CN113262300A - 一种用于线粒体靶向递送光敏剂pcn-224的纳米粒子及制备方法、应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一一种用于线粒体靶向递送光敏剂PCN‑224的纳米粒子及制备方法、应用，属于光动力疗法用于癌症治疗技术领域，该纳米粒子由以下原料组成：两亲性聚合物、光敏剂Zr6‑卟啉金属有机框架(PCN‑224)；本发明制备的纳米粒子以光敏剂Zr6‑卟啉金属有机框架为核心，并利用两亲性聚合物将其包封进胶束，实现了将光敏剂靶向递送到线粒体的目的，同时具有操作简便，实验条件温和以及实验试剂环保的优点。

Description

一种用于线粒体靶向递送光敏剂PCN-224的纳米粒子及制备 方法、应用
技术领域
本发明涉及光动力疗法用于癌症治疗技术领域，尤其涉及一种用于线粒体靶向递送光敏剂PCN-224的纳米粒子及制备方法、应用。
背景技术
光动力疗法(PDT)是一种利用光敏剂(PSs)在特定波长的激发光下产生具有细胞毒性的活性氧(ROS)，从而诱导细胞凋亡和组织损伤的抗肿瘤治疗方法。因此，可以通过调节光照条件(例如光照时间和光照强度)来精确调控光动力治疗的效果。然而，由于ROS的半衰期很短(<40ns)，只能作用于其产生的位点附近(<20nm)，这一范围远远小于细胞尺寸，故许多研究者致力于设计、制备多功能纳米载体，将各类PSs递送至肿瘤组织后，进一步将其递送到相关细胞器(线粒体、溶酶体等)，以达到在细胞器附近原位生成ROS的目的，从而提高PDT治疗效果。
线粒体作为细胞的动力工厂，在细胞新陈代谢中起着至关重要的作用，线粒体的损伤将导致一系列细胞功能异常。由于线粒体可以调节细胞程序性死亡而不会引起任何不良的炎症反应，是提高PDT治疗效果的优良细胞器靶标。带正电荷的亲脂性三苯基膦(TPP)可以选择性地结合到带负电的线粒体膜上，有利于将TPP修饰过的纳米粒子富集于线粒体。
此外，在用于递送PSs的多功能纳米载体中，具有多孔晶体结构的金属有机骨架(MOF)，因其具有较高的比表面积和易于调节的孔径优势，受到广泛关注。特别是基于Zr(IV)的卟啉金属有机框架纳米粒子PCN-224，不仅可以作为载药的纳米载体，而且它本身也是一种具有很强渗透力的PSs。
现有的治疗方法或多或少地都存在着生物毒性、副作用巨大、无法精准治疗；为此，我们提出一种用于线粒体靶向递送光敏剂PCN-224的纳米粒子及制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种用于线粒体靶向递送光敏剂PCN-224的纳米粒子及制备方法
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于线粒体靶向递送光敏剂PCN-224的纳米粒子，其特征在于，该纳米粒子由以下原料组成：两亲性聚合物、光敏剂Zr6-卟啉金属有机框架。
一种用于线粒体靶向递送光敏剂PCN-224的纳米粒子的制备方法，该纳米粒子的制备方法具体步骤如下：
步骤一：利用在溶液中加热搅拌的方法制备Zr6-卟啉金属有机框架；
步骤二：利用有机合成制备得到两亲性聚合物；
步骤三：加入两亲性聚合物，利用其在水溶液中的自组装特性将光敏剂包封进胶束中，得到纳米粒子。
作为本发明进一步的方案：步骤一中利用在溶液中加热搅拌的方法制备Zr6-卟啉金属有机框架的具体步骤如下：
S1、将50mg 5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉、150mg氧氯化锆八水合物和1.4g苯甲酸依次溶于装有50mL N,N-二甲基甲酰胺的250mL圆底烧瓶中，并搅拌至固体溶解后，恒温反应5h，得到悬浊液；
S2、将S1中得到的悬浊液通过离心分离，得到固体粒子，用N,N-二甲基甲酰胺洗涤5次，得到Zr6-卟啉金属有机框架，避光保存。
作为本发明进一步的方案：步骤S1中反应条件为：恒温温度为90℃，搅拌转速为200rpm。
作为本发明进一步的方案：所述光敏剂Zr6-卟啉金属有机框架与两亲性聚合物的质量比为：1：10。
