CN110917361A - 一种pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束及其制备方法和应用。该纳米胶束由质量分数为63.5%‑91.9%的载体辅料和质量分数为8.13%‑39.5%的姜黄素药物组成,其纳米胶束单体是两亲嵌段,由亲水段和疏水段组成。亲水嵌段为丁二酸干修饰的甲氧基聚乙二醇;疏水链段为姜黄素分子,亲水段和疏水端的重量比为1:1‑12:1。本发明的优点在于,本发明通过在聚乙二醇末端设计,引入酸敏感性的丁二酸酐,与疏水性药物姜黄素键合,形成的两亲性聚合物在水溶液中自组装形成纳米胶束,提高了原药的水溶性和稳定性;该纳米胶束单体在癌细胞内酸性的作用下可以降解释放出抗癌药姜黄素本体药物,从而起到精准的控释效果。
Description
技术领域
本发明属于新型纳米药物领域,特别涉及一种pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束及其制备方法和应用。
背景技术
姜黄素为中药姜黄中的多酚类提取物,被美国FDA列为第三代癌化学预防药。研究表明姜黄素对肿瘤癌变的三个阶段均有很强的防治作用,为具有多靶点特征的天然肿瘤化学预防剂和治疗剂。姜黄素通过调节与癌细胞增值、凋亡、浸润和新生血管生成的相关基因实现抗肿瘤作用。但姜黄素极难溶于水,口服吸收差、生物利用率低等缺点,成为其临床应用的关键瓶颈。
纳米胶束是近年来快速发展的一种新型药物载体,是由两亲性分子在水中达到临界胶束浓度后自组装形成的。相比其他纳米载体,它具有以下一些特点:粒径可控;疏水内核具有良好的载药能力;亲水外壳可以改善药物的体内药代动学特性;良好的被动靶向性;摄取途径的改变可降低多耐药性。
为了有效发挥纳米载体的EPR效应,提高药物的瘤组织靶向性,就要求载体能够在血液中保持稳定,在血液中实现长效循环,促进药物在肿瘤组织部位富集。然而,研究表明载药胶束在进入血液后的极短时间内发生药物突释,释放的药物基本通过无规扩散的方式完成组织和肿瘤的转运。其主要原因是胶束的疏水段一般通过物理包载作用载药,而一旦胶束经血液稀释,其稳定性降低,药物很容易从中突释。由此可见,如果将药物通过化学作用键合到胶束的疏水段,可显著改善药物突释,有效发挥胶束被动靶向作用。
化疗仍是临床肿瘤治疗必不可少的手段。临床效果表明,高剂量化疗带来的副作用、多耐药性以及肿瘤复发是治疗失败的主要原因。研究表明,姜黄素对多种恶性肿瘤如肝癌、肺癌、结直肠癌、宫颈癌、卵巢癌、乳腺癌等均有抑制作用。更重要的是,姜黄素对健康细胞的毒性很低,却可以选择性地杀死多种癌细胞。此外,姜黄素也被证实可以逆转肿瘤的耐药性和抑制肿瘤的侵袭。
姜黄素在酸性条件下稳定,pH=1~6时,降解非常缓慢;其在中性和碱性条件下不稳定,易降解成肉桂酸。90%姜黄素在pH为7.2的磷酸盐缓冲溶液中于30min内迅速降解,因此解决姜黄素的生理环境下的稳定性是棘手问题之一。诸多研究表明,姜黄素的水溶性极差,在体内吸收差,生物利用度低,这也是其不能成为主流治疗药物的原因。因此,姜黄素水溶性差,生物利用度低是其厄待解决的又一关键性问题。
而L.Lv,Y.Guo,Y.Shen,J.Liu,W.Zhang,D.Zhou,S.Guo,IntracellularlyDegradable,Self-Assembled Amphiphilic Block Copolycurcumin Nanoparticles forEfficient In Vivo Cancer Chemotherapy,Advanced Healthcare Materials 4(10)(2015)1496-1501.此研究虽一定程度上解决了姜黄素药物理化性质上存在的应用瓶颈并取得较好的体内抗癌效果,但是其对癌细胞的半致死率浓度高达40ug/mL以上。因此需要制备一种抗癌效果更好的姜黄素药物。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足,本发明的首要目的在于提供一种pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束。
该姜黄素前药纳米胶束由亲水段和疏水段共同组成,亲水段是经生物活性分子丁二酸酐修饰的聚乙二醇短链,改性后这种聚合物仍有良好的水溶性、生物相容性和生物可降解性,还可增加胶束壳表面亲水性,形成立体位阻,延长血液循环时间;而疏水段为姜黄素分子。经设计合成后,构建得到新型的姜黄素前药纳米胶束,可以有效提高姜黄素的单位体积水相浓度,和生理条件下的稳定性。
