CN114206320A - 抗癌剂和多孔二氧化硅颗粒的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗癌剂,其包含多个具有嵌入其中的抗癌活性肽的多孔二氧化硅颗粒,其中:每个二氧化硅颗粒具有位于其外表面上的多个含氮基团;并且叶酸与至少部分含氮基团偶联,从而所述抗癌剂具有优异的癌症靶向递送能力,在体内环境中稳定性高,不形成沉淀,适用于各种癌。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗癌剂及多孔二氧化硅颗粒的制备方法。
背景技术
乳腺癌是世界上最常见的癌症之一,众所周知,癌细胞表面上的诸如ER、PR、HER2等激素受体的表达水平对诊断和治疗非常重要。因此,传统的治疗方法之一是使用靶向这些受体或蛋白的抗体。然而,这些治疗的有效性因细胞表面的生物标志物不同而有所差异。作为这些治疗的替代方案,自噬一直是一种有吸引力的尝试。
自噬是一种分解细胞内蛋白或细胞器以维持细胞内稳态或补充营养物质的机制。由于自噬是保持细胞健康的重要机制,不平衡的自噬会导致细胞功能障碍。一些癌症如乳腺癌已知涉及自噬缺陷。在这种情况下,自噬与肿瘤形成密切相关。Beclin1蛋白在PI3KC3复合物形成过程中在自噬体(“autophagosome”)的启动中起重要作用,因其在乳腺癌治疗中的应用而受到关注。特别地,鉴定了具有18个氨基酸的Bec1肽,其表现出与Beclin1蛋白相似的活性和治疗功效。因此,自噬诱导肽和Bec1成为乳腺癌的新治疗候选物。
然而,该肽的疏水性一直是将bec1肽递送至乳腺癌细胞的主要障碍。为了克服这个问题,将细胞渗透性肽如TAT9和10一起使用。然而,这些方法无法实现将bec1靶向递送至癌细胞。
[现有技术文献]
[专利文献]
韩国专利公开号2018-0130364
发明内容
发明要解决的问题
本发明的一个目的是提供一种抗癌剂。
本发明的另一个目的是提供一种多孔二氧化硅颗粒的制备方法。
用于解决问题的方案
为实现上述目的,本发明采用了以下技术方案。
1.一种抗癌剂,其包含多个其中掺入有抗癌活性肽的多孔二氧化硅颗粒,其中多个含氮基团位于各多孔二氧化硅颗粒的外表面上,并且叶酸与至少一些含氮基团结合。
2.根据上述1的抗癌剂,其中叶酸与0.9%以下的含氮基团结合。
3.根据上述1的抗癌剂,其中叶酸与11%以上的含氮基团结合。
4.根据上述1的抗癌剂,其中叶酸与0.001%至0.3%的含氮基团结合。
5.根据上述1的抗癌剂,其中抗癌活性肽通过二硫键与多孔二氧化硅颗粒结合。
6.根据上述1的抗癌剂,其中多孔二氧化硅颗粒包括多个不规则排列的孔。
7.根据上述1的抗癌剂,其中多孔二氧化硅颗粒具有50至500nm的粒径和7至25nm的孔径。
8.根据上述1的抗癌剂,其中抗癌活性肽的长度为5aa至50aa。
9.根据上述1的抗癌剂,其中抗癌活性肽在其末端包括具有氨基酸序列C(GG)n(n为1至3)的接头。
10.根据上述1的抗癌剂,其中抗癌活性肽具有SEQ ID NO:1的氨基酸序列。
11.根据上述1的抗癌剂,其中多孔二氧化硅颗粒具有280m2/g至680m2/g的BET表面积。
12.根据上述1的抗癌剂,其中抗癌活性肽以1:1至20的重量比掺入多孔二氧化硅颗粒。
13.根据上述1的抗癌剂,其中抗癌剂是注射剂。
14.根据上述1的抗癌剂,其中癌症为乳腺癌、卵巢癌、宫颈癌、前列腺癌、睾丸癌、阴茎癌、泌尿生殖道癌、睾丸肿瘤、食道癌、喉癌、胃癌、胃肠癌、皮肤癌、角质形成细胞肿瘤、滤泡癌、黑色素瘤、肺癌、小细胞肺癌、非小细胞肺癌(NSCLC)、肺腺癌、肺鳞状细胞癌、结肠癌、胰腺癌、甲状腺癌、乳头状癌、膀胱癌、肝癌、胆管癌、骨癌、毛细胞癌、口腔癌、唇癌、舌癌、唾液腺癌、咽癌、小肠癌、结肠癌、直肠癌、肾癌、前列腺癌、外阴癌、甲状腺癌、肠癌、子宫内膜癌、子宫癌、脑癌、中枢神经系统癌、腹膜癌、肝细胞癌、霍奇金病或白血病。
15.根据上述1的抗癌剂,其中多孔二氧化硅颗粒外表面上的氮原子量为0.1mmol/g以上。
16.一种包含掺入其中的抗癌活性肽的多孔二氧化硅颗粒的制备方法,所述方法包括:第一步骤,在多孔二氧化硅颗粒的内孔填充有表面活性剂的状态下,在所述多孔二氧化硅颗粒的外表面上引入含氮基团;第二步骤,将叶酸与至少一些含氮基团结合;第三步骤,去除填充在多孔二氧化硅颗粒的内孔中的表面活性剂;和第四步骤,将活性肽掺入所述多孔二氧化硅颗粒。
17.根据上述16的方法,其中表面活性剂选自由鲸蜡基三甲基溴化铵(CTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(TMABr)、十六烷基三甲基氯化吡啶鎓(TMPrCl)和四甲基氯化铵(TMACl)组成的组。
18.根据上述16的方法,其中活性肽以1:1至20的重量比与多孔二氧化硅颗粒结合。
19.根据上述16的方法,其中基于100重量份的多孔二氧化硅颗粒,以0.01至10重量份的量的叶酸处理多孔二氧化硅颗粒。
20.根据上述16的方法,其还包括在第一步骤之前通过在溶剂中加入表面活性剂和二氧化硅前体然后将其搅拌来制备其中小孔填充有表面活性剂的小孔二氧化硅颗粒的步骤。
21.根据上述20的方法,其还包括在第一步骤之前通过使小孔二氧化硅颗粒与溶胀剂反应来扩张小孔的步骤。
22.一种根据上述1至15中任一项的抗癌剂的生产方法,其包括根据上述16至21中任一项的多孔二氧化硅颗粒的制备方法。
发明的效果
本发明的抗癌剂在抗癌活性肽对癌症的靶标递送能力方面优异。
本发明的抗癌剂在体内环境中不形成沉淀且稳定性优异。
本发明的抗癌剂可适用于各种癌。
附图说明
图1是说明携带Bec1肽的FabBALL和使用该FabBALL将蛋白递送至靶细胞的示意图。
图2是根据本发明实施方案的多孔二氧化硅颗粒的显微照片。
图3是根据本发明另一个实施方案的多孔二氧化硅颗粒的显微照片。
图4是根据本发明实施方案的多孔二氧化硅颗粒的制备过程中的小孔颗粒的显微照片。
图5是根据本发明实施方案的小孔颗粒的显微照片。
图6是根据本发明实施方案的多孔二氧化硅颗粒按孔径的各显微照片。可降解递送载体(DDV)是根据本实施方案的颗粒,其中括号中的数字表示颗粒的直径,下标的数字表示孔径。例如,根据实施方案,DDV(200)10是指具有200nm颗粒直径(即,粒径)和10nm孔径的颗粒。
