CN111658612B - 智能两亲性聚合物纳米胶束及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子聚合物载体和药物制剂技术领域，尤其涉及智能两亲性聚合物纳米胶束及其制备方法和应用，所述智能两亲性聚合物纳米胶束由两亲性聚合物在水中自组装形成，所述两亲性聚合物为聚(丙烯酰胺‑丙烯腈)‑聚乙二醇‑硫辛酸共聚物，其结构式为：

Description

智能两亲性聚合物纳米胶束及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子聚合物载体和药物制剂技术领域，尤其涉及一种智能两亲性聚合物纳米胶束及其制备方法和应用。
背景技术
随着“精准医疗”计划的启动，应用于癌症领域的药物设计也进入了“精准”靶向药物分子设计时代。基于肿瘤靶组织或靶细胞的特异性药物递送系统是实现肿瘤精准治疗的物质基础。纳米技术的发展为肿瘤的精准递药提供了新的契机，而基于纳米材料的物理或化学特性而发展起来的刺激响应型纳米药物载体——智能药物递送系统为肿瘤的综合治疗提供了新的研究方向和策略。
目前，常见的纳米药物载体主要有：脂质体、胶束、聚合物纳米粒、树枝状大分子、中空二氧化硅纳米粒子等。而为增强药物在肿瘤治疗的特异性，目前纳米药物载体的研究主要集中在三个方面，其一，提高药物在目标靶点的富集，即通过控制纳米药物的粒子大小使其能够从高通透性的肿瘤血管中渗出(EPR效应)，并被动集中在肿瘤组织周围。其二，增强纳米药物的主动特异识别能力，即在药物载体表面修饰肿瘤特异性配体(如抗体、核酸适配体、蛋白质)或引入靶向分子(如叶酸、透明质酸等)以增加药物载体对肿瘤细胞的主动识别。除了载体的被动靶向和主动靶向作用外，第三种方式是通过在肿瘤区域施加外源性刺激(如光照、电场、磁场、超声、温度等)，实现纳米载体的“触发式”药物释放。外源刺激中，其中激光光热治疗是一种具有临床应用前景的肿瘤无创或微创治疗技术。该方法利用激光辐射肿瘤组织，载体系统中的光热材料通过将光能转换为热能，使局部肿瘤部位被加热到42～45℃或以上温度，诱导肿瘤细胞的急性坏死、凋亡和免疫反应，以达到杀死肿瘤细胞的目的。此外，光热治疗可下调P-糖蛋白和多药耐药相关蛋白的表达，从而克服肿瘤细胞的多药耐药性。
在不同光热转换材料中，金纳米颗粒因其特有的表面等离子体共振现象(LSPR)，当外加与光热材料吸收波长相匹配的激光光源照射时，通过LSPR效应将外加的光能高效地转化为热能而在光热治疗中受到广泛关注。另外，金纳米颗粒具有优良的性质，如最大吸收波长和粒径的可调控性、较大的比表面积、易于表面功能化和易于合成等。目前，对近红外光刺激响应的金纳米颗粒(如金纳米棒)因其良好的肿瘤深层组织热消融性，成为光热疗法的研究热点。
在与光热转换材料联合的化疗药物载体选择中，采用对温度变化敏感的温敏聚合物载体可根据光热刺激作出响应，引发给药系统结构的变化，进一步触发药物的可控释放。目前该类温敏聚合物主要有两类，一类是具有下临界溶解温度(LCST)的聚合物，以聚异丙基丙烯酰胺为代表。当温度低于LCST时，聚合物呈亲水溶解状态，而温度高于LCST时，聚合物发生相变，由均相转变为非均相体系。与之相对应的另一类是具有上临界溶解温度(UCST)的聚合物，如聚(丙烯酰胺-丙烯腈)共聚物。当外界温度低于UCST时，聚合物在水中可自组装形成以丙烯腈为疏水内核，丙烯酰胺为亲水外壳的胶束，在温度高于UCST时，聚合物在水中可以可逆分解形成亲水单体和粒径较小(<10nm)的粒子，从而释放出包载药物。
目前虽有研究证实光热治疗在一定程度上可增强化疗的疗效，然而，同时具有良好光热-化疗协同治疗作用的纳米载体却很少。因此，设计并开发出同时具有光热-化疗协同作用、能有效富集于肿瘤部位并能渗透进入肿瘤深层组织、实现更智能的药物释放的纳米药物复合载体以实现更高效、更精准的肿瘤靶向治疗目的具有重要意义。
发明内容
本发明为了克服单一化疗药物缺乏对肿瘤组织的特异性和专一性，毒副作用大、难以进入肿瘤深层组织的问题，提供了一种具有上临界溶解温度、可实现肿瘤组织的光热消融，快速释放负载药物的智能两亲性聚合物纳米胶束。