本发明的目的还在于提供一种上述pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的制备方法。
本发明的目的还在于提供一种上述pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的应用。
本发明提供的pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束,由质量分数为63.5%-91.9%的载体辅料和质量分数为8.13%-39.5%的姜黄素药物组成。
所述姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的组成单体为姜黄素前药两亲分子,所述姜黄素前药两亲分子的分子式为:CH3O(C2H4O)n-C29H24O10,其中5≤n≤100,n为正整数,包括亲水链段和疏水链段,亲水段为经过修饰后末端含有丁二酸酐(SA)的聚乙二醇单甲醚(mPEG-SA),疏水链段为姜黄素药物分子,亲水段和疏水段的重量比例为1:1-12:1。
进一步地,优选分子量为350-2000的mPEG作为修饰对象,亲水段和疏水段的比重为2:1~6:1。
由于亲水段的长短不同,导致它们组成纳米胶束的系统稳定性有差异。
本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
本发明提供的一种pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的制备方法,包括如下步骤:
(1)不同分子量mPEG修饰SA:将聚乙二醇单甲醚、丁二酸酐及对甲基苯磺酸混合,然后在氮气气氛保护下进行加热反应,得到加热反应的产物,将所述加热反应的产物溶解于二氯甲烷中,混合均匀,过滤取滤液,然后把滤液与沉淀剂混合进行重结晶处理(可反复进行重结晶以提高物质的纯度),过滤取沉淀,冷冻干燥,得到修饰有SA的mPEG产物(mPEG-SA);
(2)mPEG-SA修饰姜黄素:将步骤(1)所述修饰有SA的mPEG产物、姜黄素、N,N'-二环己基碳酰亚胺、4-二甲氨基吡啶及三乙胺加入超干溶剂中,混合均匀,然后在氮气气氛保护下进行反应,过滤取滤液,去除沉淀物,然后把滤液与沉淀剂混合进行重结晶处理(可反复进行重结晶以提高物质的纯度),过滤取沉淀,冷冻干燥,得到接枝有mPEG-SA的姜黄素前药(mPEG-SA-Cur);
(3)将步骤(2)所述接枝有mPEG-SA的姜黄素前药加入水中,混合均匀,得到分散液,用去离子水对所述分散液进行透析处理,取保留液,得到所述pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的溶液。
进一步地,步骤(1)所述聚乙二醇单甲醚的分子量为350-2000;所述聚乙二醇单甲醚与丁二酸酐的质量比为2:1-20:1;所述丁二酸酐与对甲基苯磺酸的质量比为2:1-5:1。
优选地,所述步骤(1)所述聚乙二醇单甲醚的分子量为550。
优选地,步骤(1)所述聚乙二醇单甲醚与丁二酸酐的质量比为8:1.6。
优选地,步骤(1)所述丁二酸酐与对甲基苯磺酸的质量比为1.6:0.56。
进一步地,步骤(1)所述加热反应的温度为80℃,加热反应的时间为1-24h;
优选地,步骤(1)所述加热反应的温度为80℃。
优选地,步骤(1)所述加热反应的时间为3h。
进一步地,步骤(1)所述聚乙二醇单甲醚与二氯甲烷的质量体积比为0.25-0.5:1g/mL;
优选地,步骤(1)所述聚乙二醇单甲醚与二氯甲烷的质量体积比为8g:30ml。
进一步地,步骤(1)所述沉淀剂为无水乙醚或无水丙酮等。
优选地,步骤(1)所述沉淀剂为无水乙醚。
进一步地,步骤(1)所述沉淀剂与二氯甲烷的体积比为5:1-10:1。
优选地,步骤(1)所述沉淀剂与二氯甲烷的体积比为160:30。
步骤(1)所述重结晶处理的温度为-20~30℃。
优选地,步骤(1)所述重结晶处理的温度为-5℃。
进一步地,步骤(2)所述修饰有SA的mPEG产物与姜黄素的质量比为2:1-16:1;
优选地,步骤(2)所述修饰有SA的mPEG产物与姜黄素的质量比为2.7:0.54。
