CN111690032A - 一种aie分子标记的生物表面活性剂及其载药胶束制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物医药材料的技术领域，公开了一种AIE分子标记的生物表面活性剂及其载药胶束制备方法与应用。该生物表面活性剂为胆酸‑四苯基乙烯偶合物CA‑TPE，利用胆酸末端的羧基与四苯基乙烯衍生物末端的氨基反应原理进行制备；该生物表面活性剂载药胶束的制备方法为：将胆酸CA与胆酸‑四苯基乙烯偶合物CA‑TPE混合，得到混合溶液，再将疏水性抗肿瘤药物包埋于混合溶液形成生物表面活性剂载药胶束。本发明的表面活性剂载药胶束粒径小，具有较窄的粒径分布。本发明的生物表面活性剂载药胶束结构稳定，负载疏水性药物能力强以及包封率高。同时，本发明的表面活性剂具有良好的AIE发光性能，所形成的载药胶束便于对药物进行示踪。
Description
技术领域
本发明属于生物医药材料的技术领域，涉及一种AIE分子标记的生物表面活性剂及其载药胶束制备方法与应用。
背景技术
胆酸由肝脏中的胆固醇合成，是一类生物表面活性剂，起着帮助消化和吸收脂肪的作用。胆酸不仅可以清理肠道表面的垃圾，而且也是一类细胞信号分子，可用来调节一些重要的生物过程。在结构上它具有罕见的两亲性质，能形成胶束或其它超分子结构，同时胆酸的羟基和末端的羧基很容易被化学修饰，其作为结构单元可以合成各种各样的功能分子。胆酸作为药物载体最大的优势和特点是能提高肝肠的循环效率，进而增加药物的吸收能力及浓度。由于胆酸特殊的分子结构和优良的生物相容性，使得其在药物缓释和组织工程应用广泛。
近年来，随着纳米技术和荧光成像技术的交叉融合，荧光成像已广泛应用于生物医学领域，譬如肿瘤早期诊断、药物和基因载体示踪以及肿瘤治疗的动态监测等。但是负载在纳米颗粒上的传统荧光分子处于聚集状态时容易引起聚集诱导淬灭(Aggregation-caused quenching，ACQ)效应，从而导致荧光强度降低甚至荧光淬灭。自2001年以来，具有聚集诱导发光(Aggregation-induced emission，AIE)特性的荧光材料引起人们的广泛关注，该类分子在分散状态下不发光，在聚集状态下才会发出强光。时至今日，AIE材料几乎在众多发光材料领域得到应用，特别是在生物体系中的细胞器、病毒或细菌、血管成像、药物传输等领域表现出越来越多的优势。
而目前具有诸多优势的胆酸类表面活性剂药物载体还缺乏原位示踪的能力，限制了其在临床上的进一步推进。鉴于AIE类荧光分子的独特优点，制备具有AIE特性的生物表面活性剂作为载药载体，将会克服传统表面活性剂药物载药难以追踪等缺陷，实现诊疗一体化。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种AIE分子标记的生物表面活性剂及其制备方法。本发明利用胆酸分子(CA)偶合具有聚集诱导发光(AIE)性质的四苯基乙烯(TPE)衍生物，得到胆酸-四苯基乙烯偶合物CA-TPE。
本发明还提供一种AIE分子标记的生物表面活性剂载药胶束及其制备方法。
本发明还提供上述AIE分子标记的生物表面活性剂载药胶束在生物医药领域的应用，特别在药物输送方面的应用。
本发明采用以下技术方案实现：
一种AIE分子标记的生物表面活性剂，所述生物表面活性剂为胆酸-四苯基乙烯偶合物CA-TPE，CA-TPE的结构为：
其中：TPE-NH2为四苯基乙烯衍生物；CA为胆酸。
一种AIE分子标记的生物表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
首先将胆酸CA溶于有机溶剂中，使其完全溶解，得到CA溶液；然后将催化剂加入CA溶液中，活化一段时间后，加入四苯基乙烯衍生物TPE-NH2进行反应，经过搅拌、沉淀、干燥等操作后，得到CA-TPE。
优选地，有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺DMF；催化剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺EDC和1-羟基苯并三唑HOBt；活化时间为30分钟；反应的温度为室温；反应的时间为24～48小时；沉淀的沉淀剂为去离子水；干燥为冷冻干燥。
优选地，胆酸CA与四苯基乙烯衍生物TPE-NH2的摩尔比为1：(0.05～0.1)；CA与EDC的摩尔比为1:(0.1～0.2)。