图7显示BALL和肽的特征,其中(a)是FabBALL的TEM图像(比例尺=200nm),(b)是FabBALL的流体动力学粒径分布,(c)是各表面改性的BALL的ζ电位,和(d)是通过MALDI-TOFMS测量的Bec1肽的质谱图。
图8显示FabBALL的特性,其中(a)是通过释放的4-硫代吡啶酮(324nm)的UV-vis吸收测量的负载效率,(b)是通过荧光测量的荧光素缀合的Bec1肽的发射曲线(ex/em:492/517),(c)说明在用携带Bec1肽的FabBALL处理12小时的细胞中的定位(蓝色:DAPI,绿色:荧光素标记的Bec1,红色:Cy3标记的FabBALL,比例尺=15μm)。
图9表明FabBALL引起自噬介导的细胞死亡,其中(a)是当不同浓度的Bec1肽单独或与FabBALL一起使用时MCF-7细胞的存活率,(b)是分别用不同浓度的FabBALL、abBALL+bec1和FabBALL+bec1处理MCF-7细胞的存活率,(c)是表达分别用PBS、bec1、FabBALL和FabBALL+bec1处理的LC3-GFP的MCF-7细胞的荧光图像(蓝色:DAPI,绿色:GFP,比例尺=20μm),(d)是各组中LC3斑点的数量(n=100)。
图10至图12显示对多种癌细胞系的抗癌活性,其中(a)为前列腺癌细胞系PC-3,(b)为前列腺癌细胞系LNCaP,及(c)说明卵巢癌细胞系HeLa的结果。
图13显示根据颗粒中叶酸与含氮基团的比率的溶液稳定性的观察结果。
图14是显示多孔二氧化硅颗粒的孔排列的示意图。
图15是实施例1-1-(1)的多孔二氧化硅颗粒的TEM图像。
具体实施方式
以下,将详细描述本发明。
本发明涉及一种抗癌剂。
本发明的抗癌剂可以包括多个其中掺入有抗癌活性肽的多孔二氧化硅颗粒,其中多个含氮基团位于各多孔二氧化硅颗粒的外表面上,并且叶酸与至少一些含氮基团结合。
根据本发明的多孔二氧化硅颗粒可以包括掺入其中的抗癌活性肽。抗癌活性肽可以负载在孔的内部。
例如,抗癌活性肽可以通过二硫键结合在孔的内部。在癌细胞中,谷胱甘肽以高浓度存在于细胞的溶酶体中。因此,可以断裂癌细胞中的二硫键,并且可以特异性地释放抗癌活性肽。
例如,二硫键可以通过多孔二氧化硅颗粒的孔中的含硫基团与抗癌活性肽末端的含硫基团的反应形成。含硫基团可以是例如巯基、巯基烷基等。
由于孔中含硫基团的比例高,多孔二氧化硅颗粒可具有高的抗癌活性肽负载率。例如,孔中硫原子比可以是0.05mmol/g以上,具体地,0.1mmol/g以上、0.2mmol/g以上、0.3mmol/g以上等,但不限于此。上限可以是例如1mmol/g、0.7mmol/g、0.5mmol/g、0.4mmol/g等。这可以是通过元素分析确定的值。
抗癌活性肽可以在末端包括C(GG)n(n为1至3)接头。
接头的半胱氨酸(C)可用于形成二硫键,双甘氨酸(GG)可使肽以适当的距离从孔的内部分离而不影响其功能,从而使得肽能更容易从多孔二氧化硅颗粒中释放出来。
抗癌活性肽的类型没有限制,只要它具有抗癌活性和能够形成二硫键的官能团或可以结合这样的官能团即可。例如,上述肽可以是由SEQ ID NO:1的序列组成的肽。关于二硫键,例如,抗癌活性肽可以在N-末端或C-末端具有半胱氨酸(C)。
作为抗癌活性肽,可以使用任何已知对应用该肽的癌具有抗癌活性的肽而没有限制。此外,例如,如果已知肽不能包含二硫键,可以使用在相应序列的N-末端或C-末端包含另外结合有半胱氨酸的肽。
抗癌活性肽可以具有例如5aa至50aa的长度,具体地,5aa至40aa、5aa至30aa、8aa至25aa、10aa至25aa、12aa至25aa、15aa至25aa等,但不限于此。长度可以是包含接头的长度。
抗癌活性肽还可在N-末端或C-末端具有本领域已知的用于改善药代动力学(PK)的官能团。这可以是例如脂肪酸、胆固醇、烷基、聚乙二醇等,但不限于此。脂肪酸可以是例如具有8至22个碳原子的脂肪酸,而烷基可以是例如具有1至20个碳原子的烷基。
抗癌活性肽可以是两个以上的肽的复合物。例如,多个肽可以与本领域已知的接头例如二硫键结合,但不限于此。
颗粒中抗癌活性肽的负载率,例如抗癌活性肽与多孔二氧化硅颗粒的重量比可以为1:1至20。当重量比在上述范围内时,肽充分负载,同时可以防止不携带肽的空多孔二氧化硅颗粒的产生。在上述范围内,例如1:1至20、1:3至20、1:3至15、1:5至15、1:6至14、1:6至12、1:6至10等,但不限于此。
多孔二氧化硅颗粒可以通过将叶酸与颗粒的外表面结合、叶酸又与癌细胞表面的叶酸受体(folate receptor)特异性结合而引入癌细胞。
多孔二氧化硅纳米颗粒可以在其外表面上具有含氮基团,从而使叶酸能够与外表面结合。
多孔二氧化硅纳米颗粒可在其外表面上具有高比例的含氮基团。例如,外表面上的氮原子比例可以为0.1mmol/g以上,具体地,0.5mmol/g以上、1mmol/g以上、1.5mmol/g以上、2mmol/g以上等,但不限于此。上限可以是例如10mmol/g、5mmol/g、3mmol/g、2.5mmol/g等。这可以是通过元素分析确定的值。
可以通过以用于引入取代基的化合物处理颗粒来对多孔二氧化硅颗粒进行表面改性以在外表面上具有尽可能多的含氮基团。
含氮基团可以是例如氨基或氨基烷基。例如,这可以通过将氨基烷基与多孔二氧化硅颗粒外表面上的硅烷醇基结合来产生。氨基烷基可以是例如氨基丙基。例如,含氮基团可以通过用具有含氮基团的烷氧基硅烷处理多孔二氧化硅颗粒的外表面来形成。具体地,含氮基团可以是N-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙二胺、N1-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)二亚乙基三胺、(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷、N-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]苯胺、三甲氧基[3-(甲基氨基)丙基]硅烷、3-(2-氨基乙基氨基)丙基二甲氧基甲基硅烷等。
具有含氮基团的化合物可以基于100重量份(“重量.份”)重量份的颗粒以例如0.1至10重量份、具体地0.1至5重量份、更具体地1至5重量份、最具体地1至3重量份的量用于处理多孔二氧化硅颗粒,但不限于此。