进一步地,步骤(2)所述修饰有SA的mPEG产物与N,N'-二环己基碳酰亚胺的质量比为1.2:1-8:1;
优选地,步骤(2)所述修饰有SA的mPEG产物与N,N'-二环己基碳酰亚胺的质量比为2.7:1.4。
进一步地,步骤(2)所述姜黄素与4-二甲氨基吡啶的质量比为1:1-5:1;所述4-二甲氨基吡啶为催化剂。
优选地,步骤(2)所述姜黄素与4-二甲氨基吡啶的质量比为0.54:0.1。
进一步地,步骤(2)所述4-二甲氨基吡啶与三乙胺的质量体积比为1-5:1g/mL。
进一步地,步骤(2)所述超干溶剂为超干级有机溶剂;所述超干溶剂为超干二氯甲烷等;所述三乙胺与超干溶剂的体积比为1:400-1:600。
优选地,步骤(2)所述三乙胺与超干溶剂的体积比为1:500。
进一步地,步骤(2)所述在氮气气氛下进行反应的时间为4h-96h;
进一步地,步骤(2)所述沉淀剂为无水乙醚;所述沉淀剂与超干溶剂的体积比为5:1~10:1;
进一步地,步骤(2)所述重结晶处理的温度为-20~30℃。
优选地,步骤(2)所述重结晶处理的温度为-14℃。
进一步地,在步骤(3)所述分散液中,所述接枝有mPEG-SA的姜黄素前药的浓度为0.1-20mg/mL;所述透析处理的时间为4-120h。
优选地,步骤(3)中,所述接枝有mPEG-SA的姜黄素前药还可以加入DMSO溶液中进行溶解,混合均匀,得到分散液,再进行透析处理。所述接枝有mPEG-SA的姜黄素前药与DMSO溶液的质量体积比为1g:20mL。
进一步地,步骤(3)中,所述H响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束加入DMSO中,混合均匀,然后用去离子水进行透析处理,取保留液,冷冻干燥,可以得到所述pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的冻干粉末。
优选地,在步骤(3)中,所述保留液进行冷冻干燥前,还可以先预冷过夜,再进行冷冻干燥。
本发明提供的一种由上述的制备方法制得的pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束。所述姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束由质量分数为63.5%-91.9%的载体辅料和质量分数为8.13%-39.5%的姜黄素药物组成;所述姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的组成单体为姜黄素前药两亲分子;所述姜黄素前药两亲分子的分子式为:CH3O(C2H4O)n-C29H24O10,其中5≤n≤100,n为正整数;所述姜黄素前药两亲分子包括亲水链段和疏水链段,亲水段为经修饰后末端含有丁二酸酐的聚乙二醇单甲醚,疏水链段为姜黄素分子,亲水段和疏水段的重量比例为1:1-12:1。
进一步地,所述亲水段为丁二酸酐修饰的甲氧基聚乙二醇(350≤Mr≤2000),疏水链段为姜黄素分子。
进一步地,所述亲水段和疏水段的重量比例为2:1-6:1。
本发明提供的pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束能够应用在制备结直肠癌、骨肉瘤、卵巢癌或胰腺癌等肿瘤治疗药物中。
上述制备方法的合成工艺路线如下所示:
在本发明中所述的姜黄素,包括从天然植物中提取的高纯姜黄素,也包括人工合成的高纯姜黄素成分,还包括目前公知方法得到的经实验室纯化的姜黄素成分;姜黄素或者姜黄素成分包括姜黄素、去甲氧基姜黄素、双去甲氧基姜黄素、二氢姜黄素、四氢姜黄素,八氢姜黄素的中的任意高纯单体。
本发明所述亲水性良好的聚乙二醇为丁二酸酐修饰的对象,也可以选择其他亲水性较好的高分子进行修饰。其中聚乙二醇水溶性优良,用作纳米粒子的外壳成分,可以增加粒子表面的亲水性,形成立体位阻,延迟药物血液循环时间;更优选,根据不同使用需要,选择不同的聚乙二醇类物质,及靶向小分子修饰的聚乙二醇类物质,提高癌细胞对粒子的摄取效果。
本发明中丁二酸酐具有酸敏感性特异性的生物功能,使得自组装形成的纳米粒子被细胞吞噬后可以被细胞微环境降解出姜黄素本体药物。
