CN112843260A - 一种医用放射性二氧化硅微球及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于体内肿瘤放射治疗和肿瘤内放射显像技术领域，具体公开了一种医用放射性二氧化硅微球及其制备方法与应用，本发明是利用二氧化硅微球作为载体，通过沉淀反应将放射性核素吸附或沉积在微球内，后经进一步净化处理制备成医用放射性二氧化硅微球。二氧化硅微球对放射性核素的吸附效率高于98％，释放率低于1％，可用于肝癌等含血管丰富的实体肿瘤的体内放射治疗和肿瘤内放射显像。

Description

一种医用放射性二氧化硅微球及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及体内肿瘤放射治疗和肿瘤内放射显像技术领域，具体涉及一种医用放射性二氧化硅微球及其制备方法与应用。
背景技术
恶性肿瘤是威胁人类健康的重要原因，外科手术治疗、化学治疗、放射治疗是目前治疗恶性肿瘤的主要方法。外科手术疗法仅适用于早期恶性肿瘤，且要求病人对手术耐受。化学治疗中化疗药物的选择性差，在取得治疗结果的同时，常出现不同程度的副作用，且多次化疗后肿瘤可能对化疗药物不再敏感。外照射治疗会损伤正常组织，使受照射的剂量受到限制，外照射治疗法还存在靶区剂量均匀性与精确性较差，治疗重复性差，影响患者外表美观的缺点。内照射治疗(又称介入放射治疗)是一种治疗恶性肿瘤的方法，利用载体使放射性核素富集在肿瘤部位。其中，放射性微球介入栓塞治疗恶性肿瘤因具有血管栓塞和放射治疗的双重效应，是一个重要的发展方向。治疗用放射性核素可发出α或β射线，可作为内照射治疗的放射源；另外，部分放射性核素可以发出γ射线，可用于肿瘤的放射显像诊断。
因此，如何提供一种医用放射性微球，使其能够作用于实体肿瘤体内放射治疗和肿瘤内放射显像，是本领域亟待解决的难题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种医用放射性二氧化硅微球的制备方法，利用二氧化硅微球吸附放射性核素，再与磷酸钾(K3PO4)溶液反应生成沉淀固化，后经进一步净化处理制备而成。可以实现实体肿瘤体内放射治疗和肿瘤内放射显像，解决了现有技术治疗恶性肿瘤存在的副作用大，精确性差，对正常组织损伤较大等种种问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
将1-10mg二氧化硅微球分散在0.5mL纯水中，加入100μCi-1Ci医用放射性核素，室温下，恒温混匀仪中震荡5-10分钟制得二氧化硅微球混合物。室温震荡下，在上述二氧化硅微球混合物中逐滴加入0.025-0.2mL缓冲溶液，继续震荡10-30分钟，经固液分离后，再用纯水清洗4-5次，沥干清洗纯水后，制得医用放射性二氧化硅微球。
优选的，所述二氧化硅微球的直径为20-50μm。
优选的，医用放射性核素加入量为0.1-1Ci。
优选的，所述缓冲溶液的pH值为10-14。
优选的，所述缓冲溶液为磷酸钾缓冲溶液，甘氨酸-氢氧化钠缓冲液，硼砂-氢氧化钠缓冲液，碳酸钠-氢氧化钠缓冲液，氯化钾-氢氧化钠缓冲液。
优选的，所述医用放射性核素为括镥-177(177Lu)、钇-90(90Y)、锕-225(225Ac)、磷-32(32P)、钯-109(109Pd)、银-111(111Ag)、钐-153(153Sm)、钬-166(166Ho)、锶-89(89Sr)中的一种或多种组合。
本发明的另一目的是提供一种由上述制备方法制备的医用放射性二氧化硅微球。
本发明采用二氧化硅微球作为一个载体，通过沉淀反应将放射性核素吸附或沉积在微球内，后经进一步净化处理制备成医用放射性二氧化硅微球。二氧化硅微球对放射性核素的吸附效率高于98％，释放率低于1％，可用于肝癌等含血管丰富的实体肿瘤的体内放射治疗和肿瘤内放射显像。
