CN113842374A - 一种传递姜黄素的岩藻多糖-介孔二氧化硅复合纳米粒子 - Google Patents

一种传递姜黄素的岩藻多糖-介孔二氧化硅复合纳米粒子 Download PDF

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Abstract

本发明以介孔二氧化硅(MSN)为底物，通过二硫键(SS)交联结构的引入，将岩藻多糖包裹至介孔二氧化硅外层，构建一类能够实现细胞内药物GSH触发释放药物载体，控制药物姜黄素的定点释放，在药物输送领域具有一定的应用价值。

Description

一种传递姜黄素的岩藻多糖-介孔二氧化硅复合纳米粒子
技术领域
本发明涉及载药纳米粒子，具体涉及一种传递姜黄素的岩藻多糖-介孔二氧化硅复合纳米粒子。
背景技术
核/壳纳米结构是一种很有前途的多功能材料，由于负载能力强、比表面积大等优点具有许多潜在的应用，如生物医学中的生物活性分子载体。而介孔二氧化硅复合粒子由于丰富孔隙和易于实现的表面改性，以及上述独特的性质而备受关注。
岩藻多糖(FUC)是褐藻中衍生的岩藻糖基硫酸多糖，自身具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、抗菌、抗病毒、抗凝、抗血栓、抗纤、免疫调节等多种生物学活性，进入体内后不仅很少引起副反应，而且还可以辅助所运载的活性物质发挥作用，是一种良好的载药纳米粒子构建材料。
发明内容
本发明以介孔二氧化硅(MSN)为底物，通过二硫键(SS)交联结构的引入，将岩藻多糖包裹至介孔二氧化硅外层，构建了一类能够实现细胞内药物GSH触发释放药物载体，控制药物姜黄素的定点释放，在药物输送领域具有一定的应用价值。
一种传递姜黄素的岩藻多糖-介孔二氧化硅复合纳米粒子的制备，其包括以下步骤：
1)称取姜黄素(Cur)加入无水乙醇配成姜黄素溶液，取姜黄素溶液于MSN中，加入10mL PBS磷酸缓冲液于室温避光搅拌12h，得MSN-Cur溶液；
2)将岩藻聚糖(Fuc)溶解于含有N-羟基琥珀酰亚胺NHS和1-乙基-碳酰二亚胺EDC的二甲基亚砜(DMSO)中，然后在黑暗环境下搅拌2h，得岩藻聚糖(FUC)悬浮液；
3)将MSN-Cur溶液超声分散到岩藻聚糖(FUC)悬浮液中，加入乙二胺，使其中的MSN：FUC摩尔比为2:1，然后在室温下搅拌24h。
4)用水和乙醇离心，3次洗涤去除多余的姜黄素与褐藻多糖溶液，得到复合纳米颗粒，产物分别表示为MSN-Cur-FUC和MSN-Cur-SS-FUC。
作为优选，所述步骤1)中的姜黄素溶液的溶度为2mg/m L。
作为优选，所述步骤1)中的PBS磷酸缓冲液的PH值为7.4。
作为优选，所述步骤1)中的MSN与姜黄素溶液的重量体积比mg/ml为20：1。
作为优选，所述步骤1)中的姜黄素溶液与PBS磷酸缓冲液的体积比1：10。
作为优选，所述步骤2)中岩藻聚糖(Fuc)：N-羟基琥珀酰亚胺NHS：1-乙基-
碳酰二亚胺EDC的重量比为1：2：2。
作为优选，所述步骤2)中岩藻聚糖与二甲基亚砜(DMSO)的重量体积比mg/ml为10：1。
作为优选，所述步骤3)中所述MSN-Cur溶液与乙二胺的重量体积比mg/ml为50：2。
作为优选，所述步骤4)中的离心转速10000r/min，每次5min。
本发明以介孔二氧化硅(MSN)为底物，通过二硫键(SS)交联结构的引入，将岩藻多糖包裹至介孔二氧化硅外层，构建一类能够实现细胞内药物GSH触发释放药物载体。本发明复合纳米粒子能够对GSH浓度升高做出相应反应，控制药物姜黄素的定点释放，在药物输送领域具有一定的应用价值。
附图说明
图1为实施例1MSN-Cur-SS-FUC复合纳米颗粒的合成图。
图2为实施例2纳米粒子表面电荷，粒径和纳米粒径分散图。
图3为实施例3不同比例的纳米粒子的透射电镜TEM图。
其中，c,d,e,f分别代表不同比例(MSN:FUC＝3:1,2:1,1:1,1:2)。
图4为实施例4MSN-Cur-SS-FUC复合纳米颗粒的SEM图。
图5为实施例5不同纳米粒子的热重分析图。
图6为实施例6为MSN-Cur-SS-FUC复合纳米颗粒中加入到含有不同浓度GSH的PBS紫外可见光谱分析图。
图7为实施例7不同PH条件下MSN-Cur-SS-FUC和MSN-Cur的体外释放情况对比图。
具体实施方式
下列实施例用于进一步解释说明本发明，但是，它们并不构成对本发明范围的限制或限定。
实施例1
1)称取姜黄素(Cur)50mg加入25mL无水乙醇配成2mg/m L姜黄素溶液，取1m L姜黄素溶液于20mg MSN中，加入10mL PBS(pH7.4，由磷酸二氢钠NaH2PO4，Na2HPO4和K2HPO4配制)于室温避光搅拌12h；