本发明针对姜黄素目前在临床应用中存在的技术难题,提供了一种新型的姜黄素胶束纳米粒子的制备方法,该系统主要涉及一种新型两亲性姜黄素前药的制备,该共聚物由亲水段和疏水段共同组成,亲水段选用了丁二酸酐修饰的甲氧基聚乙二醇,疏水段抗癌药姜黄素分子。该技术可提高抗癌药姜黄素的稳定性和水溶性。此外,与传统的物理包覆体系小于10%的载药率相比,本发明合成的两亲分子在水溶液条件下自组装形成的纳米颗粒载药率高达15%-30%,可显著减少传统载药体系中有毒辅料的使用。
本发明可以根据不同癌症组织的多耐性特点,利用新型的姜黄素前药多功能纳米胶束装载不同的抗癌药,有针对性进行癌症组织的协同治疗,具有良好的应用前景。
与现有技术相比,本发明具有如下优点和有益效果:
(1)一般设计优异的纳米胶束作为载体,其载药量通常可达到5%-10%,本发明提供的pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的载药量达到15-35%,主要因采用丁二酸酐生物活性分子作为桥梁,直接连接亲水段和药物分子,显著提高了载药率,并减少有毒辅料的使用,这是本发明的比较明显的有益效果;
(2)本发明提供的制备方法中,将姜黄素药物分子设计为前药纳米胶束,将单位体积水相溶液中的姜黄素浓度提高了数百倍,显著改善了姜黄素难溶于水的临床难题,并有利于药物在体内长效循环,提高药物的靶点利用效能;
(3)经紫外-可见光监测表明,本发明提供的pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束可显著提高姜黄素生理条件下的稳定性;
(4)本发明提供的pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束,可通过键合抗癌药的方式载药,与传统的物理包覆载药方式相比,有效避免药物突释;此外,抗癌药可以实现在癌细胞内精准敏感控释,有助于提高药物靶点作用浓度;
(6)本发明提供的pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的粒径为37nm左右,具有良好的被动靶向和肿瘤组织渗透性等特点;同时可以用于载其他抗癌药物实现联合给药,有助于克服肿瘤细胞的多耐药性,可应用在逆转肿瘤多耐药领域,有很好的应用前景。
附图说明
图1为不同分子量的姜黄素前药分子的紫外-可见光吸收光谱;
图2为mPEG550-SA合成的姜黄素前药两亲分子的临界胶束浓度测定;
图3为在水溶液中自组装成纳米粒子的粒径分布图;
图4a为实施例6中得到的姜黄素胶束冻干粉的透射电镜图像;
图4b为实施例6中得到的姜黄素胶束冻干粉的粒径统计柱状图;
图5为mPEG550-SA接枝的姜黄素前药分子的抗癌普适性效果图。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的具体实施作进一步说明,但本发明的实施和保护不限于此。需指出的是,以下若有未特别详细说明之过程,均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,视为可以通过市售购买得到的常规产品。
实施例1
mPEG350-SA-Cur的合成
(1)分子量为350的mPEG修饰SA:分别称取8g的mPEG350(聚乙二醇单甲醚)、2.5g的丁二酸酐、0.68g的对甲基苯磺酸于烧瓶中,氮气环境保护,在80℃条件下反应3h。将反应完的产物溶解于20ml二氯甲烷,过滤取滤液,然后用120mL无水乙醚于-15℃下反复重结晶,冷冻干燥,得到修饰有SA的mPEG产物(mPEG350-SA);
(2)mPEG350-SA修饰姜黄素:称取步骤(1)所述修饰有SA的mPEG产物(mPEG350-SA)1.8g、姜黄素药物(0.5g)、N,N'-二环己基碳二亚胺(1.2g)、4-二甲氨基吡啶(0.1g)、三乙胺(0.1mL)加入超干二氯甲烷溶液(50ml),混合均匀,氮气保护环境下反应12h,将反应完的溶液过滤,去除沉淀物,然后将滤液与250mL无水乙醚混合于-15℃下反复重结晶,冷冻干燥,得到接枝有mPEG350-SA的姜黄素前药;
(3)将步骤(2)所述接枝有mPEG-SA的姜黄素前药15mg加入20mL水中,混合均匀,得到分散液,用去离子水对所述分散液进行透析处理24h,取保留液,得到所述pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的溶液。
实施例2
mPEG550-SA-Cur的合成