多孔二氧化硅颗粒外表面上的叶酸与存在于外表面上的至少一些含氮基团结合。因此,多孔二氧化硅颗粒不会形成沉淀并且可以表现出优异的分散稳定性。例如,叶酸可与0.9%以下或11%以上的含氮基团结合。具体地,叶酸可与0.9%以下、0.8%以下、0.7%以下、0.6%以下、0.5%以下、0.4%以下、0.3%以下、0.2%以下或0.1%以下的含氮基团结合。在这种情况下,下限可以是例如0.001%、0.005%、0.01%、0.03%、0.05%等,但不限于此。可以组合叶酸以满足上限和下限的所有可能组合。此外,具体地,叶酸可与11%以上、15%以上、20%以上、30%以上、40%以上、50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上的含氮基团结合。上限可以是100%,但不限于此。
例如,可以通过改变用于治疗的叶酸的量来调节结合率。
结合率可以计算为反应过程中叶酸的添加量相对于引入到多孔二氧化硅颗粒外表面的含氮基团的量,例如,含氮基团的量可以是通过元素分析推导的量。举一个具体的例子,当作为元素分析的结果的多孔二氧化硅颗粒外表面的氮原子比为2.1mmol/g时,为了将叶酸比调整为含氮基团的0.1%(摩尔比),50mg颗粒中可加入0.046mg叶酸进行反应,但不限于此。
叶酸与含氮基团的结合可以通过例如酰胺键形成,具体可以通过EDC偶联进行,但不限于此。
多孔二氧化硅颗粒可以由二氧化硅(SiO2)材料制成,并且可以具有纳米尺寸的粒径。
多孔二氧化硅颗粒为多孔颗粒,具有纳米级孔,可在表面和/或孔的内部负载抗癌活性肽。
多孔二氧化硅颗粒的孔可以不规则地排列。通常,多孔二氧化硅颗粒具有有序的孔结构,而根据本发明的多孔二氧化硅颗粒具有无序的孔结构。从而,抗癌活性肽的释放路径变得更加不规则和更长,使得肽可以更持久地释放。多孔二氧化硅颗粒可以具有不规则的孔排列,例如,如图14和图15所示,但它们不限于此。
多孔二氧化硅颗粒可以具有7至25nm的平均孔径。平均孔径可以是在上述范围内的例如7至25nm。平均孔径可以为在上述范围内的例如7至25nm、7至23nm、10至25nm、13至25nm、7至20nm、7至18nm、10至20nm、10至18nm等,但不限于此。
多孔二氧化硅颗粒可以是例如球形颗粒,但它们不限于此。
多孔二氧化硅颗粒的平均直径可以为例如50至500nm。例如,平均直径可以为在上述范围内的50至500nm、50至400nm、50至300nm、100至450nm、100至400nm、100至350nm、100至300nm、150至400nm、150至350nm、200至400nm、200至350nm、250至400nm、180至300nm、150至250nm等,但不限于此。
多孔二氧化硅颗粒的BET表面积可以为例如280至680m2/g。例如,BET表面积可以为在上述范围内的280至680m2/g、280至600m2/g、280至500m2/g、280至400m2/g、300至650m2/g、300至600m2/g、300至550m2/g、300至500m2/g、300至450m2/g、350至450m2/g等,但不限于此。
多孔二氧化硅纳米颗粒的孔的每克的体积可以为例如0.7至2.2ml。例如,孔的每克的体积可以为在上述范围内的0.7至2.0ml、0.8至2.2ml、0.8至2.0ml、0.9至2.0ml、1.0至2.0ml等,但不限于此。如果每克的体积过小,则降解速率会过高,并且会难以制备过大的颗粒或具有完整形状的颗粒。
关于多孔二氧化硅颗粒,小孔颗粒可包括平均孔径为7至25nm的扩张的孔。结果,大的或长的肽可以负载在具有大孔径的孔的内部。此外,由于粒径本身与孔径相比并不大,因此易于将肽递送和吸收到细胞中。
抗癌活性肽与叶酸的结合可以包括:对颗粒的孔的内部填充有表面活性剂的多孔二氧化硅颗粒的外表面进行改性,使其外表面具有含氮基团;将叶酸与含氮基团结合;去除多孔二氧化硅颗粒孔中所含的表面活性剂;并通过二硫键结合孔中的抗癌活性肽。
多孔二氧化硅颗粒可以例如通过形成小孔和孔扩张的过程来制备。在这种情况下,可以通过在溶剂中搅拌和均化表面活性剂和二氧化硅前体来获得小孔颗粒。可以通过用孔扩张剂处理获得的小孔颗粒来进行孔扩张。
在这种情况下,获得孔的内部填充有表面活性剂的颗粒。此时,可以将孔的外表面改性以具有含氮基团。如上所述,这可以通过用具有含氮基团的化合物处理颗粒来进行。表面改性在表面活性剂填充在孔中的状态下进行,由此可以将其改性为仅在孔的外部而不是在孔的内部具有含氮基团。
此后,可以用叶酸处理多孔二氧化硅颗粒以将叶酸与含氮基团结合。
例如,叶酸处理可以满足上述比率。
此后,去除孔的内部的表面活性剂以结合孔的内部的抗癌活性肽。
孔的内部的表面活性剂的去除可以通过酸处理来进行,具体来说,可以通过用含酸的醇处理来进行。酸可以是例如盐酸,但不限于此。
醇可以是例如具有1至3个碳原子的醇,并且具体地,为乙醇。
酸处理可以在搅拌下进行,例如4至24小时,具体地8至24小时,更具体地12至20小时。
酸处理可以在加热下进行,例如在80至150℃,具体地90至130℃下进行。
此后,抗癌活性肽可以通过二硫键结合到孔的内部。
为了形成二硫键,可以将多孔二氧化硅颗粒改性以在孔的内部具有含硫基团。
这可以例如通过处理具有含硫基团的化合物来进行。
化合物可以是具有含硫基团的烷氧基硅烷,特别是(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷,但不限于此。
当颗粒用具有含硫基团的抗癌活性肽处理时,形成二硫键,因此可以结合抗癌活性肽。
抗癌活性肽的结合可以通过将多孔二氧化硅颗粒与抗癌活性肽在溶剂中混合来进行。
有机溶剂可包括,例如:醚类,例如1,4-二噁烷(特别是环醚);卤代烃类,例如氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷、二氯乙烯、三氯乙烯、全氯乙烯、二氯丙烷、戊基氯、1,2-二溴乙烷等;酮类,例如丙酮、甲基异丁基酮、环己酮等;芳香族碳基材料,例如苯、甲苯、二甲苯等;烷基酰胺,例如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二丁基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等;醇类,例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等。