本发明还提供了一种智能两亲性聚合物纳米胶束的制备方法，该方法操作简单，条件易于控制，对设备无特殊要求，易于产业化。
本发明还提供了一种智能两亲性聚合物纳米胶束在制备近红外光响应型金纳米粒胶束、温度响应型疏水性抗肿瘤药物胶束和近红外光响应型疏水性抗肿瘤药物胶束中的应用。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
智能两亲性聚合物纳米胶束，由两亲性聚合物在水中自组装形成，所述两亲性聚合物为聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸共聚物，其结构式为：
Figure BDA0002533191660000021
其中，x为100～1000的正整数，y为100～1000的正整数，x：y分子摩尔比为1～10；
n为聚乙二醇中乙二醇的聚合度，n＝20～230；
每个聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸共聚物分子中聚乙二醇-硫辛酸的接枝率为1～100。
本发明提供了一种由新的共聚物——聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸在水中自组装形成的智能两亲性聚合物纳米胶束，该聚合物纳米胶束具有两亲性和良好的生物相容性，不仅可以将疏水性药物包载于疏水空腔中，末端硫辛酸的引入可稳定金纳米颗粒，并得到稳定的共载金纳米颗粒和疏水性药物的胶束。
作为优选，所述智能两亲性聚合物纳米胶束的粒径分布在50～700nm，上临界溶解温度为20～80℃。本发明的智能两亲性聚合物纳米胶束是一种温度敏感型胶束，可响应温度的变化，根据环境温度实时快速释药，从而达到更高效、更智能的热化疗治疗目的，提高肿瘤治疗的疗效。
智能两亲性聚合物纳米胶束的制备方法，包括以下步骤：
(1)聚(丙烯酰胺-丙烯腈)的合成：
以丙烯酰胺、丙烯腈为单体，偶氮二异丁腈为引发剂，通过可逆加成-断裂链转移聚合反应合成聚(丙烯酰胺-丙烯腈)；具体合成方法为：称取丙烯酰胺置于三颈烧瓶中，加入预先除水处理的二甲基亚砜使之溶解，再加入丙烯腈和含偶氮二异丁腈的二甲基亚砜溶液，冻融循环三次除去反应溶液中的氧，并在氮气保护下将反应瓶置于55～65℃油浴中搅拌反应6h。待反应结束后，将反应液置于冰浴中，使其冷却至室温，再加入反应体系10倍体积的甲醇，析出白色固体，低温离心(4℃，6,000rpm，10min)，取下层固体，加入甲醇重新分散并离心，重复此步骤三次，将得到的白色物质置于真空干燥箱中干燥备用；
(2)硫辛酸-聚乙二醇-琥珀酰亚胺碳酸酯的合成
取末端氨基化的聚乙二醇，溶于第一有机溶剂中，加入(R)-(+)-α-硫辛酸、N,N’-二环己基碳二亚胺、羟基琥珀酰亚胺和三乙胺，在氮气保护下室温反应2天，反应结束后过滤除去副产物，将滤液旋蒸浓缩后加入乙醚，析出固体沉淀，低温离心(4℃，7,000rpm，10min)，收集下层固体，再加入乙醚重新分散并离心，将得到的白色固体透析除去小分子杂质，并冻干，即得硫辛酸修饰聚乙二醇；
取硫辛酸修饰聚乙二醇，溶于第二有机溶剂中，依次加入N,N'-二琥珀酰亚胺基碳酸酯和三乙胺，室温下氮气保护反应24h，将反应液旋蒸后加入乙醚析出固体沉淀，低温离心(4℃，7,000rpm，10min)，收集下层固体，加入乙醚重新分散并离心，将得到的白色固体置于真空干燥箱中干燥备用，即得硫辛酸-聚乙二醇-琥珀酰亚胺碳酸酯；
(3)聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸的合成
将硫辛酸基-聚乙二醇-琥珀酰亚胺碳酸酯通过酰胺化反应连接到末端为氨基的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)上，合成聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸；
(4)智能两亲性聚合物纳米胶束的形成：
