CN112076159A - 具有不对称膜结构的载药聚合物囊泡及制备方法与在制备治疗急性髓系白血病药物中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了具有不对称膜结构的载药聚合物囊泡及制备方法与在制备治疗急性髓系白血病药物中的应用。将带有聚天冬氨酸PAsp的两亲性三嵌段聚合物、靶向两亲性嵌段聚合物和小分子药物共同组装，制备得到靶向具有不对称膜结构的载小分子药物聚合物囊泡。本发明的载药聚合物囊泡拥有许多独特的优点，包括尺寸小、制备简单可控、可逆交联、体内稳定、靶向递送、细胞内药物富集浓度高、还原敏感、高效杀伤肿瘤细胞、肿瘤生长抑制效果显著等，尤其是本发明载药囊泡无论针对急性髓系白血病细胞株还是病人细胞，都具有有效的抑制。因此，该聚合物囊泡有望成为简单且集多功能于一身的纳米平台，用于高效及特异性靶向递送药物至肿瘤细胞。
Description
技术领域
本发明属于聚合物纳米药物技术领域，具体涉及可逆交联可降解的载小分子药聚合物囊泡及其制备方法与在急性髓系白血病靶向治疗中的应用。
背景技术
急性髓系白血病是一种常发的血液病，在所有白血病中约占1/3，其典型特征是髓系细胞的异常增殖和分化。如果不能及时发现和治疗，急性髓系白血病会诱发严重的急性骨髓衰竭的症状，导致病人在几周或者几个月内死亡。2018年，全球有437,033例新发病例，309,006例死亡病例。因此，白血病的治疗面临很严峻的形势。在过去的30年里，急性髓系白血病的标准治疗方案并没有长足发展，一直是阿糖胞苷和柔红霉素（7+3）联合治疗方案，治疗效果也差强人意，5年生存率约27%，复发率超过60%。因此寻求新的治疗方案就变得及其迫切。随着纳米药物的不断发展，纳米药物在改善小分子药的疗效方面具有一定的优势，尤其在药物靶向、药代动力学、给药途径、耐药性和毒副作用方面。因此，通过合理设计，制备理化性质可控的纳米载体、稳定装载药物并能靶向性地提高在肿瘤细胞中的药物浓度是治疗急性髓系白血病的关键。
发明内容
本发明的目的是公开两亲性三嵌段聚合物、载药聚合物囊泡及其制备方法与应用，具体为一种可逆交联可降解的载小分子药物聚合物囊泡及其制备方法和应用。
为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
多肽靶向具有不对称膜结构的载药聚合物囊泡，由两亲性三嵌段聚合物、靶向两亲性嵌段聚合物共同装载小分子药物制备。
上述多肽靶向具有不对称膜结构的载药聚合物囊泡在制备抗肿瘤药物中的应用，尤其是在制备抗急性髓系白血病药物中的应用。
具有不对称膜结构的载药聚合物囊泡在制备抗急性髓系白血病药物中的应用；具有不对称膜结构的载药聚合物囊泡由两亲性三嵌段聚合物装载小分子药物制备。
本发明中，两亲性三嵌段聚合物，具有如下化学结构式：
其中，n为5～15。
本发明中，所述两亲性三嵌段聚合物中，亲水链段PEG的分子量为3000～8000 Da；疏水链段的分子量为PEG分子量的2.5～6倍，疏水链段为聚碳酸酯（PTMC）、聚乳酸（PLA）或者聚己内酯（PCL）；PDTC链段的分子量为疏水链段分子量的11%～30%；PAsp的分子量为PEG分子量的17%～50%。本发明的两亲性三嵌段聚合物有亲水链段（m链段）、疏水链段（x+y链段）、PAsp链段（n链段），疏水链段、PAsp链段通过基团连接；所述两亲性三嵌段聚合物表示为PEG-P(TMC-DTC)-PAsp、PEG-P(CL-DTC)-PAsp、PEG-P(LA-DTC)-PAsp，与结构式单元对应。
本发明中，所述两亲性三嵌段聚合物由两亲性嵌段聚合物制得。制备方法包括以下步骤，将两亲性嵌段聚合物的端羟基通过氯甲酸对硝基苯酯活化，再与PAsp反应制得两亲性三嵌段聚合物。所述两亲性嵌段聚合物中，PEG的分子量为3000～8000 Da；疏水链段的总分子量为PEG分子量的2.5～6倍；PDTC的总分子量为疏水链段总分子量的11%～30%；
两亲性嵌段聚合物，具有如下化学结构式：
PAsp具有如下化学结构式：
其中，n为5～15。
本发明中，靶向两亲性嵌段聚合物由Mal官能团或者NHS官能团功能化的两亲性嵌段聚合物接靶向多肽得到；具体为常规方法。
本发明中，靶向多肽包括A6、CLL1和iNGR。A6的序列为KPSSPPEE，CLL1的序列为CDLRSAAVC(C-C桥联)，iNGR的序列为CRNGRGPDC(C-C桥联)。本发明的靶向多肽优选为A6。
本发明载药聚合物囊泡由两亲性三嵌段聚合物组装并交联后得到，其具有不对称膜结构，外壳为亲水链段PEG，膜层为可逆交联的疏水链段，内壳为PAsp，可以实现带正电荷小分子药物的高效装载。