2)将50mg岩藻聚糖(Fuc)溶解于含有100mg NHS和100mg EDC的5.0mL二甲基亚砜(DMSO)中，然后在黑暗环境下搅拌2h。将50mg MSN-Cur溶液超声分散到岩藻聚糖(FUC)悬浮液中，加入乙二胺(2mL)，在没有或存在BAC(0.1mg/mL)的情况下达到MSN：FUC比为2:1，然后在室温下搅拌24h。
3)用水和乙醇离心洗涤(5mL H2O，转速10000r/min，每次5min)3次洗去多余的姜黄素与褐藻多糖溶液，得到复合纳米颗粒，产物分别表示为MSN-Cur-FUC和MSN-Cur-SS-FUC，见附图1。
实施例2
Zeta电势(Zeta-potential)用于表征纳米粒子表面电荷，粒径和纳米粒径分散情况。采用英国Malvern公司的Nano Zs90纳米粒径电位分析仪进行Zeta电势和Size粒径的表征。称取样品，用去离子水分散，测量前超声15min，移取悬浊液于专用样品池中，选择分散剂为水的模式下进行测量(平行测定三次)。
MSN-Cur-SS-FUC纳米粒子的粒径稍大，这主要是由于使用BAC交联剂结合更加紧密。在图中显示，MSN与FUC为2:1时，其粒径更小显示为最优比例。结果见图2。
实施例3
电镜采用TEM图像通过日本JEM-2100透射电子显微镜测试获得。适量的纳米粒子粉末样品均匀地铺在导电铜网上，进行TEM扫描。
图c,d,e,f分别是不同比例(MSN:FUC＝3:1,2:1,1:1,1:2)制备的纳米粒子的透射电镜TEM图像。在TEM中看到纳米粒子呈现圆形，粒径约为50nm，与扫描电镜下基本一致，随着FUC的增加，纳米粒子的TEM图变化出现规律性的特征，当MSN与FUC比例为1∶1与1∶2时，外层的大片灰色物质为多糖，MSN被多糖严重覆盖，大部分团聚在多糖中，看不清粒子结构，并不能分散出来，大部分多糖剩余。这两个比列不适合实验。当MSN与FUC比例为2∶1时，可以清晰看到复合纳米粒子的原貌，且多糖包覆在MSN表面，聚集现象减弱，没有观察到其介孔结构，其孔隙被填充，说明多糖完美的富集在粒子表面，该比例较为合适。而比例为3∶1时，基本看不到多糖包裹粒子的现象，这与多糖较少或者部分脱离进入MSN内部有关。结果见图3。
实施例4
采用SEM(S-4800)来评价纳米粒子的表面形貌。所有纳米粒子均匀吹散至硅片上，真空中镀金膜后在20kV的加速电压下以适当的放大倍数观察这些样品。
通过SEM测试可以发现，可以观察到粒子的孔道模糊，表明多糖严密包裹了MSN，且Cur顺利进入到孔隙中，纳米粒子的粒径略微增加。其外层的灰色阴影为多糖，由于多糖的粘连效果，结果见图4。
实施例5
热重分析(TGA)在日本岛津公司TGA-50型热分析仪上于在氮气流下加热速度为10℃/min进行。称取适量样品置于坩埚中，待仪器校正过后设置测试区间37-800℃。
此外，热重分析(TGA)如图5所示。由室温至78℃三种材料的重量同时损失，此时损失的是表面吸附水，仅损失11.1％，表明MSN具有很好的热稳定性。继续升温MSN粒子的重量损失趋于平稳，MSN-SS-FUC和MSN-Cur-SS-FUC的重量仍然下降。当温度升高至800℃时，MSN、MSN-SS-FUC和MSN-Cur-SS-FUC的重量损失分别为12.3％、49.6％和50.1％，成功证实FUC已接枝到MSN表面，由于其在高温下，易降导致较高的失重率。这进一步表明每个步骤的成功修改，姜黄素成功装载入了孔道。
实施例6
为了确定姜黄素聚合物的降解率，将纳米制剂(含或不含BAC交联剂)加入到含有不同浓度GSH的PBS(pH 5.0)中24小时。离心后，从上清液中收集姜黄素，并用紫外-可见光谱分析。结果如图6。
随着GSH浓度的增加，上清液中姜黄素的吸光度增加，说明被释放出姜黄素的量增加，表明GSH的浓度与纳米制剂释放姜黄素的量呈正相关。在相同浓度的GSH作用下，交联的比未交联的纳米制剂具有更快的姜黄素释放速率，说明姜黄素聚合物的水解速率与二硫键的存在有关，这些结果证实了二硫键交联的纳米粒子在不含GSH或含有较低浓度GSH的缓冲溶液中能够保持相对稳定状态，保护了姜黄素。
实施例7
由于肿瘤环境为微酸状态，我们考察了同时在pH 7.4和pH 5.0条件下的PBS溶液(含或不含20mM/L GSH)中MSN-Cur-SS-FUC和MSN-Cur的体外释放情况。结果如图7。
两者共同刺激作用下使纳米制剂从MSN的孔道中快速释放Cur。这些结果表明，Fuc外层能有效避免孔道内药物泄露，在pH和GSH的双重刺激下才会快速释药，具有良好的药物控制释放能力。