将步骤(3)合成的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸在水中超声(功率100～200W)分散，即可自组装形成智能两亲性聚合物纳米胶束。
本发明的两亲性聚合物聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸的合成路线如下：
Figure BDA0002533191660000041
作为优选，步骤(2)中，所述末端氨基化的聚乙二醇的聚合度为20～230；所述第一有机溶剂选自二氯甲烷、乙腈和丙酮中的一种；所述末端氨基化的聚乙二醇与(R)-(+)-α-硫辛酸的投料摩尔比为1：(1～5)；所述第二有机溶剂选自二氯甲烷、乙腈和二甲基甲酰胺中的一种；所述硫辛酸修饰聚乙二醇与N,N'-二琥珀酰亚胺基碳酸酯的投料摩尔比为1：(1～5)。
作为优选，步骤(3)中，所述聚(丙烯酰胺-丙烯腈)与硫辛酸基-聚乙二醇-琥珀酰亚胺碳酸酯的投料摩尔比为1：10～5：1；合成方法为：称取聚(丙烯酰胺-丙烯腈)聚合物置于圆底烧瓶中，加入硫辛酸基-聚乙二醇-琥珀酰亚胺碳酸酯及预先除水处理的二甲基亚砜，氮气保护下，50～65℃油浴反应8h；将反应完成的溶液冷却至室温，加入10倍体积的甲醇，低温离心(4℃，8,000rpm，10min)取下层残渣，加入甲醇重新分散并低温离心，将得到的白色固体置于真空干燥箱中干燥备用，即得聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸。
智能两亲性聚合物纳米胶束在制备近红外光响应型金纳米粒胶束中的应用，将金纳米颗粒与所述智能两亲性聚合物纳米胶束共孵育24～72h，得负载金纳米颗粒的聚合物胶束，即为近红外光响应型金纳米粒胶束。
智能两亲性聚合物纳米胶束在制备温度响应型疏水性抗肿瘤药物胶束中的应用，将疏水性抗肿瘤药物溶解在二甲基亚砜中，并将其与所述聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸共聚物的二甲基亚砜溶液混合，然后将上述混合溶液加入到去离子水中，立即超声处理5～30min，得混悬液；转移至透析袋中，并用去离子水透析后，冻干保存，负载疏水性抗肿瘤药物的聚合物胶束，即为温度响应型疏水性抗肿瘤药物胶束。
智能两亲性聚合物纳米胶束在制备近红外光响应型疏水性抗肿瘤药物胶束中的应用，包括以下步骤：
(a)将疏水性抗肿瘤药物溶解在二甲基亚砜中，并将其与所述聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸共聚物的二甲基亚砜溶液混合，然后将上述混合溶液加入到去离子水中，立即超声处理5～30min，得混悬液；转移至透析袋中，并用去离子水透析后，冻干保存，即得负载疏水性抗肿瘤药物的聚合物胶束；
(b)将金纳米颗粒加入步骤(a)得到的负载疏水性抗肿瘤药物的聚合物胶束中，共孵育24～72h，得共载疏水性药物和金纳米颗粒的聚合物胶束，即为近红外光响应型疏水性抗肿瘤药物胶束；所述共载疏水性药物和金纳米颗粒的聚合物胶束的粒径分布在50～700nm，上临界溶解温度为20～80℃；所述共载疏水性药物和金纳米颗粒的聚合物胶束的剂型为冻干粉针剂或溶液型针剂。
作为优选，所述负载金纳米颗粒的聚合物胶束的粒径分布在50～700nm；所述负载金纳米颗粒的聚合物胶束的最大吸收波长处于近红外区范围(700～900nm)内；所述金纳米颗粒选自金纳米粒、金纳米棒、金纳米笼、金纳米壳中的一种或几种。
作为优选，所述疏水性抗肿瘤药物选自姜黄素、喜树碱、甲氨蝶呤、紫杉醇、5-氟尿嘧啶、阿霉素、柔红霉素、顺铂中的一种或多种。
