CN111789962B - 一种具有pH敏感性及抗癌活性纳米粒的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有pH敏感性及抗癌活性纳米粒的制备方法,本发明目的在于针对现有技术的不足,提供一种生物相容性高、可生物降解、体系稳定、可以提高药效的药物的制备方法,即牛血清白蛋白‑肉桂醛衍生物纳米粒的制备方法。我们选择用牛血清白蛋白(BSA)共价接枝肉桂醛衍生物来制备纳米粒,制备得到的纳米粒是一种同时具备pH响应性和抗肿瘤活性的药物载体,利用BSA本身的空腔结构,使其进一步通过物理结合的方式结合抗肿瘤药物阿霉素,通过协同给药的复配作用,在降低阿霉素给药量的同时达到相应的癌细胞致死率,实现抗癌目的。且整个制备过程绿色无污染、可操作性强。

Description

一种具有pH敏感性及抗癌活性纳米粒的制备方法
技术领域
本发明涉及高分子化学、生物化学、药物制剂等技术领域,特别提供了一种具有pH敏感性及抗癌活性纳米粒的制备方法。
背景技术
现有的用来做药物载体的蛋白质有白蛋白、胶原蛋白、乳清蛋白等,从生物相容性、可降解性及细胞毒性的角度出发,常用的白蛋白包括人血清白蛋白(HSA)和牛血清白蛋白(BSA),但是HSA只能从健康的人体血液中获取,市场需求量大,供不应求,来源单一成本较高,而且人体血液较为复杂,存在着各种致病微生物的潜在威胁,所以我们选择结构相似、价格便宜且纯化度高的BSA来代替HSA。除这些优点外,BSA与HSA的同源性高达76%,有效降低了载体对人体活细胞的生理毒性,所以可以选择BSA作为载体。
牛血清白蛋白是牛血清中主要的成份,有着583个氨基酸残基,大量的活性位点,可以通过物理结合和化学结合的方式与具有药理活性的药物分子结合。物理结合包括疏水相互作用、氢键、范德华力和静电相互作用,化学结合是指将药物载体与现有药物通过共价键结合起来,与物理结合相比,化学结合更为牢固,所以可以选择化学结合的方式制备纳米粒。纳米粒是指粒径在1-1000nm的微粒,由高分子物质组成的骨架实体。纳米粒作为药物载体的优点包括:尺寸小,易被细胞吞噬,易穿过人体的生物屏障;比表面积大,载药率高。以牛血清白蛋白作为载体主要原料制备得到的纳米粒非常适合应用到给药系统中,因为它可以进行生物降解,降解成无毒性的物质,且当它与疏水性药物相结合后可扩大药物的使用范围。
肉桂醛从肉桂等植物体内提取,常被作为天然的防腐剂,现阶段发现肉桂醛除具有抗菌杀毒的活性之外还有潜在的抗恶性肿瘤作用。与现存较为常用的抗肿瘤药物紫杉醇相比,肉桂醛在正常细胞中毒性更低,是用作抗肿瘤化疗药物的更优选择。基于肉桂醛对光敏感且易被氧化的缺点,对其进行化学改性,在满足其能顺利发挥自身药理活性的同时,提高其稳定性。
因此,结合上述技术特征,获得一种同时具备pH响应性和抗肿瘤活性的药物载体成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术的不足,提供一种生物相容性高、可生物降解、体系稳定、可以提高药效的药物的制备方法,即牛血清白蛋白-肉桂醛衍生物纳米粒的制备方法,该纳米粒为同时具有pH敏感性及抗癌活性的纳米粒。
本发明的技术思路如下:
发明人研究发现癌细胞中具有特征性的pH偏酸性环境,针对这种环境,在对肉桂醛修饰改性时,选择能在相应酸性环境自发断裂的共价键对其进行修饰,赋予肉桂醛pH智能响应性。将肉桂醛和氨茴酰肼反应,产生腙键,即使肉桂醛的醛基和氨茴酰肼的氨基生成碳氮双键。因为腙键在酸性环境和强碱性环境中不稳定,在中性环境中稳定,肿瘤细胞和正常的细胞相比处于弱酸环境,可以在病变部位使反应得到的产物分解,就是使产生的碳氮双键断开,达到释放活性组分肉桂醛的目的。