本发明载药聚合物囊泡，由药物、上述两亲性三嵌段聚合物制备；或者由药物、上述两亲性三嵌段聚合物、靶向两亲性嵌段聚合物制备。具体的，以药物、上述两亲性三嵌段聚合物为原料，通过溶剂置换法制备非靶向载药聚合物囊泡。靶向载药聚合物囊泡制备方法有两种，一、前修饰：以药物、上述两亲性三嵌段聚合物、靶向两亲性嵌段聚合物为原料，通过溶剂置换法制备靶向载药聚合物囊泡；二、后修饰：以药物、上述两亲性三嵌段聚合物、Mal官能团或NHS官能团功能化两亲性嵌段聚合物为原料，通过溶剂置换法制备功能化的载药聚合物囊泡，然后在功能化的载药聚合物囊泡表面后修饰靶向得到靶向载药聚合物囊泡。本发明优选的靶向载药聚合物囊泡制备方法为前修饰。靶向两亲性嵌段聚合物的用量为两亲性三嵌段聚合物、靶向两亲性嵌段聚合物摩尔量和的5%～35%；官能化两亲性嵌段聚合物的用量为两亲性三嵌段聚合物、官能化两亲性嵌段聚合物摩尔量和的5%～35%。
本发明中，所述小分子药物为硫酸长春新碱（VCR）、柔红霉素（DNR）、米托蒽醌（MTO）。本发明的小分子药物优选为VCR。
本发明公开了靶向或者非靶向具有不对称膜结构的载药聚合物囊泡，非靶向载药聚合物囊泡由上述两亲性三嵌段聚合物制备，靶向具有不对称膜结构的载药聚合物囊泡由上述两亲性三嵌段聚合物/靶向两亲性嵌段聚合物制备；以及上述具有不对称膜结构的载药聚合物囊泡在制备治疗急性髓系白血病纳米药物中的应用。
本发明的载药聚合囊泡由药物与聚合物囊泡组成，聚合物囊泡由聚合物交联得到；以聚碳酸酯、A6、Mal官能团、VCR为例，本发明载药聚合物囊泡的制备方法可以如下：
（1）将PEG-P(TMC-DTC)的端羟基通过氯甲酸对硝基苯酯活化，再与PAsp反应制得PEG-P(TMC-DTC)-PAsp；
（2）在PEG-P(TMC-DTC)的PEG端引入Mal官能团，得到功能化两亲性嵌段聚合物Mal-PEG-P(TMC-DTC)；然后偶联靶向，得到靶向两亲性嵌段聚合物A6-PEG-P(TMC-DTC)；
（3）以VCR、PEG-P(TMC-DTC)-PAsp为原料，通过溶剂置换法制备可逆交联可降解的非靶向载VCR聚合物囊泡；或者以VCR、PEG-P(TMC-DTC)-PAsp和A6-PEG-P(TMC-DTC)为原料，通过溶剂置换法制备靶向载VCR聚合物囊泡。
可以将PEG-P(TMC-DTC)-PAsp聚合物的溶液注射入VCR水溶液中，搅拌后透析，即得到可逆交联可降解的非靶向载VCR聚合物囊泡（cPS-VCR）；具体为将VCR溶于HEPES缓冲液（pH 6.8，10 mM），然后向其中注入PEG-P(TMC-DTC)-PAsp聚合物的DMSO溶液，搅拌均匀后静置于37℃孵育。用HEPES（pH 7.4，10 mM）透析即得到cPS-VCR。
可以将PEG-P(TMC-DTC)-PAsp和A6-PEG- P(TMC-DTC)聚合物的混合溶液注射入VCR水溶液中，搅拌后透析，即得到可逆交联可降解的靶向载VCR聚合物囊泡（A6-cPS-VCR）；具体为将VCR溶于HEPES缓冲液（pH 6.8，10 mM），然后向其中注入PEG-P(TMC-DTC)-PAsp和A6-PEG-P(TMC-DTC)聚合物的DMSO溶液的混合溶液，在搅拌均匀后静置于37℃孵育。用HEPES（pH 7.4，10 mM）透析即得到A6-cPS-VCR。
本发明中的聚合物囊泡为内壳带负电荷的还原敏感可逆交联、细胞内可解交联且生物可降解的聚合物囊泡；所述两亲性三嵌段聚合物以PEG-P(TMC-DTC)- PAsp为例，其中中间嵌段的TMC与DTC呈无规排列；PAsp生物相容性好，PAsp链段的分子量远小于PEG的分子量，在自组装、交联后得到内壳为PAsp链段的不对称膜结构的聚合物囊泡。聚合物囊泡的内壳PAsp带负电荷，可用于复合带正电的小分子药物。囊泡膜为生物可降解且相容性好的PTMC，侧链的二硫戊烷结构类似人体天然的抗氧化剂硫辛酸，可自发形成还原敏感的可逆交联，不但可保证药物在血液中的稳定长循环，还可实现细胞内快速解交联，快速释放药物到靶细胞内。
本发明通过静电作用力包载小分子药物，可实现小分子药物的高效稳定包载。同时被双硫交联的囊泡膜与外界分隔，可避免在输送过程中泄漏及被细胞黏附而造成的损失和毒副作用，能够高效送至病灶部位，并在体内还原剂谷胱甘肽（GSH）的作用下，快速释放小分子药物，有效杀伤肿瘤细胞。
小分子药物通常指分子量<1000Da的化学药，其结构与合成相对简单、理化性质稳定、通常无免疫源性、开发成本与生产难度较低。据统计，在常用药物中，小分子药物的数量占总量的98%以上，小分子药物市场份额也高达70%。但其存在固有的缺陷，如通常体内分布于各个器官、无靶向性和副作用高等。本发明中的具有不对称膜结构囊泡，可以克服上述缺陷，实现小分子药物的高效及特异性靶向递送。蛋白药（或多肽药）一般作用于细胞表面的靶点，抑制蛋白特异性强，但一般难以进入细胞内，与小分子药物互为补充。本发明中的具有不对称膜结构囊泡，内壳为PAsp，不仅可以装载小分子药物，同时也可装载蛋白药（或多肽药）。但蛋白药（或多肽药）类型多样、分子结构复杂、生物活性和免疫原性评价要求特殊，使载蛋白药（或多肽药）聚合物囊泡的生产工艺与质量控制具有较强的“复杂性”和“特殊性”。本发明中的载小分子药物聚合物囊泡拥有许多独特的优点，包括制备简单可控、体内稳定、靶向递送、副作用低、肿瘤生长抑制效果显著等，具有临床转化前景。