本发明的智能两亲性聚合物纳米胶束的末端硫辛酸的引入可稳定金纳米颗粒，得到稳定的共载金纳米颗粒和疏水性药物的聚合物胶束，该胶束属于近红外光响应型胶束，利用近红外激光照射肿瘤部位，该胶束内部的金纳米颗粒通过表面等离子体共振效应一方面可将光能高效转换为热能，实现肿瘤组织的光热消融，另一方面光热导致局部载体温度升高，可进一步触发温敏胶束自裂解形成粒径很小(<10nm)的超小胶束，便于其渗透进入肿瘤深层组织，同时实时快速释药，从而达到更高效、更智能的光热-化疗联合治疗目的，提高肿瘤治疗的疗效。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的智能两亲性聚合物纳米胶束具有两亲性和良好的生物相容性，不仅可以将疏水性药物包载于疏水空腔中，末端硫辛酸的引入可稳定金纳米颗粒，并得到稳定的共载金纳米颗粒和疏水性药物的胶束；
(2)制备方法操作简单，条件易于控制，对设备无特殊要求，易于产业化；
(3)本发明的智能两亲性聚合物纳米胶束作为一种温度敏感型胶束，可响应温度的变化，负载金纳米颗粒后可利用近红外激光照射肿瘤部位，内部的金纳米颗粒通过表面等离子体共振效应一方面可将光能高效转换为热能，实现肿瘤组织的光热消融，另一方面光热导致局部载体温度升高，可进一步触发内核温敏胶束自裂解形成粒径很小(<10nm)的粒子，便于其渗透进入肿瘤深层组织，同时实时快速释药，从而达到更高效、更智能的光热-化疗联合治疗目的，提高肿瘤治疗的疗效。
附图说明
图1是实施例1制得的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸的核磁共振氢谱图。
图2是实施例1制得的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸聚合物胶束的粒径随温度变化曲线图。
图3是实施例1制得的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸聚合物(p(AAm-co-AN)-PEG-LA)胶束在37℃和43℃下的粒径分布图。
图4是实施例2制得的负载阿霉素的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸胶束的透射电镜照片。
图5是实施例4制得的阿霉素水溶液(Free Dox)、纯化后金纳米棒(AuNRs)和共载阿霉素和金纳米棒的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸的胶束(AuNRs-M-DOX)的紫外-可见-近红外分光光度计扫谱图。
图6是效果实施例中去离子水和不同浓度的载金纳米棒的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸胶束的溶液经近红外激光照射不同时间后的热成像图。
图7是效果实施例中用不同制剂组处理MCF-7细胞后，采用台盼蓝染色标记细胞死亡情况示意图。图中细胞分别进行(A)生理盐水；(B)近红外激光照射；(C)载金纳米棒空白胶束；(D)载金纳米棒空白胶束+近红外激光照射；(E)共载金纳米棒和阿霉素的胶束；(F)共载金纳米棒和阿霉素的胶束+近红外激光照射处理后经台盼蓝染色细胞示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
实施例1
(1)聚(丙烯酰胺-丙烯腈)的合成：
精密称取丙烯酰胺一定量(丙烯酰胺:丙烯腈投料摩尔比为3:1)于100mL三颈瓶中，加入预先除水处理的二甲基亚砜17mL，加入丙烯腈0.33mL(0.005mol)，再加入3mL偶氮二异丁腈的二甲基亚砜溶液(引发剂用量3.7wt.％)，冻融循环三次除去氧，在氮气保护下将反应瓶置于60℃油浴下搅拌反应6h。把反应好的溶液置于冰浴，冷却至室温，加入反应溶液10倍体积甲醇，析出白色固体，低温离心(4℃，6000rpm，10min)，取下层固体，加入甲醇重新分散并离心，重复此步骤三次，将得到的白色物质置于真空干燥箱中干燥备用。利用凝胶渗透色谱测定两亲性聚合物的分子量为52.7kDa。采用紫外-可见分光光度计测定智能两亲性聚合物纳米胶束溶液随温度升高的浊度变化，上临界溶解温度为70℃。
(2)硫辛酸-聚乙二醇-琥珀酰亚胺碳酸酯的合成：