基于上述技术我们选择用牛血清白蛋白(BSA)共价接枝肉桂醛衍生物来制备纳米粒,制备得到的纳米粒是一种同时具备pH响应性和抗肿瘤活性的药物载体,利用BSA本身的空腔结构,使其进一步通过物理结合的方式结合抗肿瘤药物阿霉素,通过协同给药的复配作用,在降低阿霉素给药量的同时达到相应的癌细胞致死率,实现抗癌目的。
本发明所提供的具体技术方案如下:
一种具有pH敏感性及抗癌活性纳米粒,其原料组成按质量份计为:
Figure GDA0002657421370000021
活化剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS);所述EDC和NHS的质量比为5:1。
(1)肉桂醛衍生物(CAE)的制备
取组方量的氨茴酰肼于三颈烧瓶1中,加入组方量的无水乙醇,使氨茴酰肼充分溶解,升温至70℃加入肉桂醛,并滴加组方量的冰乙酸,持续反应8h。反应结束后,45℃旋蒸除去无水乙醇,用适量二氯甲烷洗涤固体沉淀,然后抽滤分离,重复三次,烘干后得到黄色粉末,即为肉桂醛衍生物,对其进行结构表征,得到相应的红外光谱图(附图1)、核磁共振氢谱图(附图2)和核磁共振碳谱图(附图3),并进行产物肉桂醛衍生物的pH敏感性测试(附图4),证明产物肉桂醛衍生物(CAE)已经被成功制备;
(2)BSA-CAE NPs的制备
取组方量的BSA于三颈烧瓶2中,然后加入组方量的PBS缓冲溶液,将三颈烧瓶2放在超声波萃取器1中,开启超声波萃取器1,60W搅拌10min使蛋白质充分分散,然后向其中加入组方量的EDC,搅拌至溶解,然后活化15min;取三颈烧瓶3于恒温槽中,在三颈烧瓶2和三颈烧瓶3中间连接一个蠕动泵1;取0.0085-0.03份(1)中的产物于三颈烧瓶4中,三颈烧瓶4放于超声波萃取器2中,加入无水乙醇,240W超声搅拌1min,使上述产物充分溶解,在三颈烧瓶3和三颈烧瓶4中间连接一个蠕动泵2;取组方量的NHS于烧杯中,加入10mL蒸馏水使其溶解;调节蠕动泵1和蠕动泵2的流速分别为20mL/h和10mL/h,然后开动蠕动泵1和蠕动泵2,使三颈烧瓶2和三颈烧瓶4中的溶液缓慢滴加到三颈烧瓶3中,至三颈烧瓶2和三颈烧瓶4中的溶液全部泵入三颈烧瓶3后,关闭蠕动泵1和蠕动泵2,同时手动滴加备于烧杯中的NHS溶液于三颈烧瓶3中,恒温条件下持续搅拌2h,然后停止反应,将溶液于4000r/min下离心30min,分离上清液,将其冻干,得到BSA-CAE NPs,对其进行形貌表征,透射电子显微镜测试(如附图5a所示)及原子力显微镜测试(如附图6所示)。为了测定其PH敏感性,通过透析法在不同PH环境下对制得的BSA-CAE NPs进行释放CAE实验,制得CAE释放曲线(如附图7所示);
(3)具有pH敏感性及双重抗癌活性纳米粒的获得
取步骤(2)制得的BSA-CAE NPs0.01-0.05份,溶于蒸馏水中,加入组方量的阿霉素Dox,室温下搅拌24h,产物离心后,通过紫外分光光度法依据朗伯比尔定律检测沉淀中Dox的含量,上层清液经冷冻干燥得到负载Dox的具有pH敏感性及双重抗癌活性纳米粒BSA-CAE-Dox NPs。将制得的BSA-CAE-Dox NPs置于pH4.5的缓冲溶液中,通过透析法绘制Dox的释放曲线(如附图8所示)。
为了实现上述目的,本发明所采取的技术方案为:
所述步骤(1)中氨茴酰肼和肉桂醛的反应新生成腙键,生成的腙键具有pH敏感性,在酸性环境中能够断开,释放肉桂醛使其能发挥抗恶性肿瘤的药物活性;同时本申请中加入了阿霉素,阿霉素本身作为一种化疗药物对人体正常细胞的毒性较大,以制备得到的BSA-CAE NPs作为载体通过物理结合方式进一步负载阿霉素,与单纯使用BSA为载体制备的阿霉素纳米粒相比,可以在降低阿霉素负载量的同时,达到相应的药效,降低对于正常细胞的毒性,发挥协同作用,达到双重抗癌活性的目的。