本发明公开了上述载小分子药物的肿瘤靶向、可逆交联可降解聚合物囊泡在抗肿瘤靶向治疗中应用。优选的，肿瘤为急性髓系白血病AML。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1. 本发明设计了新的聚合物囊泡用于小分子药物的高效装载及肿瘤靶向递送；首先合成了两亲性三嵌段聚合物和靶向两亲性嵌段聚合物，聚合物囊泡膜为可逆交联的生物可降解且生物相容性好的PTMC、PCL或PLA，侧链的二硫戊烷可提供还原敏感的可逆交联，不但可保证药物在血液中的长循环，还可在细胞内快速解交联，释放药物到靶细胞内。
2. 本发明的聚合物囊泡内壳为PAsp，由于PAsp的分子量小于PEG亲水段的分子量，在聚合物自组装及自交联后得到内壳为PAsp的不对称膜结构，内壳的PAsp可用于高效装载小分子药物。
3. 本发明的聚合物囊泡外壳为PEG，同时具有靶向，可特异性结合肿瘤细胞；聚合物囊泡的小尺寸以及肿瘤特异性靶向使得聚合物囊泡可高效输送小分子药物至肿瘤细胞内。
4. 本发明的聚合物囊泡载体避免了现有纳米载体体内循环稳定性差、肿瘤细胞选择性低、细胞内小分子药物富集浓度低等缺陷。
5. 本发明的聚合物囊泡拥有许多独特的优点，包括尺寸小、制备简单可控、生物相容性优异、体内循环稳定性高、肿瘤细胞特异选择性强、细胞内药物释放速度快速进入快速杀伤肿瘤细胞、肿瘤生长抑制效果显著等。因此，该囊泡体系有望成为简单且集多功能于一身的纳米平台，用于高效及特异性靶向递送小分子药物至肿瘤细胞。
附图说明
图1为实施例一中PEG-P(TMC-DTC)-NPC的核磁谱图。
图2为实施例一中PEG-P(TMC-DTC)-PAsp的核磁谱图。
图3为实施例二中Mal-PEG-P(TMC-DTC)的核磁谱图。
图4为实施例二中A6-PEG-P(TMC-DTC)的核磁谱图。
图5A为实施例四种A6-cPS-VCR的水动力学粒径图和冷冻电镜图。
图5B为实施例五中A6-cPS-VCR在还原和非还原条件下的VCR释放行为。
图5C为实施例六中不同A6表面密度的A6-cPS-VCR在急性髓系白血病细胞株MV4-11的细胞增殖抑制。
图5D为实施例七中Cy5-A6-cPS在急性髓系白血病细胞株MV4-11的内吞情况。
图6为实施例八中A6-cPS-VCR、cPS-VCR和VCR在CD44阳性的急性髓系白血病细胞株MV4-11、HL-60和SHI-1的增殖抑制。
图7为实施例八中A6-cPS-VCR、cPS-VCR和VCR在CD44阴性的急性髓系白血病细胞株YNH-1和OCI-AML-3的增殖抑制。
图8为实施例八中A6-cPS-DNR、cPS-DNR和DNR对MV4-11的增殖抑制。
图9为实施例八中A6-cPS-VCR、cPS-VCR和VCR对MV4-11细胞的凋亡情况。
图10为实施例八中A6-cPS-VCR、cPS-VCR和VCR在对MV4-11细胞的周期的影响。
图11为实施例九中荷原位MV4-11-GFP-Luc急性髓系白血病移植模型小鼠的构建.
图12为实施例九中荷原位MV4-11-GFP-Luc急性髓系白血病小鼠建模后第10天，通过生物发光荧光成像观察肿瘤分布情况。
图13为实施例十中荷原位MV4-11-GFP-Luc急性髓系白血病小鼠建模后第10天，通过尾静脉注射Cy5-A6-cPS和Cy5-cPS，8小时后股骨、胫骨和髂骨的Cy5荧光成像图。
图14为实施例十一中荷原位MV4-11-GFP-Luc急性髓系白血病小鼠移植模型的治疗工作流程。
图15为实施例十一中小鼠活体生物发光荧光成像评价A6-cPS-VCR对荷原位MV4-11-GFP-Luc急性髓系白血病小鼠的治疗效果图。
图16为实施例十一中各组小鼠的体重变化以及Kaplan-Meier生存曲线图。
图17为实施例十一中各组随机取3只小鼠解剖后，骨髓、肝脏和脾脏中白血病细胞的浸润率。
图18为实施例十一中各组随机取3只小鼠解剖后，骨髓、肝脏和脾脏的HE切片图。
图19为实施例十一中各组随机取3只小鼠解剖后，股骨的Micro-CT分析。
图20为实施例十二中小鼠活体生物发光荧光成像评价A6-cPS-DNR对荷原位MV4-11-GFP-Luc急性髓系白血病小鼠的治疗效果图。
图21为实施例十四中A6-cPS-VCR、cPS-VCR和VCR在AML病人白血病细胞中的增殖抑制和凋亡实验。
具体实施方式
本发明载小分子药物的可逆交联可降解聚合物囊泡，由两亲性三嵌段聚合物自组装的同时发生自交联得到，或者由两亲性三嵌段聚合物和靶向两亲性嵌段聚合物共组装的同时发生自交联得到；所述两亲性三嵌段聚合物的分子链包括依次连接的亲水链段、疏水链段以及PAsp链段；所述亲水链段为聚乙二醇（PEG），分子量为3000-8000 Da；所述疏水链段为PTMC、PLA或者PCL，分子量为PEG分子量的2.1-5.7倍；PAsp分子量为PEG亲水链段的15%-50%。所述靶向两亲性嵌段聚合物的分子链包括依次连接的靶向、亲水链段、疏水链段。所述亲水链段PEG的分子量为5000-10000 Da；所述疏水链段为PTMC、PLA或者PCL，分子量为PEG分子量的1.4-3.8倍。
实施例一 合成两亲性三嵌段聚合物