(1)分子量为550的mPEG修饰SA:分别称取8g的mPEG550(聚乙二醇单甲醚)、1.6g的丁二酸酐、0.56g的对甲基苯磺酸于烧瓶中,氮气环境保护,在80℃条件下反应3h。将反应完的产物溶解于30ml二氯甲烷,过滤取滤液,然后用160mL无水乙醚于-5℃下反复重结晶,冷冻干燥,得到修饰有SA的mPEG产物(mPEG550-SA);
(2)mPEG550-SA修饰姜黄素:称取步骤(1)所述修饰有SA的mPEG产物(mPEG550-SA)2.7g、姜黄素药物(0.54g)、N,N'-二环己基碳二亚胺(1.4g)、4-二甲氨基吡啶(0.1g)、三乙胺(0.1mL)溶于超干的二氯甲烷溶液(50ml),氮气保护环境下反应12h,将反应完的溶液过滤,去除沉淀物,然后将滤液与250mL无水乙醚混合于-14℃下反复重结晶,冷冻干燥,得到接枝有mPEG550-SA的姜黄素前药;
(3)将步骤(2)所述接枝有mPEG-SA的姜黄素前药25mg加入20mL水中,混合均匀,得到分散液,用去离子水对所述分散液进行透析处理24h,取保留液,得到所述pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的溶液。
实施例3
mPEG750-SA-Cur的合成
(1)分子量为750的mPEG修饰SA:分别称取8g的mPEG750(聚乙二醇单甲醚)、1.32g的丁二酸酐、0.42g的对甲基苯磺酸于烧瓶中,氮气环境保护,在80℃条件下反应3h。将反应完的产物溶解于30ml二氯甲烷,过滤取滤液,然后用200mL无水乙醚于0℃下反复重结晶,冷冻干燥,得到修饰有SA的mPEG产物(mPEG750-SA);
(2)mPEG750-SA修饰姜黄素:称取步骤(1)所述修饰有SA的mPEG产物(mPEG750-SA)2.5g、姜黄素药物(0.38g)、N,N'-二环己基碳二亚胺(0.9g)、4-二甲氨基吡啶(0.1g)、三乙胺(0.1mL)溶于超干的二氯甲烷溶液(50ml),混合均匀,氮气保护环境下反应12h,将反应完的溶液过滤,去除沉淀物,然后将滤液与300mL无水乙醚混合于-10℃下反复重结晶,冷冻干燥,得到接枝有mPEG750-SA的姜黄素前药;
(3)将步骤(2)所述接枝有mPEG-SA的姜黄素前药40mg加入20mL水中,混合均匀,得到分散液,用去离子水对所述分散液进行透析处理24h,取保留液,得到所述pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的溶液。
实施例4
mPEG1000-SA-Cur的合成
(1)分子量为1000的mPEG修饰SA:分别称取8g的mPEG1000(聚乙二醇单甲醚)、1.05g的丁二酸酐、0.35g的对甲基苯磺酸于烧瓶中,氮气环境保护,在80℃条件下反应3h。将反应完的产物溶解于30ml二氯甲烷,过滤取滤液,然后用200mL无水乙醚于4℃下反复重结晶,冷冻干燥,得到修饰有SA的mPEG产物(mPEG1000-SA);
(2)mPEG1000-SA修饰姜黄素:称取步骤(1)所述修饰有SA的mPEG产物(mPEG1000-SA)2.0g、姜黄素药物(0.23g)、N,N'-二环己基碳二亚胺(0.6g)、4-二甲氨基吡啶(0.1g)、三乙胺(0.1mL)溶于超干的二氯甲烷溶液(50ml),混合均匀,氮气保护环境下反应12h,将反应完的溶液过滤,去除沉淀物,然后将滤液与300mL无水乙醚混合于4℃下反复重结晶,冷冻干燥,得到接枝有mPEG1000-SA的姜黄素前药;
(3)将步骤(2)所述接枝有mPEG-SA的姜黄素前药50mg加入10mL水中,混合均匀,得到分散液,用去离子水对所述分散液进行透析处理24h,取保留液,得到所述pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的溶液。
实施例5
mPEG2000-SA-Cur的合成
(1)分子量为2000的mPEG修饰SA:分别称取8g的mPEG2000(聚乙二醇单甲醚)、0.56g的丁二酸酐、0.15g的对甲基苯磺酸于烧瓶中,氮气环境保护,在80℃条件下反应3h。将反应完的产物溶解于30ml二氯甲烷,过滤取滤液,然后用200mL无水乙醚于室温下反复重结晶,冷冻干燥,得到修饰有SA的mPEG产物(mPEG2000-SA);
