧试剂盒定量检测细胞内产生的活性氧。同时，空白培养基孵育细胞，进行超声处理，检测无超声敏感剂状态下活性氧的产生，作为阴性对照。
本研究中交联纳米粒对于肿瘤的超声动力治疗是通过活性氧(ROS)的产生引起肿瘤细胞凋亡引起的，通过超声动力学治疗后，检测肿瘤细胞的活性氧的产生量，结果显示不经超声敏感剂处理的细胞，单纯超声不会产生活性氧；经过纳米粒及超声处理后，细胞产生大量活性氧。
实施例8
本实施例中以实施例4制备的多西紫杉醇交联纳米胶束为例，选择黑色素瘤细胞作为实验对象，研究本发明中两性聚合物作为药物载体、结合超声动力治疗对肿瘤细胞的促凋亡作用。
如附图4所示，体外培养肿瘤细胞，培养基中加入二氢卟吩e6和化疗药多西他赛的物理混合溶液，或载药的的纳米粒，保证游离二氢卟吩e6和纳米粒中的接枝量一致，保证游离化疗药和纳米粒中包载的量一致。同时给予超声处理，测定化学治疗和超声治疗联合应用对于肿瘤细胞存活率的影响。
超声敏感剂和超声处理后，细胞存活率显著降低，说明超声动力治疗可以成功诱导肿瘤细胞凋亡甚至死亡。相同超声时间下，纳米粒引起的细胞存活率低于二氢卟吩e6作用引起的细胞存活率。原因可能是因为通过纳米粒介导的超声敏感剂二氢卟吩e6入胞的量高于游离二氢卟吩e6入胞的量，从而在超声作用下可以产生更多的活性氧，随之诱导细胞凋亡，反应了纳米粒的粒径和主动靶向，受体介导入胞的优越性。同时，一定时间范围内，较长的超声时间可以降低细胞存活率，说明其超声时间的重要性。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6两性聚合物，其特征在于，该聚合物以硫酸软骨素为水溶性骨架材料，二氢卟吩e6作为疏水改性剂连入所述硫酸软骨素骨架，硫辛酸为界面交联剂对硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物进行表面修饰，还具有疏水性内核；其结构通式如下：
Figure FDA0001754050820000011
其中聚合物分子量为9-11KDa。
2.权利要求1所述硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6两性聚合物的制备方法，步骤如下：
(1)硫酸软骨素-己二酸二酰肼的合成：将硫酸软骨素溶解于蒸馏水中，充分溶解后向其中依次加入己二酸二酰肼、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺，用氢氧化钠调节反应体系pH至6-7，室温搅拌反应20-30小时，得硫酸软骨素-己二酸二酰肼；
(2)二氢卟吩e6的活化：将二氢卟吩e6溶解于N,N-二甲基甲酰胺，向其中依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺，室温活化5-8小时，然后滴加有机碱调节pH至7-9；
(3)硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物的合成：将步骤(1)中所述硫酸软骨素-己二酸二酰肼溶于蒸馏水中，搅拌使其充分溶胀、溶解，然后加入等倍体积N,N二甲基甲酰胺稀释，备用；将步骤(2)中所述活化的二氢卟吩e6溶液在强烈搅拌下滴入上述硫酸软骨素-己二酸二酰肼溶液中，室温搅拌反应40-50小时，得到反应物溶液，反应溶液经纯化、冷冻干燥即得硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物；
(4)硫辛酸的活化：将一定量的硫辛酸溶解于N,N-二甲基甲酰胺，向其中依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺，室温活化12-15小时，然后滴加有机碱调节pH至7-9；
(5)硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物的合成：将步骤(3)中所得的硫酸软骨素-二氢卟吩e6溶于蒸馏水中，搅拌使其充分溶胀、溶解，然后加入等倍体积N,N-二甲基甲酰胺稀释，备用；将活化的硫辛酸溶液在强烈搅拌下滴入步骤(3)所得硫酸软骨素-二氢卟吩e6溶液中，室温搅拌反应40-50小时，得到反应物溶液，反应溶液经纯化、冷冻干燥即得硫辛酸修饰的硫酸软骨素-二氢卟吩e6聚合物。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述硫酸软骨素、蒸馏水、己二酸二酰肼、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺的质量比为0.3-0.4：100：5-7：1-1.2：0.1-0.2；所述硫酸软骨素的分子量为10kD。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述二氢卟吩e6、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺的摩尔比为1：2：2；所述二氢卟吩e6：N,N二甲基甲酰胺＝1g：30-45mL；所述有机碱为三乙胺、N,N-二异丙基乙胺或N,N,N',N'-四甲基乙二胺中的一种。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述硫酸软骨素-己二酸二酰肼、二氢卟吩e6、蒸馏水的比为1g：0.12-0.36g：100mL；所述二氢卟吩e6的取代度范围为2.4％-7.9％。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述硫辛酸、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺的摩尔比为1：2：2；所述硫辛酸：N,N二甲基甲酰胺＝1g：50-100mL。
7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述硫酸软骨素-二氢卟吩e6：硫辛酸：蒸馏水＝1g：0.8g：100mL；所述硫辛酸的取代度为7.8％。
8.一种受体介导的肿瘤靶向载药纳米自组装胶束制剂，其特征在于，采用权利要求1所述聚合物作为药物载体，药物位于所述疏水性内核中，所述药物为难溶性抗肿瘤药物，优选的，为紫杉醇、多西紫杉醇、阿霉素中的一种或组合。
9.权利要求8所述受体介导的肿瘤靶向载药纳米自组装胶束制剂的制备方法，步骤如下：
(1)将权利要求1所述两性聚合物，超声分散于PBS缓冲液中备用；优选的，所述PBS缓冲液的pH＝7.4；
(2)将所述抗肿瘤药物溶于有机溶剂中使其完全溶解；优选的，抗肿瘤药物：有机溶剂＝5-20mg：1-2mL；
(3)在快速搅拌的条件下将步骤(2)所述抗肿瘤药物滴入步骤(1)所述两性聚合物水溶液中，室温搅拌过夜后，超声处理，再将所述溶液转移至透析袋中对水透析一段时间，离心以除去未包封的药物，将所得上清液过膜既得非交联的抗肿瘤药物聚合物纳米胶束制剂；
优选的，所述抗肿瘤药物滴入所述两性聚合物水溶液中，室温搅拌过夜8-12h，用探头式超声在120W功率条件下处理三次，每次2min，脉冲开2s停4s，温度4℃-8℃，然后将所述溶液转移至透析袋中对水透析24h，4000r/min离心20min以除去未包封的药物，所述上清液过0.8μm滤膜；
(4)在步骤(3)所述非交联的抗肿瘤药物聚合物纳米胶束制剂中加入一定量的二硫苏糖醇，氮气保护中搅拌过夜，再对PBS缓冲溶液透析，既得受体介导的肿瘤靶向载药纳米自组装胶束制剂；优选的，所述二硫苏糖醇为所述硫辛酸单元摩尔量的10％。
10.权利要求1所述硫酸软骨素-二氢卟吩e6两性聚合物作为抗肿瘤药物载体的应用或作为超声动力治疗药物载体的应用。
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