首先开环聚合合成两亲性嵌段聚合物PEG-P(TMC-DTC)、PEG-P(CL-DTC)、PEG-P(LA-DTC)。然后通过氯甲酸对硝基苯酯（p-NPC）活化上述三种两亲性嵌段聚合物的末端羟基后，与PAsp反应制得两亲性三嵌段聚合物。具体的，以合成PEG-P(TMC-DTC)-PAsp为例，合成路线如下：
其中，在步骤（i）中，反应条件为无水二氯甲烷（DCM），吡啶，25 ºC，24小时；在步骤（ii）中，反应条件为无水二甲亚砜（DMSO），PAsp，三乙胺，30 ºC，48小时。
具体合成步骤如下：
PEG-P(TMC-DTC)-PAsp的合成分为两步，即采用p-NPC活化PEG-P(TMC-DTC)（5.0-(15.0-2.0) kg/mol）的末端羟基后，与PAsp反应得到。以PEG-P(TMC-DTC)-PAsp（n=15）的合成为例，具体操作如下，在氮气氛围下将PEG-P(TMC-DTC)（1.0 g，45.5 μmol）溶解于10 mL无水DCM中，然后转移至冰水浴中并加入吡啶（18.0 mg，227.5 μmol），搅拌10分钟后向其中滴加p-NPC（48.4 mg，240.3 μmol）的DCM溶液（1.0 mL）。3 0分钟滴加完成后继续在室温下反应24小时，接着抽滤除去吡啶盐，收集聚合物溶液旋蒸浓缩至~100 mg/mL，经冰乙醚沉淀、真空干燥，得到产物PEG-P(TMC-DTC)-NPC，产率：90.0%。随后，在氮气保护下，称取PAsp15（60.0 mg，83.4 μmol）溶解于4 mL无水DMSO中并加入三乙胺（4.2 mg，41.7 μmol），然后在搅拌下向其中逐滴加入PEG-P(TMC-DTC)-NPC的无水DMSO溶液（9.0 mL），30分钟滴加完成。在30 ºC下反应2天后，用含有5%无水甲醇的DMSO透析36小时（更换4~5次介质）以除去未反应的PAsp和反应生成的对硝基苯酚，再用DCM透析6小时，然后收集聚合物溶液并旋蒸浓缩至聚合物浓度为50 mg/mL，在冰乙醚中沉淀并真空干燥，即得到白色棉絮状的聚合物PEG-P(TMC-DTC)-PAsp，产率：91.0%。附图1和2是PEG-P(TMC-DTC)-NPC和PEG-P(TMC-DTC)-PAsp的核磁氢谱图。从附图1中可以看到p-NPC的特征峰（δ 7.41和δ 8.30 ppm）以及PEG-P(TMC-DTC)的特征峰（δ 2.03、2.99、3.38、3.63、4.18和4.22 ppm），根据p-NPC特征峰的积分面积与δ 3.38 ppm处PEG甲基氢峰面积比值计算得到NPC的接枝率约为100%。附图3可以看到δ 7.41和δ 8.30 ppm处NPC的特征峰消失，且在δ 4.54 ppm处出现了一个新的信号峰，即为PAsp中次甲基的特征峰。通过比较δ 4.54 ppm处峰面积与δ 1.95 ppm处TMC亚甲基氢峰面积的比值计算得到PAsp的官能化度为~100%。证明PEG-P(TMC-DTC)-PAsp的成功合成，用于以下实施例。PEG-P(TMC-DTC)-PAsp（n = 5、10）根据同样方法制备，仅是更换PAsp的n数值。
实施例二 合成靶向两亲性嵌段聚合物
靶向两亲性嵌段聚合物的制备分两步。首先合成Mal官能团和NHS官能团化的功能化两亲性嵌段聚合物，随后通过靶向多肽与功能化两亲性嵌段聚合物反应得到靶向两亲性嵌段聚合物。具体的，以A6-PEG-P(TMC-DTC)为例。首先通过开环聚合合成Mal-PEG-P(TMC-DTC)（7.5-(14.9-2.1) kg/mol），然后通过A6的巯基与Mal-PEG-P(TMC-DTC)的迈克尔加成反应得到A6-PEG-P(TMC-DTC)。在氮气环境下，将1 mL Mal-PEG-P(TMC-DTC) (100 mg，4.1 µmol) 的无水 DMSO 溶液通过恒压滴液漏斗逐滴加入到 2 mL 持续搅拌的 A6（7.47 mg，8.2 µmol）溶液中，于室温反应 48小时。反应结束后，将反应液先用DMSO透析36小时（更换4~5次介质）以除去未反应的A6，再用DCM透析6小时，然后收集聚合物溶液并旋蒸浓缩至聚合物浓度约为50 mg/mL，在冰乙醚中沉淀后真空干燥，即得到白色棉絮状的聚合物A6-PEG-P(TMC-DTC)。产率：~95%。附图3是Mal-PEG-P(TMC-DTC)的核磁谱图，根据TMC（δ 2.03、4.24ppm）和DTC（δ 3.02、4.19 ppm）特征峰与PEG特征峰（δ 3.65 ppm）积分面积的比值，计算出TMC和DTC的聚合度分别为147和10；从Mal的特征峰（δ 6.75 ppm）和PEG甲氧基（δ 3.37ppm）积分的比值可计算出Mal的含量为100%，说明了Mal在反应和处理过程中保持稳定。附图4是A6-PEG-P(TMC-DTC)的核磁氢谱图，δ 6.75 ppm处Mal的特征峰消失。另外，使用TNBSA法测得A6的官能化度约为90%，表明A6-PEG-P(TMC-DTC)的成功合成，用于以下实施例。
CLL1和iNGR靶向两亲性嵌段聚合物的合成参考上述方法，仅将Mal-PEG-P(TMC-DTC)聚合物替换为NHS-PEG-P(TMC-DTC)聚合物。官能化度为90~96%。
实施例三 非靶向载药聚合物囊泡的制备