一种AIE分子标记的生物表面活性剂载药胶束的制备方法，包括以下步骤：
将疏水性抗肿瘤药物包埋于胆酸CA和胆酸-四苯基乙烯偶合物CA-TPE的混合溶液中形成胶束，得到AIE分子标记的生物表面活性剂载药胶束。
优选地，一种AIE分子标记的生物表面活性剂载药胶束的制备方法，具体包括：
首先将疏水性抗肿瘤药物、胆酸CA和胆酸-四苯基乙烯偶合物CA-TPE溶于有机溶剂中，获得混合溶液；然后将混合溶液滴入水中搅拌、透析、干燥，得到AIE分子标记的生物表面活性剂载药胶束。
优选地，疏水性抗肿瘤药物为阿霉素、紫杉醇或喜树碱中的一种。
有机溶剂为二甲基亚砜DMSO，疏水性抗肿瘤药物在有机溶剂中的浓度为1～5mg/mL；搅拌的转速为400～600rpm，搅拌的时间为1～2小时；透析的时间为24～36小时；干燥为冷冻干燥。
本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：
(1)本发明基于生物表面活性剂胆酸体系，制备方法合成路线简单，反应条件温和，操作方便。
(2)本发明采用天然分子胆酸为主要原料，生物相容性好，所制备出的载药胶束粒径处于20-200nm以内，处于被动靶向肿瘤细胞的最佳范围。
(3)本发明制备的生物表面活性剂载药胶束，体系稳定，能负载大多数疏水性抗癌药物如阿霉素、紫杉醇、喜树碱等，具有较好的药物包载能力。
(4)本发明在胆酸分子上接枝四苯基乙烯衍生物，具有聚集诱导发光(AIE)性质，可实现载体和药物的可视化，有利于诊疗一体化。
(5)本发明的生物表面活性剂载药胶束药物包封率高。
附图说明
图1为本发明一个实施例中胆酸-四苯基乙烯偶合物CA-TPE的结构图；
图2为实施例1所得生物表面活性剂的核磁谱图；
图3为实施例1所得生物表面活性剂载药胶束在水中的粒径分布图(DLS)；
图4为实施例1所得生物表面活性剂在去离子水中的荧光强度图；
图5为实施例1所得生物表面活性剂载药胶束的药物缓释曲线；
图6为激光共聚焦表征细胞内药物荧光强度图，检测A375细胞在与实施例1所得生物表面活性剂载药胶束共培养2小时和4小时后分别对药物的摄取情况。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施进行说明，但本发明的实施方式不限于此。
一种AIE分子标记的生物表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
在催化剂的作用下，将胆酸(CA)和四苯基乙烯衍生物(TPE-NH2)进行均相酰化反应，沉淀、干燥后即得胆酸-四苯基乙烯偶合物(CA-TPE)，CA-TPE的结构如图1所示。
其中：胆酸-四苯基乙烯偶合物(CA-TPE)是利用胆酸分子的羧基与TPE分子末端的氨基进行酰化反应。
所述反应在有机溶剂中进行，催化剂优选为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)和1-羟基苯并三唑(HOBt)，所述反应活化时间优选为30分钟；
CA-TPE的具体制备步骤为：将胆酸(CA)溶于有机溶剂中，使其完全溶解，随后将催化剂加入上述溶液中，活化一段时间后，加入TPE-NH2进行反应，经过搅拌、沉淀、干燥等操作后，得到CA-TPE。
其中：有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，催化剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)和1-羟基苯并三唑(HOBt)，活化时间为30分钟，反应的温度为室温，反应的时间为24～48小时；所用沉淀剂为去离子水；干燥为冷冻干燥。
CA与TPE-NH2的摩尔比优选为1:(0.05～0.1)。
CA与EDC的摩尔比优选为1:(0.1～0.2)。
一种AIE分子标记的生物表面活性剂载药胶束的制备方法，包括：将疏水性抗肿瘤药物包埋于CA和CA-TPE的混合溶液中形成胶束，得到胆酸类生物表面活性剂载药胶束。
具体制备步骤包括：首先将疏水性抗肿瘤药物与胆酸CA和胆酸-四苯基乙烯偶合物CA-TPE溶于有机溶剂中，获得混合溶液；然后将混合溶液滴入水中搅拌、透析、干燥，得到胆酸类载药胶束。
其中：有机溶剂为二甲基亚砜(DMSO)，疏水性药物在有机溶剂中的浓度为1～5mg/mL；搅拌的转速为400～600rpm，搅拌的时间为1～2小时；透析的时间为24～36小时，透析的截留分子量MWCO为1000；干燥为冷冻干燥。