所述步骤(1)中的反应时间和温度是为了使氨茴酰肼和肉桂醛充分反应,提高产率。
所述步骤(1)中加入的冰乙酸是为了起到催化的作用,能够使反应更好的进行。
所述步骤(2)中BSA充分分散的原因是在超声条件下使蛋白质在水中更好的舒展开,使活性位点暴露,使肉桂醛衍生物和BSA的结合位点增多。
所述步骤(2)中PBS缓冲液和无水乙醇的体积比为6:1。
所述步骤(2)中加入BSA的质量与中加入的步骤(1)制得的肉桂醛衍生物(CAE)的质量比为24:1。
所述步骤(2)中的活化剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS);两者以5:1的质量比联用,该活化剂可以在肉桂醛衍生物与BSA上羧基基团反应的过程中,建立中间体,为肉桂醛衍生物与BSA更好地进行反应提供了条件。
所述步骤(2)中选择超声波萃取器作为反应装置,将反应物预先溶于对应的溶液中,在超声环境中使其充分溶解,与简单溶解相比,超声波的加入使蛋白质在溶解过程中分子结构产生空隙,使在无水乙醇中充分溶解的CAE,更易与蛋白质活性位点发生化学反应。用蠕动泵将各个三颈烧瓶相连,与滴加及常见的一锅煮相比,蠕动泵具有单向循环加料的优点,在蠕动泵的动力作用下,对流速及流量进行控制,可以有效的降低纳米粒的团聚,从而得到尺寸均匀分散性良好的纳米粒产物,提供更加稳定的反应条件。
综上所述,上述制备方法得到的BSA-CAE NPs具有pH敏感性、抗恶性肿瘤活性及良好的生物相容性。该材料不仅本身拥有较强的潜在抗恶性肿瘤作用,而且可作为药物载体负载其他具有药用价值的有效成分,达到协同给药双重药效的目的。整个制备过程绿色无污染、可操作性强。
附图说明
图1为实施例1中CAE的红外光谱图;
图2为实施例1中CAE的核磁共振氢谱图;
图3为实施例1中CAE的核磁共振碳谱图;
图4为实施例1中CAE的pH敏感性测试图;
图5a为实施例1中制备的纳米粒的透射电镜图,图5b为实施例2中制备的纳米粒的透射电镜图,图5c为实施例3中制备的纳米粒的透射电镜图;
图6为实施例1中制备的纳米粒的原子力显微镜图;
图7为实施例1中制备的纳米粒中肉桂醛积累释放与时间的关系图;
图8为实施例1中制备的具有pH敏感性和双重抗癌活性纳米粒对阿霉素的释放曲线;
图9为实施例1中最终得到的具有pH敏感性和双重抗癌活性纳米粒与单纯使用BSA作为载体直接负载阿霉素得到的纳米粒的宫颈癌细胞致死率对比图。
具体实施方式
以下结合具体实施例,对本发明做进一步说明。应理解,以下实施例仅用于说明本发明,而非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种纳米粒,由按质量份计的下述组分组成:
Figure GDA0002657421370000051
Figure GDA0002657421370000061
本发明所述的具有pH敏感性及抗癌活性纳米粒的制备方法,包括以下步骤:
(1)肉桂醛衍生物的制备
取0.5份氨茴酰肼于三颈烧瓶1中,加入47份无水乙醇,使氨茴酰肼充分溶解,升温至70℃加入0.6份肉桂醛,2滴冰乙酸,持续反应8h。反应结束后,45℃旋蒸除去无水乙醇,用适量二氯甲烷洗涤固体沉淀,然后抽滤分离,重复三次,烘干后得到黄色粉末。对得到的粉末进行相关测试,得到红外光谱图(附图1)、核磁共振氢谱图(附图2)和核磁共振碳谱图(附图3),及pH敏感性测试(附图4),从图1中可见制备得到的产物在1640处出现C=N新宽峰,且-NH2的伸缩振动峰从3150迁移至3350处。图2中分析可知8.2ppm处的峰归属于腙键N=C中C上的H,6.3ppm上的峰归属于苯环侧链-NH2,11.5ppm处的峰归属于酰胺键中N上的H,对应图3可见位移值位于148ppm处峰归属于C=N中的C,经过上述测试分析,确定目标产物肉桂醛衍生物的成功制备。在pH敏感性测试中,如图4所示,在不同的pH条件下样品溶液表现出不同的颜色,在pH为4-5的弱酸性环境及pH为10-11的强碱性条件下,溶液由无色变为黄色。