非靶向载药聚合物囊泡通过溶剂置换法制备，借助药物与两亲性三嵌段聚合物中PAsp链段之间的静电相互作用进行包裹。具体的，两亲性三嵌段聚合物以PEG-P(TMC-DTC)-PAsp为例。将PEG-P(TMC-DTC)-PAsp溶解于DMSO中（40 mg/mL），取100 µL打入静置的含有小分子药物的900 µL HEPES（pH 6.8，10 mM）中，在300 rpm下搅拌3分钟后，37℃静置孵育8小时。用HEPES（pH 7.4，10 mM）透析8小时即得到非靶向载药聚合物囊泡cPS-VCR。
其中，小分子药物VCR的理论载药量设定为4.8-9.1 wt.%，研究发现所得cPS-VCR的粒径在30 nm左右，粒径分布在0.1左右（表1）。通过紫外可见光谱测定其在298 nm波长下的吸光值计算得到cPS-VCR的载药量为4.6-4.9 wt%。其他方法相同以盐酸阿糖胞苷替换VCR，结果显示阿糖胞苷的载药量为0.1 wt.%。以PEG-P(TMC-DTC)囊泡用同样的方法载药，结果显示PEG-P(TMC-DTC)囊泡的载药量只有0.7 wt%，只有PEG-P(TMC-DTC)-PAsp囊泡cPS-VCR的15%左右；以PEG-P(LA-DTC)-PAsp或PEG-P(CL-DTC)-PAsp分别通过同样的方法做囊泡载VCR，结果显示他们的载药量是PEG-P(TMC-DTC)-PAsp囊泡载药量的70%左右。
a由DLS测得；b由UV-vis测得。
载小分子药物柔红霉素聚合物囊泡（cPS-DNR）的制备方法同上述方法。研究发现，所制得cPS-DNR的粒径在28 nm左右，载药量为9.4 wt%（理论载药量为16.7 wt.%时）（表2）。另外，在上述载药方法的基础上，通过改变HEPES的pH值和孵育时间来研究载药效果，结果显示载药量无明显改变。以PEG-P(TMC-DTC)、PEG-P(LA-DTC)或PEG-P(CL-DTC)分别通过同样的方法做囊泡载DNR来对比，结果显示这些囊泡的载药量只有PEG-P(TMC-DTC)-PAsp囊泡的不到50%。
载小分子药物米托蒽醌聚合物囊泡的制备方法同上述方法。结果表明，所制得载米托蒽醌聚合物囊泡（cPS-MTO）由于投药量不同，粒径在50-130 nm之间。cPS-MTO的载药量为3.3-9.1 wt.%（表3）。以PEG-P(TMC-DTC)囊泡用同样的方法载MTO，结果显示PEG-P(TMC-DTC)囊泡的载药量低至0.3-0.7 wt.%。
综上得出结论，本发明两亲性三嵌段聚合物装载小分子药物具有预料不到的技术效果。
a由DLS测得；b由UV-vis测得。
a由DLS测得；b由UV-vis测得。
实施例四 靶向载药聚合物囊泡的制备
靶向载药聚合物囊泡由实施例一中合成的两亲性三嵌段聚合物、实施例二中的靶向两亲性聚合物、药物共组装，通过溶剂置换法制备得到。具体的，以载VCR的A6多肽导向聚合物囊泡（A6-cPS-VCR）为例。将A6-PEG-P(TMC-DTC)和PEG-P(TMC-DTC)-PAsp聚合物的DMSO溶液（聚合物总浓度为40 mg/mL，其中A6-PEG-P(TMC-DTC)和PEG-P(TMC-DTC)-PAsp的摩尔比得到不同比例的A6-cPS-VCR）取0.5 mL打入4.5 mL含有VCR的HEPES（10 mM，pH 6.8）缓冲液中，在300 rpm搅拌5分钟，37oC静置孵育8小时后用HEPES（pH 7.4，10 mM）透析8小时即得到不同比例的A6-cPS-VCR。靶向载药聚合物囊泡中，A6-PEG-P(TMC-DTC)聚合物的含量为10.0~30.0 mol.%。结果表明A6-cPS-VCR的粒径在36-47 nm （附图5A），粒径分布较窄（0.05-0.11），VCR的载药效率在79.8%-84.3%之间（表4）。
a由DLS测得；b由UV-vis测得。
用相同方法可制备基于20%的A6-PEG-P(TMC-DTC)聚合物分别和80%的PEG-P(TMC-DTC)-PAsp5或PEG-P(TMC-DTC)-PAsp10混合制备载VCR囊泡，在理论载药量为4.8 wt%时，得到的VCR的载药效率分别为62.4%和73.3%，粒径分别为 58和52纳米。
实施例五 A6-cPS-VCR靶向聚合物囊泡纳米药物的体外药物释放
采用20%A6-cPS-VCR为代表，研究A6-cPS-VCR靶向囊泡纳米药物的体外药物释放行为。A6-cPS-VCR的体外药物释放行为采用透析法研究，其中有2种释放介质，分别为HEPES（pH7.4，10 mM）和含有10 mM GSH的HEPES溶液（氮气环境）。首先将0.5 mL A6-cPS-VCR（0.5mg/mL）装进释放袋（MWCO：14 kDa）中，然后置于20 mL相应的释放介质中，于37 ºC、100 rpm摇床中进行。在设定的时间点（0、1、2、4、7 h）取出5 mL透析液，并补加5 mL新鲜介质。透析液中VCR的含量通过HPLC（流动相为甲醇：水（加入15%三乙胺，再用磷酸调节pH为7.0）= 70：30）测定。附图5B为A6-cPS-VCR靶向囊泡纳米药物的体外释放结果图。结果表明，A6-cPS-VCR 在10 mM GSH下，7小时内VCR的释放量达到60%以上，而在非还原条件下，24小时内VCR的累积释放量只有23%左右。