疏水性抗肿瘤药物为阿霉素、紫杉醇及喜树碱，优选为阿霉素。
疏水性抗肿瘤药物为阿霉素时，阿霉素以盐酸盐阿霉素形式使用，在使用前需去盐处理，即在有机溶剂中，将盐酸阿霉素与三乙胺反应，去盐；盐酸阿霉素与三乙胺的摩尔比优选为1:(2～3)。
本发明载药胶束首先以胆酸(CA)为主链，利用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)和1-羟基苯并三唑(HOBt)作为缩合剂，然后与带有氨基的四苯基乙烯分子反应制备得到CA-TPE；最后将疏水性抗肿瘤药物与上述反应物混合，利用亲疏水自组装作用负载疏水性抗肿瘤药物，形成载药胶束。
下面通过几个具体的实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
(1)制备CA-TPE：将CA(400mg，0.98mmol)溶于5mL DMF中，搅拌，直至完全溶解，加入EDC(19.17mg，0.1mmol)和HOBt(13.5mg，0.1mmol)作为缩合剂，活化30分钟，随后加入TPE-NH2(17mg，0.05mmol)，室温下反应24小时，在去离子水中沉淀，冻干即得CA-TPE。
(2)制备载药胶束：将4.5mg盐酸阿霉素溶于800μL DMSO，加入三乙胺去盐，再加入16mg CA和29mg制备的CA-TPE混合物搅拌溶解。将上述混合溶液逐滴滴加到12mL去离子水中，搅拌(转速600rpm)1.5小时，置于透析袋中透析24小时(MWCO:1000)，冷冻干燥，得载药胶束。
对本实例制备的CA-TPE进行核磁测试，结果见图2。核磁图中化学位移在0到2和7到8位置附近的核磁峰分别代表产物a，b的位置，表明产物制备成功。
对本实例制备的载药胶束进行DLS表征，结果见图3。该结果表明本实例制备的载药胶束具有良好的分散性，其粒径处于20-200nm以内。
对本实例制备的CA-TPE进行荧光强度表征，结果见图4。该结果表明本实例制备的CA-TPE具有较强的荧光，具有AIE性质。
对本实例制备的生物表面活性剂载药胶束进行药物缓释曲线表征，结果见图5。该结果表明本实例制备的载药胶束可以负载阿霉素、紫杉醇及喜树碱等疏水性药物，其累计释放量接近80％。
对本实例制备的生物表面活性剂载药胶束在生物医药领域的应用(即对药物的原位示踪性能)进行激光共聚焦表征，选取小鼠乳腺癌细胞(A375cells)进行实验，将A375细胞以2×105细胞/孔的密度接种在激光共聚焦培养皿中，在5％CO2、37℃条件下培养24小时，弃培养基，分别加入含载药胶束的无血清培养基溶液(DOX浓度均为5.25mg/L)，分别继续培养2小时和4小时后除去培养基，随后采用磷酸盐缓冲液润洗细胞三次。用于激光共聚焦显微镜观察。其中阿霉素(DOX)在488nm下呈现红色荧光，CA-TPE在405nm下呈现蓝色荧光。细胞内药物荧光强度结果见图6，可以看出载药胶束与A375细胞共培养后，在波长488nm和405nm下均发出强烈荧光，表明本实例制备的生物表面活性剂载药胶束能对药物进行原位示踪，实现诊疗一体化。
实施例2
(1)制备CA-TPE：将CA(400mg，0.98mmol)溶于5mL DMF中，搅拌，直至完全溶解，加入EDC(19.17mg，0.1mmol)和HOBt(13.5mg，0.1mmol)作为缩合剂，活化30分钟，随后加入TPE-NH2(17mg，0.05mmol)，室温下反应24小时，水中沉淀，冻干即得CA-TPE。
(2)制备载药胶束：将9mg盐酸阿霉素溶于800μL DMSO，加入三乙胺去盐，再加入16mg CA和29mg制备的CA-TPE混合物搅拌溶解。将上述混合溶液逐滴滴加到12mL去离子水中，搅拌(转速600rpm)1.5小时，置于透析袋中透析24小时(MWCO:1000)，冷冻干燥，得载药胶束。
实施例3
(1)制备CA-TPE：将CA(400mg，0.98mmol)溶于5mL DMF中，搅拌，直至完全溶解，加入EDC(38mg，0.2mmol)和HOBt(27mg，0.2mmol)作为缩合剂，活化30分钟，随后加入TPE-NH2(35mg，0.1mmol)，室温下反应24小时，水中沉淀，冻干即得CA-TPE。
(2)制备载药胶束：将4.5mg盐酸阿霉素溶于800μL DMSO，加入三乙胺去盐，再加入16mg CA和29mg制备的CA-TPE搅拌溶解。将上述混合溶液逐滴滴加到12mL去离子水中，搅拌(转速600rpm)1.5小时，置于透析袋中透析24小时(MWCO:1000)，冷冻干燥，得载药胶束。