作为本发明进一步的方案：步骤二中两亲性聚合物的制备方法具体步骤为：将两端具有不饱和键的硫代硫缩酮分子、NH2-PEG-TPP、1H-咪唑-2-胺混合于双颈烧瓶中，在氮气保护下，于120℃下反应12h，反应结束后，粗品溶于适量二甲亚砜(DMSO)中，随后透析、冷冻干燥，得到两亲性聚合物。
作为本发明进一步的方案：所述纳米粒子为类球形，其粒径为130～140nm；所述纳米粒子以光敏剂为核心，表面包裹一层两亲性聚合物。
作为本发明进一步的方案：所述纳米粒子的粒径为136nm。
第二方面，根据上述第一方面及其进一步方案中的任意一种用于线粒体靶向递送光敏剂PCN-224的纳米粒子的制备方法制备的纳米粒子可以但不限于用于癌症治疗的注射剂、口服剂或植入给药剂中的应用。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明制备的纳米粒子以光敏剂Zr6-卟啉金属有机框架为核心，并利用两亲性聚合物将其包封进胶束，实现了靶向递送光敏剂到线粒体的目的，同时具有操作简便，实验条件温和以及实验试剂环保的优点。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1是本发明实施例1的纳米粒子在细胞内部产生作用的示意图；
图2是本发明实施例1的两亲性聚合物的制备流程图；
图3是本发明实施例1的纳米粒子在透射电子显微镜下的观察视图；
图4是本发明实施例1的纳米粒子的动态光散射粒径分布图；
图5是小鼠乳腺癌细胞(4T1)对光敏剂PCN-224细胞摄取之后PCN-224本身的荧光结果；
图6是小鼠乳腺癌细胞(4T1)对本发明实施例1的细胞摄取之后包封的PCN-224的荧光结果；
图7是小鼠乳腺癌细胞(4T1)对光敏剂PCN-224细胞摄取之后对线粒体染色后的荧光结果；
图8是小鼠乳腺癌细胞(4T1)对本发明实施例1的细胞摄取之后对线粒体染色后的荧光结果；
图9是小鼠乳腺癌细胞(4T1)对光敏剂PCN-224细胞摄取之后PCN-224本身和线粒体染色后叠加的荧光结果；
图10是小鼠乳腺癌细胞(4T1)对本发明实施例1的细胞摄取之后包封的PCN-224和线粒体染色后叠加的荧光结果。
具体实施方式
实施例1，参照图1-7，一种用于线粒体靶向递送光敏剂PCN-224的纳米粒子，该纳米粒子由以下原料组成：两亲性聚合物、光敏剂Zr6-卟啉金属有机框架。
一种用于线粒体靶向递送光敏剂PCN-224的纳米粒子的制备方法，该纳米粒子的制备方法具体步骤如下：
步骤一：利用在溶液中加热搅拌的方法制备Zr6-卟啉金属有机框架；
步骤二：利用有机合成制备得到两亲性聚合物；
步骤三：加入两亲性聚合物，利用其在水溶液中的自组装特性将光敏剂包封进胶束中，得到纳米粒子。
作为本发明进一步的方案：步骤一中利用在溶液中加热搅拌的方法制备Zr6-卟啉金属有机框架的具体步骤如下：
S1、将50mg 5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉、150mg氧氯化锆八水合物和1.4g苯甲酸依次溶于装有50mL N,N-二甲基甲酰胺的250mL圆底烧瓶中，并搅拌至固体溶解后，恒温反应5h，得到悬浊液；
S2、将S1中得到的悬浊液通过离心分离，得到固体粒子，用N,N-二甲基甲酰胺洗涤5次，得到Zr6-卟啉金属有机框架，避光保存。
作为本发明进一步的方案：步骤S1中反应条件为：恒温温度为90℃，搅拌转速为200rpm。
作为本发明进一步的方案：所述光敏剂Zr6-卟啉金属有机框架与两亲性聚合物的质量比为：1：10。
作为本发明进一步的方案：步骤二中两亲性聚合物的制备方法具体步骤为：将两端具有不饱和键的硫代硫缩酮分子、NH2-PEG-TPP、1H-咪唑-2-胺混合于双颈烧瓶中，在氮气保护下，于120℃下反应12h，反应结束后，粗品溶于适量二甲亚砜(DMSO)中，随后透析、冷冻干燥，得到两亲性聚合物。
作为本发明进一步的方案：所述纳米粒子为类球形，其粒径为130～140nm；所述纳米粒子以光敏剂为核心，表面包裹一层两亲性聚合物。
作为本发明进一步的方案：所述纳米粒子的粒径为136nm。