Claims (9)

1.一种传递姜黄素的岩藻多糖-介孔二氧化硅复合纳米粒子的制备，其特征在于包括以下步骤：
1)称取姜黄素(Cur)加入无水乙醇配成姜黄素溶液，取姜黄素溶液于MSN中，加入10mLPBS磷酸缓冲液于室温避光搅拌12h，得MSN-Cur溶液；
2)将岩藻聚糖(Fuc)溶解于含有N-羟基琥珀酰亚胺NHS和1-乙基-碳酰二亚胺EDC的二甲基亚砜(DMSO)中，然后在黑暗环境下搅拌2h，得岩藻聚糖(FUC)悬浮液；
3)将MSN-Cur溶液超声分散到岩藻聚糖(FUC)悬浮液中，加入乙二胺，使其中的MSN：FUC摩尔比为2:1，然后在室温下搅拌24h；
4)用水和乙醇离心，3次洗涤去除多余的姜黄素与褐藻多糖溶液，得到复合纳米颗粒，产物分别表示为MSN-Cur-FUC和MSN-Cur-SS-FUC。
2.根据权利要求1所述一种传递姜黄素的岩藻多糖-介孔二氧化硅复合纳米粒子的制备，其特征在于所述步骤1)中的姜黄素溶液的溶度为2mg/m L。
3.根据权利要求1所述一种传递姜黄素的岩藻多糖-介孔二氧化硅复合纳米粒子的制备，其特征在于所述步骤1)中的PBS磷酸缓冲液的PH值为7.4。
4.根据权利要求1所述一种传递姜黄素的岩藻多糖-介孔二氧化硅复合纳米粒子的制备，其特征在于所述步骤1)中的MSN与姜黄素溶液的重量体积比mg/ml为20：1。
5.根据权利要求1所述一种传递姜黄素的岩藻多糖-介孔二氧化硅复合纳米粒子的制备，其特征在于所述步骤1)中的姜黄素溶液与PBS磷酸缓冲液的体积比1：10。
6.根据权利要求1所述一种传递姜黄素的岩藻多糖-介孔二氧化硅复合纳米粒子的制备，其特征在于所述步骤2)中岩藻聚糖(Fuc)：N-羟基琥珀酰亚胺NHS：1-乙基-碳酰二亚胺EDC的重量比为1：2：2。
7.根据权利要求1所述一种传递姜黄素的岩藻多糖-介孔二氧化硅复合纳米粒子的制备，其特征在于所述步骤2)中岩藻聚糖与二甲基亚砜(DMSO)的重量体积比mg/ml为10：1。
8.根据权利要求1所述一种传递姜黄素的岩藻多糖-介孔二氧化硅复合纳米粒子的制备，其特征在于所述步骤3)中所述MSN-Cur溶液与乙二胺的重量体积比mg/ml为50：2。
9.根据权利要求1所述一种传递姜黄素的岩藻多糖-介孔二氧化硅复合纳米粒子的制备，其特征在于所述步骤4)中的离心转速10000r/min，每次5min。
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