实施例4
(1)制备CA-TPE：将CA(400mg，0.98mmol)溶于5mL DMF中，搅拌，直至完全溶解，加入EDC(38mg，0.2mmol)和HOBt(27mg，0.2mmol)作为缩合剂，活化30分钟，随后加入TPE-NH2(35mg，0.1mmol)，室温下反应24小时，水中沉淀，冻干即得CA-TPE。
(2)制备载药胶束：将9mg盐酸阿霉素溶于800μL DMSO，加入三乙胺去盐，再加入16mg CA和29mg制备的CA-TPE搅拌溶解。将上述混合溶液逐滴滴加到12mL去离子水中，搅拌(转速600rpm)1.5小时，置于透析袋中透析24小时(MWCO:1000)，冷冻干燥，得载药胶束。
实施例5
(1)制备CA-TPE：将CA(400mg，0.98mmol)溶于5mL DMF中，搅拌，直至完全溶解，加入EDC(28.7mg，0.15mmol)和HOBt(20.3mg，0.15mmol)作为缩合剂，活化30分钟，随后加入TPE-NH2(17mg，0.05mmol)，室温下反应24小时，水中沉淀，冻干即得CA-TPE。
(2)制备载药胶束：将9mg盐酸阿霉素溶于800μL DMSO，加入三乙胺去盐，再加入16mg CA和29mg制备的CA-TPE搅拌溶解。将上述混合溶液逐滴滴加到12mL去离子水中，搅拌(转速600rpm)1.5小时，置于透析袋中透析24小时(MWCO:1000)，冷冻干燥，得载药胶束。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种AIE分子标记的生物表面活性剂，其特征在于，所述生物表面活性剂为胆酸-四苯基乙烯偶合物CA-TPE，CA-TPE的结构为：
其中：TPE-NH2为四苯基乙烯衍生物；CA为胆酸。
2.一种AIE分子标记的生物表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先将胆酸CA溶于有机溶剂中，使其完全溶解，得到CA溶液；然后将催化剂加入CA溶液中，活化一段时间后，加入四苯基乙烯衍生物TPE-NH2进行反应，经过搅拌、沉淀、干燥等操作后，得到CA-TPE。
3.根据权利要求2所述的生物表面活性剂的制备方法，其特征在于，有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺DMF；催化剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺EDC和1-羟基苯并三唑HOBt；活化时间为30分钟；反应的温度为室温；反应的时间为24～48小时；沉淀的沉淀剂为去离子水；干燥为冷冻干燥。
4.根据权利要求2所述的生物表面活性剂的制备方法，其特征在于，胆酸CA与四苯基乙烯衍生物TPE-NH2的摩尔比为1：(0.05～0.1)；CA与EDC的摩尔比为1:(0.1～0.2)。
5.一种由权利要求2～4中任一项所述制备方法得到的AIE分子标记的生物表面活性剂。
6.一种AIE分子标记的生物表面活性剂载药胶束的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将疏水性抗肿瘤药物包埋于胆酸CA和胆酸-四苯基乙烯偶合物CA-TPE的混合溶液中形成胶束，得到AIE分子标记的生物表面活性剂载药胶束。
7.根据权利要求6所述的生物表面活性剂载药胶束的制备方法，其特征在于，具体包括：
首先将疏水性抗肿瘤药物、胆酸CA和胆酸-四苯基乙烯偶合物CA-TPE溶于有机溶剂中，获得混合溶液；然后将混合溶液滴入水中搅拌、透析、干燥，得到AIE分子标记的生物表面活性剂载药胶束。
8.根据权利要求7所述的生物表面活性剂载药胶束的制备方法，其特征在于：
疏水性抗肿瘤药物为阿霉素、紫杉醇或喜树碱中的一种；
有机溶剂为二甲基亚砜DMSO，疏水性抗肿瘤药物在有机溶剂中的浓度为1～5mg/mL；搅拌的转速为400～600rpm，搅拌的时间为1～2小时；透析的时间为24～36小时；干燥为冷冻干燥。
9.一种由权利要求6-8中任一项所述制备方法得到的AIE分子标记的生物表面活性剂载药胶束。
10.权利要求9所述AIE分子标记的生物表面活性剂载药胶束在生物医药领域中的应用。
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