本发明的再一目的是提供一种医用放射性二氧化硅微球的应用，具体为：
所述的医用放射性二氧化硅微球是用介入导管、注射器或体内植入方式给予的。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种医用放射性二氧化硅微球及其制备方法与应用。所能达到的有益效果为：
1、本发明制备了一种医用放射性二氧化硅微球，其对放射性核素的吸附率高于98％，放射性核素的利用率高，产生放射性废物少，有利于环境保护；放射性核素释放率低于1％，安全性好；所述医用放射性二氧化硅微球的放射性活度可根据个体需要调整，满足个体化的精准治疗要求；所制备的医用放射性二氧化硅微球生物相容性好。
2、本发明制备方法简单，耗时短，引入杂质少，产品纯度高；所述医用放射性二氧化硅微球的生产成本低，疗效好，便于推广应用。
3、本发明制备的医用放射性二氧化硅微球可通过介入导管、注射器或体内植入方式给予，用于体内肿瘤放射治疗或肿瘤内放射显像，本发明所述医用放射性二氧化硅微球的使用方法简便；显著降低了医护人员所受放射性辐射；缩短治疗时间，减轻患者痛苦。
附图说明
图1附图为二氧化硅微球(A)和非放射性镥标记二氧化硅微球(B)的扫描电镜表征。
图2附图为磷酸镥[177LuPO4]二氧化硅微球在生理盐水中的稳定性。
图3附图为将磷酸镥[177LuPO4]二氧化硅微球注射入裸鼠皮下肝癌后不同时间，对裸鼠进行全身SPECT/CT显像结果。A.给药后当天B.2天C.4天D.8天E.16天F.32天。
图4附图为将磷酸镥[177LuPO4]二氧化硅微球注射入裸鼠皮下肝癌后不同时间肿瘤ROI圈值与镥-177半衰期对比。
图5附图为注射磷酸镥[177LuPO4]二氧化硅微球32天后镥-177在主要组织器官中的生物分布。
图6附图为皮下肝癌裸鼠接受磷酸镥[177LuPO4]二氧化硅微球治疗14天内的肿瘤体积变化。
图7附图为皮下肝癌裸鼠接受磷酸镥[177LuPO4]二氧化硅微球治疗14天内的裸鼠体重变化。
图8附图为皮下肝癌裸鼠接受磷酸镥[177LuPO4]二氧化硅微球治疗14天后解剖裸鼠肿瘤。
图9附图为皮下肝癌裸鼠接受治疗14天后的肿瘤组织病理切片，HE染色。
图10附图为皮下肝癌裸鼠接受治疗14天后的其他组织病理切片，HE染色。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
实验仪器：万分之一天平(ME204，梅特勒-托利多上海有限公司)；超纯水系统(DirectQ5，美国MerckMillipore公司)；恒温混匀仪(YY10，上海允延仪器有限公司)；放射性活度计(FJ-391A4，北京核仪器厂)；γ放射免疫计数仪(LB2111，德国BERTHOLD公司)；扫描电镜(EVO18,德国卡尔蔡司公司)；SPECT/CT成像系统(Milabs，香港美林集团有限公司)；荧光显微镜(IX73，日本Olympus公司)；常用玻璃、手术器皿用具。
实验试剂：二氧化硅微球(苏州知益微球科技有限公司)；177LuCl3溶液(四川欣科医药有限公司)；氢氧化钾(上海阿拉丁生化科技股份有限公司)；磷酸(上海阿拉丁生化科技股份有限公司)；生理盐水(上海源叶生物科技有限公司)；福尔马林(上海源叶生物科技有限公司)。
实验细胞：人源肝癌细胞HepG2(实验室自行保存)。
实验动物：SPF级Balb/cnu雄性小鼠(常州卡文斯实验动物有限公司)。
实验步骤：
将5mg二氧化硅微球分散在0.5mL纯水中，加入含有所需放射性活度(0.1-10mCi)的医用177LuCl3溶液，室温下，恒温混匀仪中震荡5分钟制得二氧化硅微球混合物。