(2)BSA-CAE NPs的制备
取0.2份BSA于三颈烧瓶2中,然后加入21份PBS缓冲溶液,将三颈烧瓶2放在超声波萃取器1中,以60W超声搅拌10min使蛋白质充分分散,然后向其中加入0.4份EDC,超声搅拌使其溶解,然后活化15min。取三颈烧瓶3于恒温槽中,在三颈烧瓶2和三颈烧瓶3中间连接一个蠕动泵1。取0.0085份(1)中的产物于三颈烧瓶4中,三颈烧瓶4放于超声波萃取器2中,加入26份无水乙醇,240W超声搅拌1min,使上述产物充分溶解,在三颈烧瓶3和三颈烧瓶4中间连接一个蠕动泵2。取0.08份NHS于烧杯中,加入蒸馏水使其溶解。调节蠕动泵1和蠕动泵2的流速分别为20mL/h和10mL/h,然后开动蠕动泵1和蠕动泵2,使三颈烧瓶2和三颈烧瓶4中的溶液缓慢滴加到三颈烧瓶3中,至三颈烧瓶2和三颈烧瓶4中的溶液全部泵入三颈烧瓶3后,关闭蠕动泵1和蠕动泵2,同时手动滴加NHS溶液于三颈烧瓶3中,恒温条件下持续搅拌2h,然后停止反应,将溶液于4000r/min下离心30min,分离上清液,将其冻干,得到BSA-CAE NPs。
(3)BSA-CAE-Dox NPs的制备
取步骤(2)制得的BSA-CAE NPs0.01份,溶于20份蒸馏水中,加入0.01份Dox,室温下搅拌24h,产物离心后,通过紫外分光反光度法检测沉淀中Dox的含量,上清液经冷冻干燥得到负载阿霉素后的具有pH敏感性及双重抗癌活性的纳米粒BSA-CAE-Dox NPs。
实施例2
一种纳米粒,由按质量份计的下述组分组成:
Figure GDA0002657421370000071
本发明所述的具有pH敏感性及抗癌活性纳米粒的制备方法,包括以下步骤:
(1)肉桂醛衍生物的制备
取2份氨茴酰肼于三颈烧瓶1中,加入50份无水乙醇,使氨茴酰肼充分溶解,升温至70℃加入1份肉桂醛,2滴冰乙酸,持续反应8h。反应结束后,45℃旋蒸除去无水乙醇,用适量二氯甲烷洗涤固体沉淀,然后抽滤分离,重复三次,烘干后得到黄色粉末;
(2)BSA-CAE NPs的制备
取0.3份BSA于三颈烧瓶2中,然后加入25份PBS缓冲溶液,将三颈烧瓶2放在超声波萃取器1中,加入0.15份表面活性剂十二烷基磺酸钠,60W搅拌10min使蛋白质充分分散,然后向其中加入0.4份EDC,搅拌使其溶解,然后活化15min。取三颈烧瓶3于恒温槽中,在三颈烧瓶2和三颈烧瓶3中间连接一个蠕动泵1。取0.02份(1)中的产物于三颈烧瓶4中,三颈烧瓶4放于超声波萃取器2中,加入30份无水乙醇,240W超声搅拌1min,使上述产物充分溶解,在三颈烧瓶3和三颈烧瓶4中间连接一个蠕动泵2。取0.08份NHS于烧杯中,加入蒸馏水使其溶解。调节蠕动泵1和蠕动泵2的流速分别为20mL/h和10mL/h,然后开动蠕动泵1和蠕动泵2,使三颈烧瓶2和三颈烧瓶4中的溶液缓慢滴加到三颈烧瓶3中。至三颈烧瓶2和三颈烧瓶4中的溶液全部泵入三颈烧瓶3后,关闭蠕动泵1和蠕动泵2,同时手动滴加NHS溶液于三颈烧瓶3中,恒温条件下持续搅拌2h,然后停止反应,将溶液于4000r/min下离心30min,分离上清液,将其冻干,得到BSA-CAE NPs。
(3)BSA-CAE-Dox NPs的制备