实施例六 A6-cPS-VCR靶向聚合物囊泡纳米药物抑制MV4-11细胞增殖
首先制备得到不同A6表面密度的A6-cPS-VCR，即cPS-VCR（制备方法参考实施例三）和10%A6-cPS-VCR、20%A6-cPS-VCR、30%A6-cPS-VCR（制备方法参考实施例四），并通过细胞增殖抑制实验（CCK8法）研究对CD44高表达的急性髓系白血病细胞株MV4-11的细胞增殖抑制。首先将MV4-11细胞铺在96孔板中（2×104个/孔），置于培养箱孵育24小时后，孔内加入20 μL 10%A6-cPS-VCR，20%A6-cPS-VCR，30%A6-cPS-VCR或cPS-VCR（VCR孔内浓度为10 ng/mL），对照组加20 μL PBS。孵育4小时后，离心（3000 rpm，10分钟）吸走上清液，然后加入新鲜RPMI-1640完全培养基，吹散细胞并置于培养箱继续孵育44小时。加入10 μL CCK8，继续孵育2小时。最后通过酶标仪检测450 nm 波长下吸光度。细胞存活率通过实验组吸光度值与对照组的吸光度值的比值计算得到，实验平行进行三个复孔（mean ± SD，n = 3）。测试结果显示，20% A6-cPS-VCR具有最高的增殖抑制效果（附图5C）。以下实施中若无特殊说明A6-cPS-VCR即为20% A6-cPS-VCR。
实施例七 A6-cPS-VCR靶向聚合物囊泡纳米药物的细胞内吞行为
使用Cy5标记聚合物（制备方法参考实施例二，将A6更换为Cy5），和A6-PEG-P(TMC-DTC)以及PEG-P(TMC-DTC)-PAsp按照0.5:20:79.5混合，制备得到Cy5-A6-cPS和Cy5-cPS（制备方法参考实施例四），通过流式细胞仪研究A6-cPS-VCR在CD44高表达的急性髓系白血病细胞株MV4-11中的摄取情况。首先将MV4-11细胞铺在6孔板中（2×105个/孔），置于培养箱孵育24小时后，加入200 μL Cy5-A6-cPS或Cy5-cPS（Cy5浓度为2.0 μg/mL），对照组加200 μLPBS。孵育4小时后，离心（800 rpm，5分钟）收集细胞，并用PBS清洗两次，最后用500 μL PBS分散并置于流式管中进行测定。测试结果显示（附图5D），Cy5-A6-cPS在MV4-11细胞中的内吞量明显高于Cy5-cPS，其荧光强度是Cy5-cPS组的2倍，表明A6多肽的引入可显著增强Cy5-cPS的细胞摄取。
实施例八 A6-cPS-VCR靶向聚合物囊泡纳米药物的细胞增殖抑制
A6-cPS-VCR对CD44阳性急性髓系白血病细胞株MV4-11、HL-60和SHI-1的细胞增殖抑制采用CCK8法进行测定。先将细胞铺于96孔板中（2×104个/孔）培养 24小时后，加入20 μLA6-cPS-VCR、cPS-VCR或游离VCR（VCR最终浓度分别为0.001、0.01、0.1、1、10和100 ng/mL），对照组加20 μL PBS。孵育4小时后，离心（3000 rpm，10分钟）吸走上清液，然后加入新鲜RPMI-1640完全培养基，吹散细胞并置于培养箱继续孵育44小时。加入10 μL CCK8继续孵育2小时。最后酶标仪检测450 nm波长下吸光度。细胞存活率=（实验组吸光度值-空白吸光度）/(对照组吸光度值-空白吸光度) ×100%计算得到，实验平行进行三个复孔（mean ±SD，n = 3）。附图6为A6-cPS-VCR、cPS-VCR和VCR对MV4-11、HL-60和SHI-1细胞的增殖抑制结果。结果表明，在三种细胞株中，A6-cPS-VCR的半数抑制浓度（IC50）均低于cPS-VCR和VCR。A6-cPS-VCR、cPS-VCR和VCR对CD44阴性的细胞株YNH-1和OCI-AML-3的增殖抑制没有显著差异（附图7）。
A6-cPS-DNR对MV4-11的细胞增殖抑制参考上述方法。仅将加入药物替换为A6-cPS-DNR和cPS-DNR。附图8为A6-cPS-DNR、cPS-VCR对MV4-11的增殖抑制结果。结果表明，10%A6-cPS-DNR的IC50最低。
实施例九 A6-cPS-VCR靶向聚合物囊泡纳米药物诱导细胞凋亡和周期情况
首先将MV4-11细胞以2×105个/孔的密度铺在24孔板中培养 24小时后，分别加入20 μL A6-cPS-VCR、cPS-VCR或VCR（VCR浓度为10 ng/mL），对照组加20 μL PBS。孵育4小时后，离心（3000 rpm，10分钟）吸走上清液，然后加入新鲜RPMI-1640完全培养基，吹散细胞并置于培养箱继续孵育44小时。收集细胞于流式管内，离心（800 rpm，5分钟）并用4oC冷的PBS洗涤两遍，最后加入200 μL结合缓冲液重悬细胞。吹打均匀后取100 μL于流式管内，依次加入5μL AnnexinV-F647和10 μL PI溶液，室温避光染色15分钟后，再加入400 μL PBS混合均匀终止染色，1小时内用流式细胞仪检测。其中以放入50 ºC水浴锅中处理5分钟及用4%多聚甲醛固定5分钟的细胞，分别加入5 μL AnnexinV-F647溶液和10 μL PI溶液染色15分钟，分别作为单染组，用流式细胞仪进行测试。附图9为A6-cPS-VCR诱导MV4-11细胞株凋亡的结果。结果表明，A6-cPS-VCR能够有效诱导细胞凋亡，当VCR浓度为10 ng/mL时，可引起23.3%的细胞凋亡，细胞凋亡率明显高于非靶向对照cPS-VCR组（12.8%）和游离VCR组（16.7%）。