此外,可以使用磷酸盐缓冲盐水溶液(PBS)、模拟体液(SBF)、硼酸盐缓冲盐水、tris缓冲盐水作为溶剂。
可以通过使分散在溶剂中的多孔二氧化硅颗粒与上述化合物反应来进行表面改性。
溶剂可以为水和/或有机溶剂,并且有机溶剂可以包括,例如:醚类,例如1,4-二噁烷(特别是环醚);卤代烃类,例如氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷、二氯乙烯、三氯乙烯、全氯乙烯、二氯丙烷、戊基氯、1,2-二溴乙烷等;酮类,例如丙酮、甲基异丁基酮、γ-丁内酯、1,3-二甲基-咪唑啉酮、甲基乙基酮、环己酮、环戊酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮等;芳香族碳基材料,例如苯、甲苯、二甲苯、四甲苯等;烷基酰胺,例如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二丁基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等;醇类,例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等;二醇醚类(溶纤剂类),例如乙二醇单乙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、二丙二醇二乙醚、三甘醇单乙醚等;其它,例如二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二乙基乙酰胺、二甲基甲酰胺(DMF)、二乙基甲酰胺(DEF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-乙基吡咯烷酮(NEP)、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、N,N-二甲基甲氧基乙酰胺、二甲亚砜、吡啶、二甲砜、六甲基磷酰胺、四甲基脲、N-甲基己内酰胺、四氢呋喃、间二噁烷、对二噁烷、1,2-二甲氧基乙烷等。具体地,可以使用醇,更具体地为甲醇,但不限于此。
多孔二氧化硅颗粒与上述化合物的反应例如可以在加热下进行。加热可以在80至180℃,例如在上述范围内的80至160℃、80至150℃、100至160℃、100至150℃、110至150℃等下进行,但不限于此。
多孔二氧化硅颗粒与上述化合物的反应可以进行4至20小时,例如在上述范围内的4至18小时、4至16小时、6至18小时、6至16小时、8至18小时、8至16小时、8至14小时、10至14小时等,但不限于此。
清洗可以在各个工序之间进行。
清洗可以用水和/或有机溶剂进行。具体地,由于不同的物质溶解在不同的溶剂中,水和有机溶剂可以交替使用一次或多次,或者可以单独用水或有机溶剂进行一次或多次清洗。上述几次可以是2次以上且10次以下,例如3次以上且10次以下、4次以上且8次以下、4次以上且6次以下。
下面将描述颗粒的制备方法的具体实例。
小孔颗粒可以是例如平均孔径为1至5nm的颗粒。
可以通过在溶剂中加入表面活性剂和二氧化硅前体,然后搅拌来获得小孔颗粒。
溶剂可以是水和/或有机溶剂,有机溶剂可以包括,例如:醚类,例如1,4-二噁烷(特别是环醚);卤代烃类,例如氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷、二氯乙烯、三氯乙烯、全氯乙烯、二氯丙烷、戊基氯、1,2-二溴乙烷等;酮类,例如丙酮、甲基异丁基酮、γ-丁内酯、1,3-二甲基-咪唑啉酮、甲基乙基酮、环己酮、环戊酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮等;芳香族碳基材料,例如苯、甲苯、二甲苯、四甲基苯等;烷基酰胺,例如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二丁基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等;醇类,例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等;二醇醚类(溶纤剂类),例如乙二醇单乙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、二丙二醇二乙醚、三甘醇单乙醚等;其它,例如二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二乙基乙酰胺、二甲基甲酰胺(DMF)、二乙基甲酰胺(DEF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-乙基吡咯烷酮(NEP)、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、N,N-二甲基甲氧基乙酰胺、二甲亚砜、吡啶、二甲砜、六甲基磷酰胺、四甲基脲、N-甲基己内酰胺、四氢呋喃、间二噁烷、对二噁烷、和1,2-二甲氧基乙烷等。具体地,可以使用醇,更具体地为甲醇,但不限于此。
当使用水和有机溶剂的混合溶剂时,水与有机溶剂的相对比可以为例如以体积比计为1:0.7至1.5,例如,1:0.8至1.3,但不限于此。
表面活性剂可以包括例如鲸蜡基三甲基溴化铵(CTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(TMABr)、十六烷基三甲基氯化吡啶鎓(TMPrCl)、四甲基氯化铵(TMACl)等,并且具体地,可以使用CTAB。
可以例如以每1升溶剂1至10g,例如在上述范围内的1至8g、2至8g或3至8g的量添加表面活性剂,但不限于此。
在将表面活性剂添加至溶剂的情况下,可以在搅拌后添加二氧化硅前体。二氧化硅前体可以是例如原硅酸四甲酯(TMOS)、原硅酸四乙酯(TEOS)等,但不限于此。
搅拌可以进行例如10至30分钟,但不限于此。
可以以每1升溶剂0.5至5ml,例如,在上述范围内的0.5ml至4ml、0.5至3ml、0.5至2ml、1至2ml等的量添加二氧化硅前体,但不限于此。
如果需要,氢氧化钠可以进一步用作催化剂,具体地,可以在向溶剂中添加表面活性剂之后并且在向溶剂中添加二氧化硅前体之前在搅拌下添加。