本发明的工作原理及使用流程：首先利用在溶液中加热搅拌的方法制备Zr6-卟啉金属有机框架，之后利用有机合成制备得到两亲性聚合物，加入两亲性聚合物，最后利用其在水溶液中的自组装特性将光敏剂包封进胶束中，得到纳米粒子，如图1所示，当其进入细胞后，在含TPP的两亲性聚合物的作用下，将光敏剂靶向递送到线粒体，随后，在近红外光的作用下，光敏剂产生大量ROS，破坏线粒体，进而杀死癌细胞，根据图5、6、7中PCN-224和图8、9、10中包封PCN-224后纳米粒子的共聚焦结果可以对比得出：两亲性聚合物包封了光敏剂后成功将其靶向递送到线粒体，并在线粒体处产生ROS。该制备的纳米粒子以光敏剂Zr6-卟啉金属有机框架为核心，并利用两亲性聚合物将其包封进胶束，实现了将光敏剂靶向递送到线粒体的目的，同时具有操作简便，实验条件温和以及实验试剂环保的优点。

Claims (8)

1.一种用于线粒体靶向递送光敏剂PCN-224的纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述纳米粒子由以下原料组成：两亲性聚合物、光敏剂Zr6-卟啉金属有机框架；所述用于线粒体靶向递送光敏剂PCN-224的纳米粒子的制备方法具体步骤如下：
步骤一：将50mg 5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉、150mg氧氯化锆八水合物和1.4g苯甲酸依次溶于装有50mL N,N-二甲基甲酰胺的250mL圆底烧瓶中，并搅拌至固体溶解后，恒温反应5h，得到悬浊液；悬浊液通过离心分离，得到固体粒子，用N,N-二甲基甲酰胺洗涤后，得到Zr6-卟啉金属有机框架；
步骤二：利用有机合成制备得到两亲性聚合物；
步骤三：加入两亲性聚合物，利用其在水溶液中的自组装特性将光敏剂包封进胶束中，得到纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的一种用于线粒体靶向递送光敏剂PCN-224的纳米粒子的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的搅拌至固体溶解后，恒温反应5h为：在转速为200rpm条件下搅拌至固体溶解后，在恒温温度为90℃的条件下反应5h。
3.根据权利要求1所述的一种用于线粒体靶向递送光敏剂PCN-224的纳米粒子的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的用N,N-二甲基甲酰胺洗涤为洗涤5次。
4.根据权利要求1所述的一种用于线粒体靶向递送光敏剂PCN-224的纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述光敏剂Zr6-卟啉金属有机框架与两亲性聚合物的质量比为：1：10。
5.根据权利要求1所述的一种用于线粒体靶向递送光敏剂PCN-224的纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述步骤二中两亲性聚合物的制备方法具体步骤为：将两端具有不饱和键的硫代硫缩酮分子、NH2-PEG-TPP、1H-咪唑-2-胺混合于双颈烧瓶中，在氮气保护下，于120℃下反应12h，反应结束后，粗品溶于适量二甲亚砜(DMSO)中，随后透析、冷冻干燥，得到两亲性聚合物。
6.根据权利要求1所述的一种用于线粒体靶向递送光敏剂PCN-224的纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述纳米粒子为类球形，其粒径为130～140nm；所述纳米粒子以光敏剂为核心，表面包裹一层两亲性聚合物。
7.根据权利要求6所述的一种用于线粒体靶向递送光敏剂PCN-224的纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述纳米粒子的粒径为136nm。
8.根据权利要求1至7中任意一种用于线粒体靶向递送光敏剂PCN-224的纳米粒子的制备方法制备的纳米粒子用于癌症治疗的注射剂、口服剂或植入给药剂中的应用。
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