A6-cPS-VCR的细胞周期实验的细胞培养和处理参考上述方法，仅最后加入1 mL的PBS重悬细胞。然后加入4 mL冰95%乙醇固定细胞12小时后，加400 μL PI染液在37 oC摇床避光染色30分钟，最后用流式细胞仪进行测试。附图10为A6-cPS-VCR在MV4-11细胞株周期结果。结果表明A6-cPS-VCR和VCR机理类似，将细胞停滞在G2/M期，最终导致细胞凋亡。
实施例十 荷原位MV4-11-GFP-Luc急性髓系白血病小鼠模型的构建
所有动物实验及操作均获得苏州大学实验动物中心和苏州大学动物护理和使用委员会的批准。原位急性髓系白血病模型的建立：如附图11所示，原位急性髓系白血病模型的建立需使用NOD/SCID品系小鼠（6周龄，雌性，体重大于20 g）。首先用X-射线辐照（2.0 Gy）小鼠，然后腹腔注射抗体CD122（10 mg/kg小鼠），6小时后，将MV4-11-GFP-Luc细胞（1×105个细胞/只）通过尾静脉注射到小鼠体内。接种之后，通过小动物活体成像观察白血病细胞在小鼠体内的扩散和增殖情况（附图12）。
实施例十一 Cy5-A6-cPS在荷原位MV4-11-GFP-Luc小鼠的富集
Cy5-A6-cPS在荷原位MV4-11-GFP-Luc小鼠骨髓内的靶向富集情况通过小鼠活体和离体Cy5荧光成像分析得到。在接种后第10天，将200 μL Cy5-A6-cPS和Cy5-cPS（250 µg Cy5equiv./kg）通过尾静脉分别注射到小鼠体内，8小时使用异氟烷气体麻醉系统麻醉小鼠进行活体Cy5荧光成像（附图13A）。然后解剖小鼠取其股骨、胫骨和髂骨，进行离体荧光成像（附图13B）。结果显示，Cy5-A6-cPS能够高效靶向富集到骨髓内，荧光信号显著高于非靶向的Cy5-cPS组。
实施例十二 A6-cPS-VCR在荷原位MV4-11-GFP-Luc小鼠中的抗肿瘤效果
为了研究A6-cPS-VCR对荷原位MV4-11-GFP-Luc小鼠的抗肿瘤效果，设计了如下治疗方案（附图14）：接种后第6天注射第一针，计为第0天，第2天注射第2针。VCR剂量为0.50 mg/kg，对照组注射100 μL PBS。每组均有10只荷瘤小鼠。小鼠生物发光荧光成像典型图像（附图15A）和定量结果（附图15B）显示，空白对照组小鼠的MV4-11-GFP-Luc细胞持续快速增殖，第4天时开始陆续发病死亡。VCR组小鼠的MV4-11-GFP-Luc细胞在给药期间增殖缓慢，但停药后增殖快速。cPS-VCR 组小鼠的MV4-11-GFP-Luc细胞在给药期间停止增殖，但停药后恢复增殖。A6-cPS-VCR组小鼠的MV4-11-GFP-Luc细胞在给药期间被杀死，停药后略有增殖，表明A6-cPS-VCR可有效抑制MV4-11-GFP-Luc在小鼠体内异常增殖。各组小鼠在给药期间体重无明显降低（附图16A），表明小鼠对此剂量耐受良好。小鼠发病死亡前会出现体重下降。此外，A6-cPS-VCR组小鼠的生存期得到了显著延长（附图16B），小鼠的中位生存期为16天，相比于PBS组（6天）、VCR组（9天）和cPS-VCR（11天），延长了1.5-2.7倍。
为了进一步精确定量分析白血病细胞在小鼠体内的增殖情况，在第4天，每组随机取3只小鼠解剖，提取肝脏、脾脏和骨髓中的白细胞，流式细胞仪检测白血病细胞的含量。并且对肝脏、脾脏、骨髓切片组织分析，观察其损伤情况。附图17所示，PBS组小鼠骨髓中检测出高达约55%的白血病细胞，在肝脏和脾脏中也检测到了不同程度的白血病细胞，说明该模型的恶性程度很高。VCR和cPS-VCR组小鼠治疗后，在肝脏、脾脏和骨髓的白血病含量有所降低，但相比于A6-cPS-VCR组来说，A6-cPS-VCR表现出更优异的抗肿瘤效果。HE染色切片显示（附图18），A6-cPS-VCR组的骨髓和脾脏组织几乎正常，肝脏组织近乎正常，同样说明A6-cPS-VCR具有更好的抗肿瘤效果。
急性髓系白血病细胞在小鼠骨髓内异常增殖，导致小鼠溶骨性病变，因此采用micro-CT评价了各组小鼠股骨的相关指标。结果（附图19）发现PBS组和cPS-VCR组小鼠后腿骨存在严重的破骨现象，骨小梁大量缺失，而经A6-cPS-VCR治疗后，小鼠的溶骨性病变得到明显改善。
实施例十三 A6-cPS-DNR在荷原位MV4-11-GFP-Luc 小鼠中的抗肿瘤效果
为了研究A6-cPS-DNR对荷原位MV4-11-GFP-Luc小鼠的抗肿瘤效果（设计方案参考实施例十一）。DNR剂量为2 mg/kg，A6-cPS-DNR增加一组高剂量组3 mg/kg。空白对照组注射100μL PBS。每组均有3只荷瘤小鼠。