取末端氨基化的聚乙二醇500mg(0.2mmol)，溶于35mL无水二氯甲烷中，向该溶液加入(R)-(+)-α-硫辛酸82.6mg(0.4mmol)，N,N’-二环己基碳二亚胺82.6mg(0.4mmol)，羟基琥珀酰亚胺21mg(0.36mmol)和三乙胺55μL(0.4mmol)，将混合物在氮气保护下室温反应2天，反应结束后过滤除去副产物N,N'-二环己基脲，然后将滤液用旋转蒸发仪浓缩后使用乙醚析出固体沉淀，低温离心(4℃，7,000rpm，10min)，收集下层固体，加入乙醚重新分散并离心，重复此步骤三次，将得到的白色固体置于真空干燥箱中干燥备用，即得硫辛酸修饰聚乙二醇。
取上述硫辛酸修饰聚乙二醇100mg(0.04mmol)，溶于5mL乙腈，加入20.5mg(0.08mmol)N,N'-二琥珀酰亚胺基碳酸酯和三乙胺11μL(0.08mmol)，氮气保护下室温反应24h，将其旋蒸后使用乙醚析出固体沉淀，低温离心(4℃，7,000rpm，10min)收集下层固体，加入乙醚重新分散并离心，重复此步骤三次，将得到的白色物质置于真空干燥箱中干燥备用，即得一末端修饰琥珀酰亚胺基而另一末端修饰硫辛酸基团的聚乙二醇。
(3)聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸的合成：
精密称取聚(丙烯酰胺-丙烯腈)74mg(0.002mmol)于25mL圆底烧瓶中，加入上述硫辛酸-聚乙二醇-琥珀酰亚胺碳酸酯2.5，6.0，12mg(0.001，0.0024，0.0048mmol)，加入预先除水处理的二甲基亚砜10mL，氮气保护环境下，55℃油浴反应8h。将反应完成的溶液置于冰浴，冷却至室温，加入反应溶液10倍体积的甲醇，低温离心(4℃，8,000rpm，10min)，取下层残渣，加入甲醇重新分散并低温离心，重复此步骤三次，将得到的白色固体置于真空干燥箱中干燥备用。图1为聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸的核磁共振氢谱图；
(4)智能两亲性聚合物纳米胶束的形成：
精密称取聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸10mg，分散于10mL去离子水中，50℃水浴30min，功率150W超声分散，冷却至室温，即得到浓度为1mg/mL的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸胶束分散液，即为智能两亲性聚合物纳米胶束。图2为采用激光粒度测试仪测定聚合物胶束的粒径随温度变化曲线图。图3为聚合物胶束在体温(37℃)和43℃下的粒径分布图。该聚合物胶束呈现明显的温度敏感性，在43℃下可裂解为粒径<10nm的纳米粒子。
实施例2
(a)制备智能两亲性聚合物纳米胶束：
该步骤参照实施例1的具体步骤，不同之处在于：
步骤(1)中丙烯酰胺:丙烯腈投料摩尔比为4:1；利用凝胶渗透色谱测定两亲性聚合物的分子量为37.1kDa。采用紫外-可见分光光度计测定两亲性聚合物胶束溶液随温度升高的浊度变化，得到该两亲性聚合物胶束的临界溶解温度为43℃；
步骤(2)中，末端氨基化的聚乙二醇的聚合度为20；第一有机溶剂为乙腈；末端氨基化的聚乙二醇与(R)-(+)-α-硫辛酸的投料摩尔比为1：1；第二有机溶剂为二甲基甲酰胺；硫辛酸修饰聚乙二醇与N,N'-二琥珀酰亚胺基碳酸酯的投料摩尔比为1：1；
步骤(3)中，聚(丙烯酰胺-丙烯腈)与硫辛酸基-聚乙二醇-琥珀酰亚胺碳酸酯的投料摩尔比为1：10；
(b)制备温度响应型疏水性抗肿瘤药物胶束：
将盐酸阿霉素进行碱化，即盐酸阿霉素与两倍摩尔量的三乙胺溶解在一定体积二甲基亚砜中，并将混合物溶液避光孵育7h，然后与0.5mL的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸的二甲基亚砜溶液(浓度为40mg/mL)混合，随后将上述溶液加入3mL去离子水中，并立即用超声细胞破碎仪超声(功率100W)10min，然后将上述混悬液转移至透析袋(MWCO14kDa)中，并用去离子水透析48h，冻干保存，得负载阿霉素聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸聚合物胶束，即为剂型为冻干粉针剂的温度响应型疏水性抗肿瘤药物胶束。