(2)mPEG2000-SA修饰姜黄素:称取步骤(1)所述修饰有SA的mPEG产物(mPEG2000-SA)2.1g、姜黄素药物(0.14g)、N,N'-二环己基碳二亚胺(0.35g)、4-二甲氨基吡啶(0.1g)、三乙胺(0.1mL)分别溶于超干的二氯甲烷溶液(50ml),氮气保护环境下反应12h,将反应完的溶液过滤,去除沉淀物,然后将滤液与400mL无水乙醚混合于室温下反复重结晶,冷冻干燥,得到接枝有mPEG2000-SA的姜黄素前药;
(3)将步骤(2)所述接枝有mPEG-SA的姜黄素前药0.1g加入10mL水中,混合均匀,得到分散液,用去离子水对所述分散液进行透析处理24h,取保留液,得到所述pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的溶液。
实施例6
将实施例2中步骤(2)制得的接枝有mPEG550-SA的姜黄素前药(25mg)溶于20mL水中,于5L去离子水中透析24h,取保留液,得到键合有姜黄素的胶束溶液,所得溶液经0.45um的滤膜过滤后冻干,得到姜黄素胶束冻干粉,姜黄素胶束冻干粉的载药率为20.23%。
实施例7
将实施例1-5中步骤(2)得到的接枝有mPEG-SA的姜黄素前药分别溶于去离子水中,呈黄色透明溶液,表明不同亲水分子接枝的姜黄素前药溶解性都显著提升。
此外,将实施例1-5中步骤(2)得到的两亲分子(接枝有mPEG1000-SA的姜黄素前药)分别用紫外-可见光分光光度计检测药物的吸光度,均发现蓝移,如图1所示。图1中的a表示姜黄素原药(Cur);b表示mPEG350-SA-Cur(即实施例1步骤(2)的接枝有mPEG350-SA的姜黄素前药);c表示mPEG550-SA-Cur(即实施例2步骤(2)的接枝有mPEG550-SA的姜黄素前药);d表示mPEG750-SA-Cur(即实施例3步骤(2)的接枝有mPEG750-SA的姜黄素前药);e表示mPEG1000-SA-Cur(即实施例4步骤(2)的接枝有mPEG1000-SA的姜黄素前药);f表示mPEG2000-SA-Cur(即实施例5步骤(2)的接枝有mPEG2000-SA的姜黄素前药)。
实施例8
用荧光光谱仪测定了实施例2步骤(3)中的pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束溶液浓度,如图2所示。同时,用动态光散射测定了实施例2步骤(3)中的pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的粒径分布,结果如图3所示,平均粒径为82nm,纳米颗粒存在一定团聚现象。
实施例9
将实施例6中得到姜黄素胶束冻干粉,用TEM测试粒径,如图4a和图4b所示。其中,图4a为姜黄素胶束冻干粉的扫描电镜图像,图4b是姜黄素胶束冻干粉的粒径统计柱状图,由图4a和图4b可知,实施例6中得到姜黄素胶束冻干粉的粒径为37nm。
实施例10
将实施例6中得到的无菌药物冻干粉(即姜黄素胶束冻干粉)与不同的癌细胞共培养,评估其抑癌效果,如图5所示。图5的A部分是所述姜黄素胶束冻干粉与MG63癌细胞共培养的抑癌效果柱状图;图5的B部分是所述姜黄素胶束冻干粉与AGS癌细胞共培养的抑癌效果柱状图。肿瘤治疗需要充分发挥药物疗效,实施例6提供的姜黄素胶束冻干粉(即所述pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的冻干粉)对癌细胞的抑制效果相对原药明显改善,这与现有技术中阐述的姜黄素前药纳米胶束相对原药抑制效果明显减低不同。其他实施例制得的pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束同样对癌细胞具有抑制效果,可参照图5所示。
这表明本发明实施例中的前药设计明显提高药物的作用效果,这也是本发明的突出优势。
以上实施例仅为本发明较优的实施方式,仅用于解释本发明,而非限制本发明,本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作的改变、替换、修饰等均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束,其特征在于,所述姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束由质量分数为63.5%-91.9%的载体辅料和质量分数为8.13%-39.5%的姜黄素药物组成;所述姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的组成单体为姜黄素前药两亲分子;所述姜黄素前药两亲分子的分子式为:CH3O(C2H4O)n-C29H24O10,其中5≤n≤100,n为正整数;所述姜黄素前药两亲分子包括亲水链段和疏水链段,亲水段为经修饰后末端含有丁二酸酐的聚乙二醇单甲醚,疏水链段为姜黄素分子,亲水段和疏水段的重量比例为1:1-12:1。