可以基于1M氢氧化钠水溶液以每1升溶剂0.5至8ml,例如,在上述范围内的0.5至5ml、0.5至4ml、1至4ml、1至3ml、2至3ml等的量添加氢氧化钠,但不限于此。
在添加二氧化硅前体之后,可以使溶液在搅拌下反应。搅拌可以进行2至15小时,例如,在上述范围内的3至15小时、4至15小时、4至13小时、5至12小时、6至12小时、6至10小时等,但是不限于此。如果搅拌时间(反应时间)过短,则成核(nucleation)可能不充分。
搅拌后,可以使溶液老化。老化可以进行8至24小时,例如,在上述范围内的8至20小时、8至18小时、8至16小时、8至14小时、10至16小时、10至14小时等,但不限于此。
此后,可以将反应产物清洗并且干燥以收获多孔二氧化硅颗粒,并且,如果需要,可以在清洗前进行未反应的材料的分离。
可以通过例如借助离心将上清液分离来进行未反应的材料的分离。例如,可以以6,000至10,000rpm进行离心,并且离心时间可以为3至60分钟,例如,在上述范围内的3至30分钟、3至30分钟、5至30分钟等,但不限于此。
可以用水和/或有机溶剂进行清洗。具体地,由于不同的物质溶解于不同的溶剂中,因此水和有机溶剂可以交替使用一次或多次,或者可以单独用水或有机溶剂进行清洗一次或多次。上述多次可以为2次以上且10次以下,例如,3次以上且10次以下、4次以上且8次以下、4次以上且6次以下。
溶剂可以为水和/或有机溶剂,并且有机溶剂可以包括例如:醚类,例如1,4-二噁烷(特别是环醚);卤代烃类,例如氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷、二氯乙烯、三氯乙烯、全氯乙烯、二氯丙烷、戊基氯、1,2-二溴乙烷等;酮类,例如丙酮、甲基异丁基酮、γ-丁内酯、1,3-二甲基-咪唑啉酮、甲基乙基酮、环己酮、环戊酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮等;芳香族碳基材料,例如苯、甲苯、二甲苯、四甲基苯等;烷基酰胺,例如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二丁基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等;醇类,例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等;二醇醚类(溶纤剂类),例如乙二醇单乙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、二丙二醇二乙醚、三甘醇单乙醚等;其它,例如二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二乙基乙酰胺、二甲基甲酰胺(DMF)、二乙基甲酰胺(DEF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-乙基吡咯烷酮(NEP)、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、N,N-二甲基甲氧基乙酰胺、二甲亚砜、吡啶、二甲砜、六甲基磷酰胺、四甲基脲、N-甲基己内酰胺、四氢呋喃、间二噁烷、对二噁烷、和1,2-二甲氧基乙烷等。具体地,可以使用醇,更具体地为甲醇,但不限于此。
可以在离心下进行清洗。例如,可以以6,000至10,000rpm进行离心,并且离心时间可以为3至60分钟,例如,在上述范围内的3至30分钟、3至30分钟、5至30分钟等,但不限于此。
可选地,可以在不离心的情况下通过使颗粒通过过滤器滤出来进行清洗。过滤器可以具有尺寸小于或等于多孔二氧化硅颗粒的直径的孔。当用如上所述的此类过滤器来过滤反应溶液时,只有颗粒保留在过滤器上,所述颗粒可以通过在过滤器上倒水和/或有机溶剂来清洗。
在清洗中,水和有机溶剂可以交替使用一次或多次,或者可以单独用水或有机溶剂进行清洗一次或多次。上述多次可以为2次以上且10次以下,例如,3次以上且10次以下、4次以上且8次以下、4次以上且6次以下。
在通过上述方法制备的颗粒中,用于反应的残留有机物质(表面活性剂等)可能残留在表面和孔的内部,并且可以进行清洗以除去它们。通常,可以进行酸处理(或酸性有机溶剂处理)以除去这些有机物质,但是在本发明中,由于不进行这种酸处理,因此即使在清洗之后,残留的有机物质也可能残留在孔中。
可以例如在20至100℃下进行干燥,但是不限于此,并且还可以在真空状态下进行干燥。
此后,可以使收获的多孔二氧化硅颗粒的孔扩张,并且此类孔扩张可以使用孔扩张剂来进行。
孔扩张剂可以包括例如三甲基苯、三乙基苯、三丙基苯、三丁基苯、三戊基苯、三己基苯、甲苯、苯等,并且具体地,可以使用三甲基苯,但不限于此。
此外,本文中使用的孔扩张剂可以为例如N,N-二甲基十六烷基胺(DMHA),但不限于此。
可以例如通过使多孔二氧化硅颗粒与孔扩张剂在溶剂中混合并且加热混合物以诱导反应来进行孔扩张。
溶剂可以为水和/或有机溶剂,并且有机溶剂可以包括例如:醚类,例如1,4-二噁烷(特别是环醚);卤代烃类,例如氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷、二氯乙烯、三氯乙烯、全氯乙烯、二氯丙烷、戊基氯、1,2-二溴乙烷等;酮类,例如丙酮、甲基异丁基酮、环己酮等;芳香族碳基材料,例如苯、甲苯、二甲苯等;烷基酰胺,例如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二丁基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等;醇类,例如甲醇、乙醇、丙醇、和丁醇等。具体地,可以使用醇,更具体地为甲醇,但不限于此。
可以以每1升溶剂10至200g,例如,在上述范围内的10至150g、10至100g、30至100g、40至100g、50至100g、50至80g、60至80g等的比例添加多孔二氧化硅颗粒,但不限于此。
可以将多孔二氧化硅颗粒均匀地分散在溶剂中。例如,可以将多孔二氧化硅颗粒添加至溶剂中并且进行超声分散。在使用混合溶剂的情况下,可以将多孔二氧化硅颗粒分散在第一溶剂中,然后向其中添加第二溶剂。
可以以相对于100体积份(“体积.份”)溶剂为10至200体积份,例如,在上述范围内的10至150体积份、10至100体积份、10至80体积份、30至80体积份、30至70体积份等的比例添加孔扩张剂,但不限于此。