图4为负载阿霉素聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸聚合物胶束的透射电镜图，其胶束粒径约为100nm。
实施例3
(a)制备智能两亲性聚合物纳米胶束：
该步骤参照实施例1的具体步骤，不同之处在于：
步骤(1)中丙烯酰胺:丙烯腈投料摩尔比为5:1；利用凝胶渗透色谱测定两亲性聚合物的分子量为31.9kDa。采用紫外-可见分光光度计测定两亲性聚合物胶束溶液随温度升高的浊度变化，得到上临界溶解温度为31℃；
步骤(2)中，末端氨基化的聚乙二醇的聚合度为230；第一有机溶剂为丙酮；末端氨基化的聚乙二醇与(R)-(+)-α-硫辛酸的投料摩尔比为1：5；第二有机溶剂为二氯甲烷；硫辛酸修饰聚乙二醇与N,N'-二琥珀酰亚胺基碳酸酯的投料摩尔比为1：5；
步骤(3)中，聚(丙烯酰胺-丙烯腈)与硫辛酸基-聚乙二醇-琥珀酰亚胺碳酸酯的投料摩尔比为5：1；
(b)制备近红外光响应型金纳米粒胶束：
取100μL十六烷基三甲基溴化铵稳定的金纳米棒到1.9mL浓度为1mg/mL的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸胶束(智能两亲性聚合物纳米胶束)中，常温搅拌48h，即得载金纳米棒的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸的胶束溶液。制备得到的负载金棒胶束最大吸收波长在832nm，胶束均一稳定。
实施例4
(a)制备智能两亲性聚合物纳米胶束：参照实施例2步骤(a)，不同之处在于：
步骤(2)中，末端氨基化的聚乙二醇的聚合度为100；第一有机溶剂为乙腈；末端氨基化的聚乙二醇与(R)-(+)-α-硫辛酸的投料摩尔比为1：4；第二有机溶剂为二甲基甲酰胺；硫辛酸修饰聚乙二醇与N,N'-二琥珀酰亚胺基碳酸酯的投料摩尔比为1：3；
步骤(3)中，聚(丙烯酰胺-丙烯腈)与硫辛酸基-聚乙二醇-琥珀酰亚胺碳酸酯的投料摩尔比为5：1；
(b)制备温度响应型疏水性抗肿瘤药物胶束：参照实施例2步骤(b)；
(c)制备近红外光响应型疏水性抗肿瘤药物胶束：
加入100μL十六烷基三甲基溴化铵稳定的金纳米棒到1.9mL浓度为1mg/mL的载阿霉素的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸胶束(温度响应型疏水性抗肿瘤药物胶束)中，常温搅拌48h，即得共载阿霉素和金纳米棒的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸胶束水溶液，即为近红外光响应型疏水性抗肿瘤药物胶束。图5为阿霉素水溶液、金纳米棒和共载阿霉素和金纳米棒的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸的胶束的紫外-可见-近红外分光光度计扫谱图，制备得到的近红外光响应型疏水性抗肿瘤药物胶束最大吸收波长为854nm。
效果实施例
(1)共载阿霉素和金纳米棒的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸的胶束的光热性能为了研究共载阿霉素和金纳米棒的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸的胶束的光热性能，使用红外热像仪来监测该聚合物胶束溶液在808nm近红外激光照射下的温度变化，评价不同浓度的聚合物胶束溶液的光热性能。将聚合物胶束配置成0.05、0.25、0.375、0.5、0.75、1mg/mL的溶液，分别取1mL溶液置于EP管中。为了排除去离子水受激光照射升温影响，使用同样体积的去离子水作为对照组。用808nm的近红外激光照射EP管4min或8min(功率为2W/cm2)，并用红外热像仪拍摄热像图并记录温度，整合红外热像图。如图6为去离子水和不同浓度的共载阿霉素和金纳米棒的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸的胶束溶液的热成像图。由图可知，胶束制剂组经近红外光照射后，温度迅速升高，载体具有良好的光热转换效率。