小鼠生物发光荧光成像典型图像（附图20A）和定量结果（附图20B）显示，空白对照组小鼠的MV4-11-GFP-Luc细胞持续快速增殖，DNR组荧光定量略有降低，但治疗效果不佳。A6-cPS-DNR和cPS-DNR组小鼠在2 mg/kg时荧光定量均同DNR组接近。A6-cPS-DNR高剂量组有明显治疗效果，但是发现该组的小鼠很快死亡。该实验说明A6-cPS-DNR的毒性很强，治疗窗口很窄，而且该A6靶向聚合物囊泡用于AML的治疗并非适用于所有药物，需具体问题具体分析。
实施例十四 A6-cPS-DNR对AML病人的原代细胞的增殖抑制作用和凋亡
A6-cPS-VCR对来源于临床AML病人的原代急性髓系白血病细胞的增殖抑制采用台盼蓝计数法进行测定。先将病人原代细胞铺于96孔板中（2×104个/孔），加入20 μL A6-cPS-VCR、cPS-VCR或游离VCR（VCR的最终浓度分别为1 mg/mL），对照组加20 μL PBS。孵育4小时后，离心（3000 rpm，10分钟）吸走上清液，然后加入新鲜RPMI-1640完全培养基，吹散细胞并置于培养箱继续孵育44小时。再用台盼蓝染料对各孔活细胞数进行计数。细胞存活率=（实验组活细胞数-空白活细胞数）/(对照组活细胞数-空白活细胞数) ×100%计算得到。结果（附图21）表明A6-cPS-VCR对CD44+的病人原代细胞的毒性高于CD44-原代细胞，并且其对CD44+ 细胞高于cPS-VCR，显示了一定的靶向治疗效果，而对CD44-的病人细胞没有明显的靶向效果。
A6-cPS-VCR对病人原代AML细胞的凋亡实验方法参考实施例九MV4-11细胞株的凋亡实验。仅将A6-cPS-VCR、cPS-VCR或VCR的VCR的浓度替换为为1 mg/mL）。结果（附图21）表明，A6-cPS-VCR对CD44+的病人原代细胞具有一定的靶向治疗效果，对CD44-的病人没有明显的靶向效果。病人细胞的凋亡与增殖抑制实验结果相吻合。
综上，本发明可逆交联还原敏感的具有不对称膜结构的载药聚合物囊泡纳米药物内腔可高效装载硫酸长春新碱，可显著提高原位急性髓性白血病疗效，同时其生物可降解、体内安全、制备工艺简单，具有临床转化前景。
Claims (10)
1.多肽靶向具有不对称膜结构的载药聚合物囊泡，由两亲性三嵌段聚合物、多肽靶向两亲性嵌段聚合物共同装载小分子药物制备；或者由两亲性三嵌段聚合物、官能化两亲性嵌段聚合物共同装载小分子药物后接多肽制备；
所述小分子药物包括硫酸长春新碱、柔红霉素或者米托蒽醌；
所述两亲性三嵌段聚合物，具有如下化学结构式：
其中，n为5～20。
2.根据权利要求1所述多肽靶向具有不对称膜结构的载药聚合物囊泡，其特征在于，所述两亲性三嵌段聚合物中，亲水链段的分子量为3000～8000 Da；疏水链段的分子量为亲水链段分子量的2.5～6倍；PDTC链段的分子量为疏水链段分子量的8%～30%。
3.权利要求1所述多肽靶向具有不对称膜结构的载药聚合物囊泡在制备抗肿瘤药物中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述多肽为A6、CLL1或者iNGR。
5.具有不对称膜结构的载药聚合物囊泡在制备抗急性髓系白血病药物中的应用；具有不对称膜结构的载药聚合物囊泡由两亲性三嵌段聚合物装载小分子药物制备；所述小分子药物包括硫酸长春新碱、柔红霉素或者米托蒽醌；所述两亲性三嵌段聚合物，具有如下化学结构式：
其中，n为5～20。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述具有不对称膜结构的载药聚合物囊泡的制备方法包括以下步骤，以所述小分子药物、所述两亲性三嵌段聚合物为原料，通过溶剂置换法制备非靶向载药聚合物囊泡。
7.权利要求1所述多肽靶向具有不对称膜结构的载药聚合物囊泡的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，以所述小分子药物、所述两亲性三嵌段聚合物、靶向两亲性嵌段聚合物为原料，通过溶剂置换法制备靶向载药聚合物囊泡；或者以所述小分子药物、所述两亲性三嵌段聚合物、官能化两亲性嵌段聚合物为原料，通过溶剂置换法制备载药聚合物囊泡，再与多肽反应，制备靶向载药聚合物囊泡。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，靶向两亲性嵌段聚合物的用量为两亲性三嵌段聚合物、靶向两亲性嵌段聚合物摩尔量和的5%～35%；官能化两亲性嵌段聚合物的用量为两亲性三嵌段聚合物、官能化两亲性嵌段聚合物摩尔量和的5%～35%。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述多肽为A6、CLL1或者iNGR。
10.权利要求1所述两亲性三嵌段聚合物在制备抗急性髓系白血病药物中的应用；所述药物的活性成分为硫酸长春新碱、柔红霉素或者米托蒽醌。
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