反应可以在120至190℃,例如,在上述范围内的120至190℃、120至180℃、120至170℃、130至170℃、130至160℃、130至150℃、130至140℃等下进行,但不限于此。
反应可以进行6至96小时,例如,在上述范围内的30至96小时、30至80小时、30至72小时、24至80小时、24至72小时、36至96小时、36至80小时、36至72小时、36至66小时、36至60小时、48至96小时、48至88小时、48至80小时、48至72小时、6至96小时、7至96小时、8至80小时、9至72小时、9至80小时、6至72小时、9至96小时、10至80小时、10至72小时、12至66小时、13至60小时、14至96小时、15至88小时、16至80小时、17至72小时等,但不限于此。
可以在以上示例的范围内根据期望调整时间和温度,从而可以使反应充分地进行但不会过度进行。例如,当使反应温度降低时,可以增加反应时间,并且当使反应温度升高时,可以缩短反应时间。如果反应没有充分地进行,则孔扩张可能不充分。另一方面,如果反应过度进行,则颗粒可能会由于孔的过度扩张而塌陷。
反应可以例如通过逐渐升高温度来进行。具体地,可以通过将温度以0.5至15℃/min的速率从室温逐渐升高至以上限定的温度来进行反应。例如,可以使温度以1至15℃/min、3至15℃/min、3至12℃/min、3至10℃/min等的速率升高,但不限于此。
反应可以在搅拌下进行。例如,可以以100rpm以上的速度,具体地,以100至1000rpm的速度进行搅拌,但不限于此。
反应后,可以例如通过逐渐降低温度来使反应溶液缓慢地冷却。具体地,可以通过将温度以0.5至20℃/min的速率从以上限定的温度逐渐降低至室温来进行反应。例如,可以使温度以在上述范围内的1至20℃/min、3至20℃/min、3至12℃/min、3至10℃/min等的速率降低,但不限于此。
冷却后,可以将反应产物清洗并且干燥以收获具有扩张的孔的多孔二氧化硅颗粒。如果需要,可以在清洗前首先分离未反应的材料。
可以通过例如借助离心将上清液分离来进行未反应的材料的分离。本文中,可以例如以6,000至10,000rpm进行离心,并且离心时间可以为3分钟至60分钟。例如,离心可以进行在上述范围内的3至30分钟、5至30分钟等,但不限于此。
可以用水和/或有机溶剂进行清洗。具体地,由于不同的物质溶解于不同的溶剂中,因此水和有机溶剂可以交替使用一次或多次,或者可以单独用水或有机溶剂进行清洗一次或多次。上述多次可以为2次以上且10次以下,例如,3次、4次、5次、6次、7次、8次等。
溶剂可以为水和/或有机溶剂,有机溶剂可以包括例如:醚类,例如1,4-二噁烷(特别是环醚);卤代烃类,例如氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷、二氯乙烯、三氯乙烯、全氯乙烯、二氯丙烷、戊基氯、1,2-二溴乙烷等;酮类,例如丙酮、甲基异丁基酮、环己酮等;芳香族碳基材料,例如苯、甲苯、二甲苯等;烷基酰胺,例如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二丁基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等;醇类,例如甲醇、乙醇、丙醇、和丁醇等。具体地,可以使用醇,更具体地为甲醇,但不限于此。
可以在例如以6,000至10,000rpm进行的离心下进行清洗,并且离心时间可以为3至60分钟,例如,在上述范围内的3至30分钟、5至30分钟等,但不限于此。
可选地,可以在不离心的情况下通过使颗粒通过过滤器滤出来进行清洗。过滤器可以具有尺寸小于或等于多孔二氧化硅颗粒的直径的孔。当用如上所述的此类过滤器来过滤反应溶液时,只有颗粒保留在过滤器上,所述颗粒可以通过在过滤器上倒水和/或有机溶剂来清洗。
在清洗中,水和有机溶剂可以交替使用一次或多次,或者可以单独用水或有机溶剂进行清洗一次或多次。上述多次可以为2次以上且10次以下,例如,3次以上且10次以下、4次以上且8次以下、4次以上且6次以下。
本发明的抗癌剂可以将负载在其中的抗癌活性肽稳定地递送至体内,并且可以将其释放到癌细胞中的靶标。
作为递送根据本发明的抗癌剂的靶标的癌症可以是可以在癌症表面过表达叶酸受体的任何癌症,并且可以包括例如乳腺癌、卵巢癌、宫颈癌、前列腺癌、睾丸癌、阴茎癌、泌尿生殖道癌、睾丸肿瘤、食管癌、喉癌、胃癌、胃肠癌、皮肤癌、角质化细胞瘤、滤泡癌、黑色素瘤、肺癌、小细胞肺癌、非小细胞肺癌(NSCLC)、肺腺癌、肺鳞状细胞癌、结肠癌、胰腺癌、甲状腺癌、乳头状癌、膀胱癌、肝癌、胆管癌、肾癌、骨癌、骨髓疾病、淋巴系统疾病、毛细胞癌、口腔和咽(口)癌、唇癌、舌癌、口腔癌、唾液腺癌、咽癌、小肠癌、结肠癌、直肠癌、肾癌、前列腺癌、外阴癌、甲状腺癌、大肠癌、子宫内膜癌、子宫癌、脑癌、中枢神经系统癌症、腹膜癌、肝细胞癌、头癌、颈部癌、霍奇金病和白血病等,但不限于此。
癌症可以是抗癌剂抗性癌症,但不限于此。
本发明的抗癌剂可以进一步包含药学上可接受的载体,并且可以与这样的载体一起配制。如本文所用,术语“药学上可接受的载体”是指不刺激生物体并且不抑制所施用化合物的生物活性和特性的载体或稀释剂。配制为液体溶液的组合物中可接受的药物载体是无菌且生物相容的,并且可以包括盐水、无菌水、林格氏溶液、缓冲盐水、白蛋白注射液、葡萄糖溶液、麦芽糊精溶液、甘油、乙醇、以及一种以上这些组分的混合物。此外,如果需要,可以添加其他典型的添加剂,例如抗氧化剂、缓冲剂和抑菌剂。还可以加入稀释剂、分散剂、表面活性剂、粘合剂和润滑剂以将药物组合物配制成注射剂、丸剂、胶囊剂、颗粒剂或片剂,例如水溶液、悬浮液、和乳液等。
本发明的抗癌剂可以以含有本发明的核酸分子作为活性成分的任何制剂的形式应用,并且可以制备成口服或肠胃外制剂。本发明的药物制剂可包括适用于口服、直肠、鼻腔、局部(包括面颊和舌下)、皮下、阴道或肠胃外(肌肉内、皮下)施用的形式。可选地,也可以包括适合通过吸入或吹入施用的形式。更具体地,本发明的抗癌剂在体内环境或血液中不形成沉淀,并且即使使用细注射针也可施用。因此,特别优选使用注射剂。