取步骤(2)制得的BSA-CAE NPs0.01份,溶于20份蒸馏水中,加入0.01份阿霉素,室温下搅拌24h,产物离心后,通过紫外分光反光度法检测沉淀中Dox的含量,上清液经冷冻干燥得到负载阿霉素后的具有pH敏感性及双重抗癌活性的纳米粒BSA-CAE-Dox NPs。
实施例3
一种纳米粒,由按质量份计的下述组分组成:
Figure GDA0002657421370000081
本发明所述的具有pH敏感性及抗癌活性纳米粒的制备方法,包括以下步骤:
(1)肉桂醛衍生物的制备
取3份氨茴酰肼于三颈烧瓶1中,加入72份无水乙醇,使氨茴酰肼充分溶解,升温至70℃加入4份肉桂醛,2滴冰乙酸,持续反应8h。反应结束后,45℃旋蒸除去无水乙醇,用适量二氯甲烷洗涤固体沉淀,然后抽滤分离,重复三次,烘干后得到黄色粉末;
(2)BSA-CAE NPs的制备
取0.3份BSA于三颈烧瓶2中,然后加入23份PBS缓冲溶液,将三颈烧瓶2放在超声波萃取器1中,搅拌10min使蛋白质充分分散,然后向其中加入0.75份EDC,搅拌使其溶解,然后活化15min。取三颈烧瓶3于恒温槽中,在三颈烧瓶2和三颈烧瓶3中间连接一个蠕动泵1。取0.03份(1)中的产物于三颈烧瓶4中,三颈烧瓶4放于超声波萃取器2中,加入28份无水乙醇,240W超声搅拌1min,使上述产物充分溶解,在三颈烧瓶3和三颈烧瓶4中间连接一个蠕动泵2。取0.15份NHS于烧杯中,加入蒸馏水使其溶解。调节蠕动泵1和蠕动泵2的流速分别为20mL/h和10mL/h,然后开动蠕动泵1和蠕动泵2,使三颈烧瓶2和三颈烧瓶4中的溶液缓慢滴加到三颈烧瓶3中。至三颈烧瓶2和三颈烧瓶4中的溶液全部泵入三颈烧瓶3后,关闭蠕动泵1和蠕动泵2,同时手动滴加NHS溶液于三颈烧瓶3中,恒温条件下持续搅拌2h,然后停止反应,将溶液于4000r/min下离心30min,分离上清液,将其冻干,得到BSA-CAE NPs。
(3)BSA-CAE-Dox NPs的制备
取步骤(2)制得的BSA-CAE NPs0.01份,溶于20份蒸馏水中,加入0.01份Dox,室温下搅拌24h,产物离心后,通过紫外分光反光度法检测沉淀中Dox的含量,上清液经冷冻干燥得到负载阿霉素后的具有pH敏感性及双重抗癌活性的纳米粒BSA-CAE-Dox NPs。
实施例4
一种纳米粒,由按质量份计的下述组分组成:
Figure GDA0002657421370000091
Figure GDA0002657421370000101
本发明所述的具有pH敏感性及抗癌活性纳米粒的制备方法,包括以下步骤:
(1)肉桂醛衍生物的制备
取0.5份氨茴酰肼于三颈烧瓶1中,加入47份无水乙醇,使氨茴酰肼充分溶解,升温至70℃加入0.6份肉桂醛,2滴冰乙酸,持续反应8h。反应结束后,45℃旋蒸除去无水乙醇,用适量二氯甲烷洗涤固体沉淀,然后抽滤分离,重复三次,烘干后得到黄色粉末。
(2)BSA-CAE NPs的制备
取0.2份BSA于三颈烧瓶2中,然后加入21份PBS缓冲溶液,将三颈烧瓶2放在超声波萃取器1中,以60W超声搅拌10min使蛋白质充分分散,然后向其中加入0.4份EDC,超声搅拌使其溶解,然后活化15min。取三颈烧瓶3于恒温槽中,在三颈烧瓶2和三颈烧瓶3中间连接一个蠕动泵1。取0.0085份(1)中的产物于三颈烧瓶4中,三颈烧瓶4放于超声波萃取器2中,加入26份无水乙醇,240W超声搅拌1min,使上述产物充分溶解,在三颈烧瓶3和三颈烧瓶4中间连接一个蠕动泵2。取0.08份NHS于烧杯中,加入蒸馏水使其溶解。调节蠕动泵1和蠕动泵2的流速分别为20mL/h和10mL/h,然后开动蠕动泵1和蠕动泵2,使三颈烧瓶2和三颈烧瓶4中的溶液缓慢滴加到三颈烧瓶3中,至三颈烧瓶2和三颈烧瓶4中的溶液全部泵入三颈烧瓶3后,关闭蠕动泵1和蠕动泵2,同时手动滴加NHS溶液于三颈烧瓶3中,恒温条件下持续搅拌2h,然后停止反应,将溶液于4000r/min下离心30min,分离上清液,将其冻干,得到BSA-CAE NPs。