2.一种制备权利要求1所述的pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将聚乙二醇单甲醚(mPEG)、丁二酸酐及对甲基苯磺酸混合,然后在氮气气氛下进行加热反应,得到加热反应的产物,将所述加热反应的产物溶解于二氯甲烷中,混合均匀,过滤取滤液,然后把滤液与沉淀剂混合进行重结晶处理,过滤取沉淀,冷冻干燥,得到修饰有SA的mPEG产物;
(2)将步骤(1)所述修饰有SA的mPEG产物、姜黄素、N,N'-二环己基碳酰亚胺、4-二甲氨基吡啶及三乙胺加入超干溶剂中,混合均匀,然后在氮气气氛下进行反应,过滤取滤液,然后把滤液与沉淀剂混合进行重结晶处理,过滤取沉淀,冷冻干燥,得到接枝有mPEG-SA的姜黄素前药;
(3)将步骤(2)所述接枝有mPEG-SA的姜黄素前药加入水中,混合均匀,得到分散液,用去离子水对所述分散液进行透析处理,取保留液,得到所述pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的溶液。
3.根据权利要求2所述的pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述聚乙二醇单甲醚的分子量为350-2000;所述聚乙二醇单甲醚与丁二酸酐的质量比为2:1-20:1;所述丁二酸酐与对甲基苯磺酸的质量比为2:1-5:1。
4.根据权利要求2所述的pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述加热反应的温度为60-120℃,加热反应的时间为1-24h;所述聚乙二醇单甲醚与二氯甲烷的质量体积比为0.25-0.5:1g/mL;所述沉淀剂为无水乙醚或无水丙酮;所述沉淀剂与二氯甲烷的体积比为5:1-10:1;所述重结晶处理的温度为-20~30℃。
5.根据权利要求2所述的pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述修饰有SA的mPEG产物与姜黄素的质量比为2:1-16:1;所述修饰有SA的mPEG产物与N,N'-二环己基碳酰亚胺的质量比为1.2:1-8:1;所述姜黄素与4-二甲氨基吡啶的质量比为1:1-5:1;所述姜黄素与三乙胺的质量体积比为1-5:1g/mL。
6.根据权利要求2所述的pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述超干溶剂为超干级有机溶剂;所述超干溶剂为超干二氯甲烷;所述三乙胺与超干溶剂的体积比为1:400-1:600。
7.根据权利要求2所述的pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述在氮气气氛下进行反应的时间为4h-96h;所述沉淀剂为无水乙醚;所述沉淀剂与超干溶剂的体积比为5:1-10:1;所述重结晶处理的温度为-20~30℃。
8.根据权利要求2所述的pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的制备方法,其特征在于,在步骤(3)所述分散液中,所述接枝有mPEG-SA的姜黄素前药的浓度为0.1-20mg/mL;所述透析处理的时间为4-120h。
9.根据权利要求2所述的pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述接枝有mPEG-SA的姜黄素前药加入DMSO中,混合均匀,然后用去离子水进行透析处理,取保留液,冷冻干燥,可得到所述pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束的冻干粉末。
10.权利要求9所述的pH响应型的姜黄素丁二酸酐前药纳米胶束在制备治疗结直肠癌、骨肉瘤、卵巢癌或胰腺癌药物中的应用。
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