(2)共载阿霉素和金纳米棒的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸的胶束对体外肿瘤细胞杀灭效果
为了对比研究共载阿霉素和金纳米棒的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸的胶束与单纯化疗药物制剂及光热制剂对肿瘤细胞杀灭效果，我们孵育了人乳腺癌细胞株MCF-7细胞系，并对其进行(A)生理盐水；(B)近红外激光照射；(C)载金纳米棒空白胶束；(D)载金纳米棒空白胶束+近红外激光照射；(E)共载金纳米棒和阿霉素的胶束；(F)共载金纳米棒和阿霉素的胶束+近红外激光照射处理，再用台盼蓝对细胞进行染色观察。图7为采用不同制剂组处理MCF-7细胞后，台盼蓝染色标记细胞死亡情况示意图。图中细胞分别进行(A)生理盐水；(B)近红外激光照射；(C)载金纳米棒空白胶束；(D)载金纳米棒空白胶束+近红外激光照射；(E)共载金纳米棒和阿霉素的胶束；(F)共载金纳米棒和阿霉素的胶束+近红外激光照射处理后经台盼蓝染色细胞示意图。由图可知，开发的共载阿霉素和金纳米棒的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸的胶束制剂组辅以近红外激光照射后对MCF-7肿瘤细胞杀灭作用最为明显。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种智能两亲性聚合物纳米胶束的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)聚(丙烯酰胺-丙烯腈)的合成：
以丙烯酰胺、丙烯腈为单体，偶氮二异丁腈为引发剂，通过可逆加成-断裂链转移聚合反应合成聚(丙烯酰胺-丙烯腈)；
(2)硫辛酸-聚乙二醇-琥珀酰亚胺碳酸酯的合成：
取末端氨基化的聚乙二醇，溶于第一有机溶剂中，加入(R)-(+)-α-硫辛酸、N,N’-二环己基碳二亚胺、羟基琥珀酰亚胺和三乙胺，在氮气保护下室温反应2天，反应结束后过滤除去副产物，将滤液旋蒸浓缩后加入乙醚，析出固体沉淀，低温离心，收集下层固体，再加入乙醚重新分散并离心，将得到的白色固体透析除去小分子杂质，并冻干，即得硫辛酸修饰聚乙二醇；取硫辛酸修饰聚乙二醇，溶于第二有机溶剂中，依次加入N,N'-二琥珀酰亚胺基碳酸酯和三乙胺，室温下氮气保护反应24h，将反应液旋蒸后加入乙醚析出固体沉淀，低温离心收集下层固体，加入乙醚重新分散并离心，将得到的白色固体置于真空干燥箱中干燥备用，即得硫辛酸-聚乙二醇-琥珀酰亚胺碳酸酯；
(3)聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸的合成：
将硫辛酸基-聚乙二醇-琥珀酰亚胺碳酸酯通过酰胺化反应连接到末端为氨基的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)上，合成聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸；
(4)智能两亲性聚合物纳米胶束的形成：
将步骤(3)合成的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸在水中超声分散，即可自组装形成智能两亲性聚合物纳米胶束。
2.根据权利要求1所述的智能两亲性聚合物纳米胶束的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述末端氨基化的聚乙二醇的聚合度为20～230；所述第一有机溶剂选自二氯甲烷、乙腈和丙酮中的一种；所述末端氨基化的聚乙二醇与(R)-(+)-α-硫辛酸的投料摩尔比为1：(1～5)；所述第二有机溶剂选自二氯甲烷、乙腈和二甲基甲酰胺中的一种；所述硫辛酸修饰聚乙二醇与N,N'-二琥珀酰亚胺基碳酸酯的投料摩尔比为1：(1～5)。