(3)BSA-CAE-Dox NPs的制备
取步骤(2)制得的BSA-CAE NPs0.01份,溶于20份蒸馏水中,加入0.01份Dox,室温下搅拌24h,产物离心后,通过紫外分光反光度法检测沉淀中阿霉素的含量,上清液经冷冻干燥得到负载阿霉素后的具有pH敏感性及双重抗癌活性的纳米粒BSA-CAE-Dox NPs。
实验例
普通纳米粒与本发明制备的pH敏感型纳米粒按下列标准测试:纳米粒尺寸、肉桂醛的释放曲线、载药能力。
1、纳米粒尺寸
分别取实施例1、实施例2、实施例3得到的纳米粒溶于pH7.4的PBS缓冲溶液,通过透射电镜分析其形貌(附图5),通过Digimizer软件分析,三个实施例得到的纳米粒粒径实施例1的平均粒径最小,为150nm,PDI值为0.51,粒径分散最为均匀,实施例2与实施例3得到的产物形貌均不清晰且聚集较多。实施例1和实施例2、实施例3相比得到的产物更容易通过癌细胞特征性EPR效应进入细胞中,因此实施例1为最优方案。对最优方案得到的纳米粒进行原子力显微镜观察(附图6),进一步验证其粒径为151nm,且分布较为均匀。
2、BSA-CAE NPs中肉桂醛的释放曲线
取实施例1制得的BSA-CAE NPs 10mg,分为四份溶于水中,取5mg胰蛋白酶将蛋白质酶解后,用1M盐酸溶液依次调节pH至7.4、5.5、5.0、4.5,分别装入截留量1000Mw的透析袋中,于37℃下,通过透析法测定肉桂醛的释放率。以20-40min为时间间隔从释放体系中取出4mL溶液进行紫外分光光度法分析。由附图7可知,在pH7.4和pH5.5的条件下,肉桂醛基本不释放,在pH5.0和pH4.5的条件下,二者的肉桂醛累积释放随着时间的累积而不断增加,在时间到3.3h时,肉桂醛的累积释放趋于稳定,分别达到61%和82%,然后较为缓慢的增加。在pH4.5的条件下,时间为1.6h和3.3h时药物分别释放60%和82%。由此可见,在纳米粒到达靶向位置实体瘤组织后,形成的腙键在酸性环境中不稳定,容易断开,使肉桂醛释放出来,而腙键在中性和弱碱性环境中较稳定,不容易断开,肉桂醛释放不出来,从而实现pH敏感性释药。
3、BSA-CAE NPs的协同给药能力
选择最近被发现的抗肿瘤药物Dox作为模型药物,因为Dox的水溶性差,直接使用的生物利用度低,所以需要水溶性好的载体配合使之达到理想的药效。取实施例1制得的BSA-CAE NPs 10mg,溶于20mL蒸馏水中,加入10mg Dox,室温下搅拌24h,产物离心后,通过紫外分光反光度法检测沉淀中Dox的浓度,上清液经冷冻干燥得到负载Dox的纳米粒药物载体BSA-CAE-Dox NPs,经计算得到载药率为20.9%,在室温条件下通过透析法进行释药,将一定量的BSA-CAE-Dox NPs溶于pH4.5的吗啉乙磺酸溶液中,装入截留量1000Mw的透析袋中,于37℃下,通过透析法测定在模拟生理环境下阿霉素的释放率,得到对应的释放曲线,如图8所示,当释药时间达到200min时,Dox的释放率逐渐趋于稳定值80%。
4、BSA-CAE NPs的抗肿瘤活性