本发明的抗癌剂以药学有效量施用。有效剂量水平可以根据患者的疾病类型、严重程度、药物活性、对药物的敏感性、施用时间、施用途径和释放速率、治疗持续时间、包括同时用药的因素以及在医疗领域其他众所周知的因素来确定。本发明的药物组合物可以作为单独的治疗剂或与其他治疗剂组合施用,可以与常规治疗剂依次或同时施用,并且可以以单剂量或多剂量施用。综合考虑上述因素,重要的是以最小的量达到最大效果且无副作用的量施用药物组合物,这是本领域技术人员容易确定的。
根据本发明的抗癌剂的剂量可以取决于患者的体重、年龄、性别、健康状况或饮食、施用时间、施用方法、排泄率和疾病的严重程度而有很大变化,并且合适的剂量取决于例如蓄积在患者体内的药物量和/或所使用的本发明的载体的特定功效。例如,该量可以是每kg体重0.01μg至1g。此外,本发明的药物组合物可以在诸如每天、每周、每月或每年等单位时间段内每单位时间施用一次或多次,或者可以使用输液泵长时间连续施用。考虑到药物在体内的保留时间、体内的药物浓度等来确定重复施用剂量的次数。根据疾病治疗的过程,即使在治疗后也可以进一步给予组合物以防止复发(recurrence),即,疾病的复发(relapse)。
本发明的抗癌剂还可以包含保持/增加一种以上的活性成分的化合物,这些活性成分关于伤口治疗或至少一种活性成分的溶解度和/或吸收方面表现出相同或相似的功能。
此外,可以使用本领域已知的任何方法来配制本发明的抗癌剂,以允许在对哺乳动物施用后活性成分的快速释放、持续释放或延迟释放。可以以散剂、颗粒剂、片剂、乳剂、糖浆剂、气雾剂、软或硬明胶胶囊剂、无菌注射液、无菌粉末的形式来生产制剂。
此外,本发明涉及其中含有活性肽的多孔二氧化硅颗粒的制备方法。
本发明的方法可以包括:第一步骤,在多孔二氧化硅颗粒的内孔填充有表面活性剂的状态下,在所述多孔二氧化硅颗粒的外表面引入含氮基团;第二步骤,将叶酸与至少一些含氮基团结合;第三步骤,去除填充在多孔二氧化硅颗粒的内孔中的表面活性剂;和第四步骤,将活性肽掺入多孔二氧化硅颗粒。
在第一步骤中,可以在用表面活性剂填充多孔二氧化硅颗粒的内孔的同时在多孔二氧化硅颗粒的外表面引入含氮基团。
表面活性剂可以包括例如鲸蜡基三甲基溴化铵(CTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(TMABr)、十六烷基三甲基氯化吡啶鎓(TMPrCl)、四甲基氯化铵(TMACl)等,具体地,可以使用CTAB。
通过在孔填充有表面活性剂的状态下进行表面改性,颗粒可以被改性以仅在孔的外部而不是在孔的内部具有含氮基团。
含氮基团可包括例如氨基或氨基烷基。含氮基团可以例如通过将氨基烷基与多孔二氧化硅颗粒的外表面上的硅烷醇基结合来产生。氨基烷基可以是例如氨基丙基。含氮基团可以例如通过用含有含氮基团的烷氧基硅烷处理多孔二氧化硅颗粒的外表面来获得。具体地,含氮基团可包括例如N-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙二胺、N1-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)二亚乙基三胺、(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷、N-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]苯胺、三甲氧基[3-(甲基氨基)丙基]硅烷、3-(2-氨基乙基氨基)丙基二甲氧基甲基硅烷等。
具有含氮基团的化合物可以基于100重量份(“重量.份”)的颗粒以例如0.1至10重量份,具体地0.1至5重量份,更具体地1至5重量份,最具体地1至3重量份的量处理多孔二氧化硅颗粒,但不限于此。
多孔二氧化硅颗粒可以根据上述方法制备。
本发明的方法还可包括制备上述多孔二氧化硅颗粒。
多孔二氧化硅颗粒可具有上述规格,但不限于此。
在第二步骤中,叶酸可以与至少一些含氮基团结合。
使在其外表面上具有含氮基团的多孔二氧化硅颗粒与叶酸反应可使叶酸与含氮基团结合。
叶酸可与例如0.9%以下或11%以上的含氮基团结合。具体地,叶酸可与0.9%以下、0.8%以下、0.7%以下、0.6%以下、0.5%以下、0.4%以下、0.3%以下、0.2%以下、0.1%以下的含氮基团结合。
在这种情况下,下限可以是例如0.001%、0.005%、0.01%、0.03%、0.05%等,但不限于此。
叶酸可以以满足上限和下限的所有可能组合结合。此外,具体地,叶酸可与11%以上、15%以上、20%以上、30%以上、40%以上、50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上的含氮基团结合。上限可以是100%,但不限于此。
例如,可以通过改变用于治疗的叶酸的量来调节结合率。
结合率可以计算为反应过程中叶酸的添加量相对于引入到多孔二氧化硅颗粒外表面的含氮基团的量,例如,含氮基团的量可以是源自通过元素分析的量。
基于100重量份的多孔二氧化硅颗粒,叶酸可以以例如0.001至200重量份的量用于处理,具体地0.001至100重量份、0.001至50重量份、0.001至30重量份、0.001至10重量份、0.001至5重量份、0.001至3重量份、0.001至1重量份、0.001至0.5重量份、0.01至10重量份、0.01至5重量份、0.01至3重量份、0.01至2重量份、0.1至10重量份、0.1至5重量份、0.1至3重量份、0.1至2重量份、10至200重量份、10至150重量份、10至100重量份、20至200重量份、20至150重量份、20至100重量份、20至50重量份、30至200重量份、30至150重量份、30至100重量份、50至200重量份、50至150重量份、50至100重量份等,但不限于此。
在第三步骤中,去除填充在多孔二氧化硅颗粒的孔中的表面活性剂。
孔中的表面活性剂的去除可以例如通过酸处理来进行,具体地,可以通过用含酸的醇处理来进行。酸可以是例如盐酸,但不限于此。
醇可以是例如具有1至3个碳原子的醇,并且具体地,是乙醇。
酸处理可以在搅拌下进行,例如4至24小时,具体地8至24小时,更具体地12至20小时。
酸处理可以在例如80至150℃,具体地90至130℃的温度下加热来进行。
在第四步骤中,多孔二氧化硅颗粒包括掺入其中的活性肽。
活性肽可以例如通过二硫键结合至孔的内部。
为了形成二硫键,可以将多孔二氧化硅颗粒改性以在孔的内部具有含硫基团。这可以例如通过用具有含硫基团的化合物处理颗粒来进行。该化合物可以是具有含硫基团的烷氧基硅烷,特别是(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷,但不限于此。