3.根据权利要求1所述的智能两亲性聚合物纳米胶束的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述聚(丙烯酰胺-丙烯腈)与硫辛酸基-聚乙二醇-琥珀酰亚胺碳酸酯的投料摩尔比为1：10～5：1；合成方法为：称取聚(丙烯酰胺-丙烯腈)聚合物置于圆底烧瓶中，加入硫辛酸基-聚乙二醇-琥珀酰亚胺碳酸酯及预先除水处理的二甲基亚砜，氮气保护下，50～65℃油浴反应8h；将反应完成的溶液冷却至室温，加入10倍体积的甲醇，低温离心取下层残渣，加入甲醇重新分散并低温离心，将得到的白色固体置于真空干燥箱中干燥备用，即得聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸。
4.智能两亲性聚合物纳米胶束，其特征在于，所述智能两亲性聚合物纳米胶束由两亲性聚合物在水中自组装形成，所述两亲性聚合物为聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸共聚物，其结构式为：
Figure FDA0003432513480000021
其中，x为100～1000的正整数，y为100～1000的正整数，x：y分子摩尔比为1～10；
n为聚乙二醇中乙二醇的聚合度，n＝20～230；
每个聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸共聚物分子中聚乙二醇-硫辛酸的接枝率为1～100。
5.根据权利要求4所述的智能两亲性聚合物纳米胶束，其特征在于，所述智能两亲性聚合物纳米胶束的粒径分布在50～700nm，上临界溶解温度为20～80℃。
6.如权利要求1所述的智能两亲性聚合物纳米胶束在制备近红外光响应型金纳米粒胶束中的应用，其特征在于，将金纳米颗粒与所述智能两亲性聚合物纳米胶束共孵育24～72h，得负载金纳米颗粒的聚合物胶束，即为近红外光响应型金纳米粒胶束。
7.如权利要求1所述的智能两亲性聚合物纳米胶束在制备温度响应型疏水性抗肿瘤药物胶束中的应用，其特征在于，将疏水性抗肿瘤药物溶解在二甲基亚砜中，并将其与所述聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸共聚物的二甲基亚砜溶液混合，然后将上述混合溶液加入到去离子水中，立即超声处理5～30min，得混悬液；转移至透析袋中，并用去离子水透析后，冻干保存，负载疏水性抗肿瘤药物的聚合物胶束，即为温度响应型疏水性抗肿瘤药物胶束。
8.如权利要求1所述的智能两亲性聚合物纳米胶束在制备近红外光响应型疏水性抗肿瘤药物胶束中的应用，其特征在于，包括以下步骤：
(a)将疏水性抗肿瘤药物溶解在二甲基亚砜中，并将其与所述聚(丙烯酰胺-丙烯腈)-聚乙二醇-硫辛酸共聚物的二甲基亚砜溶液混合，然后将上述混合溶液加入到去离子水中，立即超声处理5～30min，得混悬液；转移至透析袋中，并用去离子水透析后，冻干保存，即得负载疏水性抗肿瘤药物的聚合物胶束；
(b)将金纳米颗粒加入步骤(a)得到的负载疏水性抗肿瘤药物的聚合物胶束中，共孵育24～72h，得共载疏水性药物和金纳米颗粒的聚合物胶束，即为近红外光响应型疏水性抗肿瘤药物胶束；所述共载疏水性药物和金纳米颗粒的聚合物胶束的粒径分布在50～700nm，上临界溶解温度为20～80℃；所述共载疏水性药物和金纳米颗粒的聚合物胶束的剂型为冻干粉针剂或溶液型针剂。
9.根据权利要求6或8所述的应用，其特征在于，所述负载金纳米颗粒的聚合物胶束的粒径分布在50～700nm；所述负载金纳米颗粒的聚合物胶束的最大吸收波长处于近红外区范围内；所述金纳米颗粒选自金纳米粒、金纳米棒、金纳米笼、金纳米壳中的一种或几种。
10.根据权利要求7或8所述的应用，其特征在于，所述疏水性抗肿瘤药物选自姜黄素、喜树碱、甲氨蝶呤、紫杉醇、5-氟尿嘧啶、阿霉素、柔红霉素、顺铂中的一种或多种。
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