取实施例1制得的BSA-CAE-Dox NPs和BSA-CAE NPs、上述3制得的BSA-Dox NPs及CA、Dox进行细胞毒性实验,在CO2培养箱中于六孔板中培养Hela细胞,取相同量的五种样品溶于10mL蒸馏水中,设置一定的浓度梯度,向六孔板加入样品,设置一组空白对照组,通过MTT实验测定不同样品的细胞抑制率(附图9),如图所示,BSA-CAE-Dox NPs对Hela细胞的抑制率达到百分之七十,单纯BSA负载Dox得到的BSA-Dox NPs对Hela细胞的抑制率仅有百分之四十,由此可见通过制备一种具有pH敏感性及抗癌活性纳米粒BSA-CAE NPs,并将其作为载体负载其他具有抗癌活性的药物,在同剂量下会大大提高其细胞抑制率,达到更好的治疗目的
以上实验例数据均为实施例1数据,其他实施例数据与实施例1数据相类似,因此比较例中的相应数据均为实施例1。
比较例
以BSA为主要原料,为了进一步提高制备得到纳米粒的载药能力,我们尝试了几种反应路线。
Figure GDA0002657421370000121
Figure GDA0002657421370000131
表1活化剂比较
通过上述结果我们得知EDC+NHS+BSA+肉桂醛衍生物时,等电点增大量最大,BSA上羧基的接枝率最高,共价结合肉桂醛衍生物的量最大。
我们又尝试了几种不同的天然蛋白质作为载体来制备纳米粒,得到结果如下:
水凝胶尺寸 载药率 溶解能力
BSA+肉桂醛衍生物 150-160nm 20.9% 极易溶
胶原蛋白+肉桂醛衍生物 180-190nm 17.6%
乳清蛋白+肉桂醛衍生物 200-220nm 15.2%
转铁蛋白+肉桂醛衍生物 210-240nm 11.5%
脂蛋白+肉桂醛衍生物 220-230nm 8.4% 易溶
表2肉桂醛接枝不同蛋白质组合比较
经过以上比对,我们得到本发明中采用的BSA制得的纳米粒的粒径最小,载药量最高,溶解性最好,具有明显的优点,可作为一种同时具有pH敏感性及抗癌活性纳米粒。
发明人又选取了集中现有技术中采用的药物载体进行比较,结果如下:
例1半乳糖介导姜黄素牛血清白蛋白纳米粒的制备及质量评价,2019.
例2叶黄素纳米粒原位凝胶滴眼剂的制备与体外评价,2018.
例3奥沙利铂白蛋白纳米粒的制备及其应用于结直肠癌腹腔化疗的研究,2018.
例4多西他赛牛血清白蛋白纳米粒的制备及体外评价,2017.
Figure GDA0002657421370000141
表3本发明与现有技术比较
通过以上对比,本发明相较于现有技术有更低的毒副作用,更小的粒径,更高的载药率以及更快的靶向释放效率,且通过共价键将肉桂醛衍生物和牛血清白蛋白连接起来,具有极强的稳定性,更加适合作为具有pH敏感性及抗癌活性纳米粒的原料。

Claims (4)

1.一种具有pH敏感性及抗癌活性纳米粒,其特征在于,其原料由按质量份计的下述组分组成:
Figure FDA0002998628250000011
活化剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺;两者的质量比为5:1;
其制备方法包括以下步骤:
(1)肉桂醛衍生物的制备
取组方量的氨茴酰肼于三颈烧瓶1中,加入组方量的无水乙醇,使氨茴酰肼充分溶解,升温至70℃加入肉桂醛,并滴加组方量的冰乙酸,持续反应8h;反应结束后,45℃旋蒸除去无水乙醇,用适量二氯甲烷洗涤固体沉淀,然后抽滤分离,重复三次,烘干后得到黄色粉末,即为肉桂醛衍生物;
(2)BSA-CAE NPs的制备