将1196mg KOH溶解于4mL去离子水中，然后加入380mg H3PO4，制得K3PO4缓冲溶液，其溶液的pH值为14。
室温震荡下，在上述二氧化硅微球混合物中逐滴加入0.1mL K3PO4缓冲溶液，继续震荡30分钟，经固液分离后，再用纯水清洗5次，沥干清洗纯水后，制得医用磷酸镥[177LuPO4]二氧化硅微球，用放射性活度计测微球的放射性活度，本实施例制备的磷酸镥[177LuPO4]二氧化硅微球对镥-177的吸附率高于98％。图1为二氧化硅微球(A)和非放射性镥标记二氧化硅微球(B)的扫描电镜表征。
体外稳定性：将制得的放射性微球用生理盐水浸泡，分别于第2、4、8、24、48、72、96小时经固液分离后用γ放射免疫计数器测微球的放射性活度96小时内镥-177的释放率低于1％，如图2所示，96小时内镥-177的释放率低于1％。
本实施例制备的磷酸镥[177LuPO4]二氧化硅微球对镥-177的吸附率高于98％，释放率低于1％，生物相容性好，可用于肿瘤内放疗或肿瘤内放射显像。
体内稳定性和肿瘤内放射成像：在裸鼠皮下用人肝癌细胞(HepG2)荷瘤，待肿瘤体积达到200mm3时，瘤内注射1mg(25μL生理盐水)磷酸镥[177LuPO4]二氧化硅微球，约1mCi，分别于注射后第0、2、4、8、16、32天进行全身SPECT/CT显像，如图3所示。各次成像使用ROI程序，勾画肿瘤，测定其放射性计数，以时间为横坐标，各时间点肿瘤计数为纵坐标，绘制177Lu的时间－放射性(time-activitycurve，T-A)曲线，并与根据177Lu的半衰期所绘曲线对比。如图4所示，SPECT显像提示，注射后32天内均能清楚看到微球注入裸鼠肿瘤部位有放射性浓聚，其他部位未见明显的放射性浓聚。时间-放射性曲线表明，肿瘤部位的放射性随着时间的推移逐渐下降，并与177Lu的半衰期相吻合。32天后解剖小鼠，测量各器官、肿瘤的放射性活度，生物分布结果如图5所示。
实验表明，磷酸镥[177LuPO4]二氧化硅微球植入动物肿瘤内后，能够很好地富集于肿瘤部位，且不在其他组织中停留。由此认为磷酸镥[177LuPO4]二氧化硅微球可用于肿瘤内放射显像，且用于实体肿瘤的治疗是安全有效的。
治疗效果：在20只裸鼠皮下用人肝癌细胞(HepG2)荷瘤，待肿瘤体积达到50-100mm3时，将裸鼠分为四组，分别为：①对照组：每只瘤内注射10μL生理盐水；②二氧化硅微球组：每只瘤内注射1mg二氧化硅微球(10μL生理盐水)；③低剂量微球组：每只瘤内注射1mg磷酸镥[177LuPO4]二氧化硅微球(10μL生理盐水)，约100μCi；④高剂量微球组：每只瘤内注射1mg磷酸镥[177LuPO4]二氧化硅微球(10μL生理盐水)，约1mCi。每两天记录一次小鼠的肿瘤体积和体重。实验结果如图6、图7所示，治疗14天后对照组肿瘤体积超过1500mm3，二氧化硅微球组肿瘤体积增长较对照组稍慢，两组放射性微球组肿瘤体积增长缓慢，其中，高剂量微球组肿瘤体积基本无增长。此外，治疗14天后，小鼠体重没有下降。14天后解剖裸鼠肿瘤，如图8所示。
实验结果说明，本实施例医用磷酸镥[177LuPO4]二氧化硅微球可以有效减缓肿瘤生长。
分别取各组小鼠心、肝、脾、肺、肾、肿瘤标本置于4％福尔马林溶液固定24～48小时，石蜡包埋、切片，HE染色，作病理学检查。肿瘤结果如图9所示，瘤内原位注射给药后，对照组和二氧化硅微球组肿瘤组织正常，低剂量微球组微球对周围肿瘤细胞造成了一定的杀伤作用，高剂量微球组微球对周围的肿瘤细胞造成了明显的杀伤作用，肿瘤细胞大量死亡。此外，如图10所示，四组心、肝、脾、肺、肾细胞结构完整，形态正常。
实验结果说明，本实施例医用磷酸镥[177LuPO4]二氧化硅微球可以有效治疗肿瘤，且不会对其他组织造成损伤。
综上，本发明医用放射性二氧化硅微球具备良好生物相容性，对放射性核素的吸附率高，释放率低，可用于体内肿瘤放射治疗或肿瘤内放射显像。
实施例:2：
将1mg二氧化硅微球分散在0.1mL纯水中，加入100μCi医用放射性核素177LuCl3溶液，室温下，恒温混匀仪中震荡8分钟制得二氧化硅微球混合物。室温震荡下，在上述二氧化硅微球混合物中逐滴加入0.05mL甘氨酸-氢氧化钠缓冲液(pH值＝10)，继续震荡30分钟，经固液分离后，再用纯水清洗5次，沥干后，制得氢氧化镥[177Lu(OH)3]医用放射性二氧化硅微球。
实施例3：
将8mg二氧化硅微球分散在10mL纯水中，加入1Ci医用放射性核素氯化钇[90YCl3]溶液，室温下，恒温混匀仪中震荡10分钟制得二氧化硅微球混合物。室温震荡下，在上述二氧化硅微球混合物中逐滴加入0.025mL碳酸钠-氢氧化钠缓冲液(pH值＝12)，继续震荡30分钟，经固液分离后，再用纯水清洗4次，沥干后，制得碳酸钇[90YCO3]医用放射性二氧化硅微球。
实施例4：
将10mg二氧化硅微球分散在0.6mL纯水中，加入0.2Ci医用放射性核素氯化钇[90YCl3]溶液，0.1Ci医用放射性核素氯化镥[177LuCl3]溶液，0.4Ci医用放射性核素氯化锶[89SrCl2]，室温下，恒温混匀仪中震荡10分钟制得二氧化硅微球混合物。室温震荡下，在上述二氧化硅微球混合物中逐滴加入0.2mL氯化钾-氢氧化钠(pH值＝10)，继续震荡30分钟，经固液分离后，再用纯水清洗5次，沥干后，制得含有90Y、177Lu、89Sr多种医用放射性核素的氢氧化物二氧化硅微球。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

Claims (8)

1.一种医用放射性二氧化硅微球的制备方法，其特征在于，制备过程如下：
将1-10mg二氧化硅微球分散在0.1-1mL纯水中，加入100μCi-1 Ci医用放射性核素，室温下，恒温混匀仪中震荡5-10分钟制得二氧化硅微球混合物；室温震荡下，在上述二氧化硅微球混合物中逐滴加入0.025-0.2mL缓冲溶液，继续震荡10-30分钟，经固液分离后，再用纯水清洗4-5次，沥干，制得医用放射性二氧化硅微球。
2.根据权利要求1所述的一种医用放射性二氧化硅微球的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅微球的直径为20-50μm。
3.根据权利要求1所述的一种医用放射性二氧化硅微球的制备方法，其特征在于，医用放射性核素加入量为0.1-1Ci。
4.根据权利要求1所述的一种医用放射性二氧化硅微球的制备方法，其特征在于，所述缓冲溶液的pH值为10-14。
5.根据权利要求4所述的一种医用放射性二氧化硅微球的制备方法，其特征在于，所述缓冲溶液为磷酸钾缓冲溶液，甘氨酸-氢氧化钠缓冲液，硼砂-氢氧化钠缓冲液，碳酸钠-氢氧化钠缓冲液，氯化钾-氢氧化钠缓冲液。
6.根据权利要求1所述的一种医用放射性二氧化硅微球的制备方法，其特征在于，所述医用放射性核素为括镥-177(177Lu)、钇-90(90Y)、锕-225(225Ac)、磷-32(32P)、钯-109(109Pd)、银-111(111Ag)、钐-153(153Sm)、钬-166(166Ho)、锶-89(89Sr)中的一种或多种组合。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的一种医用放射性二氧化硅微球的制备方法制备得到的医用放射性二氧化硅微球。
8.一种如权利要求1～7任一项所述的医用放射性二氧化硅微球的应用，其特征在于，所述的医用放射性二氧化硅微球采用介入导管、注射器或体内植入的方式给予。
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