取组方量的BSA于三颈烧瓶2中,然后加入组方量的PBS缓冲溶液,将三颈烧瓶2放在超声波萃取器1中,开启超声波萃取器1,60W搅拌10min使蛋白质充分分散,然后向其中加入组方量的EDC,搅拌至溶解,然后活化15min;取三颈烧瓶3于恒温槽中,在三颈烧瓶2和三颈烧瓶3中间连接一个蠕动泵1;取0.0085-0.03份(1)中的产物于三颈烧瓶4中,三颈烧瓶4放于超声波萃取器2中,加入无水乙醇,240W超声搅拌1min,使上述产物充分溶解,在三颈烧瓶3和三颈烧瓶4中间连接一个蠕动泵2;取组方量的NHS于烧杯中,加入10mL蒸馏水使其溶解;调节蠕动泵1和蠕动泵2的流速分别为20mL/h和10mL/h,然后开动蠕动泵1和蠕动泵2,使三颈烧瓶2和三颈烧瓶4中的溶液缓慢滴加到三颈烧瓶3中,至三颈烧瓶2和三颈烧瓶4中的溶液全部泵入三颈烧瓶3后,关闭蠕动泵1和蠕动泵2,同时手动滴加备于烧杯中的NHS溶液于三颈烧瓶3中,恒温条件下持续搅拌2h,然后停止反应,将溶液于4000r/min下离心30min,分离上清液,将其冻干,得到BSA-CAE NPs;
(3)具有pH敏感性及双重抗癌活性纳米粒的获得
取步骤(2)制得的BSA-CAE NPs 0.01-0.05份,溶于蒸馏水中,加入组方量的阿霉素Dox,室温下搅拌24h,产物离心后,通过紫外分光光度法依据朗伯比尔定律检测沉淀中Dox的含量,上层清液经冷冻干燥得到负载Dox的具有pH敏感性及双重抗癌活性纳米粒BSA-CAE-Dox NPs。
2.权利要求1所述的pH敏感性及抗癌活性纳米粒的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)肉桂醛衍生物的制备
取组方量的氨茴酰肼于三颈烧瓶1中,加入组方量的无水乙醇,使氨茴酰肼充分溶解,升温至70℃加入肉桂醛,并滴加组方量的冰乙酸,持续反应8h;反应结束后,45℃旋蒸除去无水乙醇,用适量二氯甲烷洗涤固体沉淀,然后抽滤分离,重复三次,烘干后得到黄色粉末,即为肉桂醛衍生物;
(2)BSA-CAE NPs的制备
取组方量的BSA于三颈烧瓶2中,然后加入组方量的PBS缓冲溶液,将三颈烧瓶2放在超声波萃取器1中,开启超声波萃取器1,60W搅拌10min使蛋白质充分分散,然后向其中加入组方量的EDC,搅拌至溶解,然后活化15min;取三颈烧瓶3于恒温槽中,在三颈烧瓶2和三颈烧瓶3中间连接一个蠕动泵1;取0.0085-0.03份(1)中的产物于三颈烧瓶4中,三颈烧瓶4放于超声波萃取器2中,加入无水乙醇,240W超声搅拌1min,使上述产物充分溶解,在三颈烧瓶3和三颈烧瓶4中间连接一个蠕动泵2;取组方量的NHS于烧杯中,加入10mL蒸馏水使其溶解;调节蠕动泵1和蠕动泵2的流速分别为20mL/h和10mL/h,然后开动蠕动泵1和蠕动泵2,使三颈烧瓶2和三颈烧瓶4中的溶液缓慢滴加到三颈烧瓶3中,至三颈烧瓶2和三颈烧瓶4中的溶液全部泵入三颈烧瓶3后,关闭蠕动泵1和蠕动泵2,同时手动滴加备于烧杯中的NHS溶液于三颈烧瓶3中,恒温条件下持续搅拌2h,然后停止反应,将溶液于4000r/min下离心30min,分离上清液,将其冻干,得到BSA-CAE NPs;
(3)具有pH敏感性及双重抗癌活性纳米粒的获得
取步骤(2)制得的BSA-CAE NPs 0.01-0.05份,溶于蒸馏水中,加入组方量的阿霉素Dox,室温下搅拌24h,产物离心后,通过紫外分光光度法依据朗伯比尔定律检测沉淀中Dox的含量,上层清液经冷冻干燥得到负载Dox的具有pH敏感性及双重抗癌活性纳米粒BSA-CAE-Dox NPs。
3.根据权利要求2所述的pH敏感性及抗癌活性纳米粒的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中PBS缓冲液和无水乙醇的体积比为6:1。
4.根据权利要求3所述的pH敏感性及抗癌活性纳米粒的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)加入BSA的质量与加入的步骤(1)制得的肉桂醛衍生物(CAE)的质量比为24:1。
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