当在其中处理具有含硫基团的活性肽时,形成二硫键从而结合抗癌活性肽。
活性肽的结合可以例如通过将多孔二氧化硅颗粒和活性肽在溶剂中混合来进行。
溶剂可以为水和/或有机溶剂,有机溶剂可以包括例如:醚类,例如1,4-二噁烷(特别是环醚);卤代烃类,例如氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷、二氯乙烯、三氯乙烯、全氯乙烯、二氯丙烷、戊基氯、1,2-二溴乙烷等;酮类,例如丙酮、甲基异丁基酮、环己酮等;芳香族碳基材料,例如苯、甲苯、二甲苯等;烷基酰胺,例如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二丁基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等;醇类,例如甲醇、乙醇、丙醇、和丁醇等。
此外,可以使用磷酸盐缓冲盐水溶液(PBS)、模拟体液(SBF)、硼酸盐缓冲盐水、tris缓冲盐水作为溶剂。
可以通过使分散在溶剂中的多孔二氧化硅颗粒与上述化合物反应来进行表面改性。
溶剂可以为水和/或有机溶剂,并且有机溶剂可以包括,例如:醚类,例如1,4-二噁烷(特别是环醚);卤代烃类,例如氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷、二氯乙烯、三氯乙烯、全氯乙烯、二氯丙烷、戊基氯、1,2-二溴乙烷等;酮类,例如丙酮、甲基异丁基酮、γ-丁内酯、1,3-二甲基-咪唑啉酮、甲基乙基酮、环己酮、环戊酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮等;芳香族碳基材料,例如苯、甲苯、二甲苯、四甲苯等;烷基酰胺,例如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二丁基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等;醇类,例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等;二醇醚类(溶纤剂类),例如乙二醇单乙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚,二甘醇单乙醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、二丙二醇二乙醚、三甘醇单乙醚等;其它,例如二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二乙基乙酰胺、二甲基甲酰胺(DMF)、二乙基甲酰胺(DEF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-乙基吡咯烷酮(NEP)、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、N,N-二甲基甲氧基乙酰胺、二甲亚砜、吡啶、二甲砜、六甲基磷酰胺、四甲基脲、N-甲基己内酰胺、四氢呋喃、间二噁烷、对二噁烷、1,2-二甲氧基乙烷等。具体地,可以使用醇,更具体地为甲醇,但不限于此。
多孔二氧化硅颗粒与上述化合物的反应例如可以在加热下进行。加热可以在80至180℃,例如在上述范围内的80至160℃、80至150℃、100至160℃、100至150℃、110至150℃等下进行,但不限于此。
多孔二氧化硅颗粒与上述化合物的反应可以进行4至20小时,例如在上述范围内的4至18小时、4至16小时、6至18小时、6至16小时、8至18小时、8至16小时、8至14小时、10至14小时等,但不限于此。
清洗可以在各个工序之间进行。
清洗可以用水和/或有机溶剂进行。具体地,由于不同的物质溶解在不同的溶剂中,水和有机溶剂可以交替使用一次或多次,或者可以单独用水或有机溶剂进行一次或多次清洗。上述多次可以是2次以上且10次以下,例如3次以上且10次以下、4次以上且8次以下、4次以上且6次以下。
在下文中,将参考以下实施例详细描述本发明。
实施例
实施例1.多孔二氧化硅颗粒
1.多孔二氧化硅颗粒的制备
(1)多孔二氧化硅颗粒的制备
1)小孔颗粒的制备
将960ml蒸馏水(DW)和810ml MeOH置于2L圆底烧瓶中。将7.88g CTAB添加至烧瓶中,然后在搅拌下快速添加4.52ml 1M NaOH。在搅拌10分钟的同时添加均匀的混合物之后,进一步添加2.6ml TMOS。在搅拌6小时以均匀地混合之后,将反应溶液老化24小时。
然后,将反应溶液在8000rpm和25℃下离心10分钟以除去上清液,在8000rpm和25℃下离心10分钟,并且用乙醇和蒸馏水交替清洗五次。
此后,将所得产物在70℃中的烘箱中干燥以收获1.5g粉末状小孔多孔二氧化硅颗粒(孔平均直径为2nm并且粒径为200nm)。
2)孔扩张
将1.5g小孔多孔二氧化硅颗粒粉末添加至10ml乙醇中并且进行超声分散,并且进一步添加10ml水和10ml三甲基苯(TMB),然后进行超声分散。
此后,将分散液置于高压釜中,并且在160℃下反应48小时。
反应在25℃下开始并且在使温度以10℃/min的速率升高的同时进行,然后在高压釜中以1至10℃/min的速率缓慢地冷却。
将冷却的反应溶液在25℃下以8000rpm离心10分钟以除去上清液,在25℃下以8000rpm离心10分钟,并且用乙醇和蒸馏水交替清洗五次。
然后,将产物在70℃的烘箱中干燥以收获粉末状多孔二氧化硅颗粒(孔径为17.2nm,并且粒径为200nm)。
(2)多孔二氧化硅颗粒的制备
除了将孔扩张时的反应条件改变为140℃和72小时以外,通过与实施例1-1-(1)相同的方法来制备多孔二氧化硅颗粒。
(3)多孔二氧化硅颗粒的制备(10L规模)
除了使用大5倍的容器并且每种物质以5倍容量使用以外,通过与实施例1-1-(1)相同的方法来制备多孔二氧化硅颗粒。
(4)多孔二氧化硅颗粒(粒径为300nm)的制备
除了使用920ml蒸馏水和850ml甲醇来制备小孔颗粒以外,通过与实施例1-1-(1)相同的方法来制备多孔二氧化硅颗粒。
(5)多孔二氧化硅颗粒(粒径为500nm)的制备
除了使用800ml蒸馏水、1010ml甲醇和10.6g CTAB来制备小孔颗粒以外,通过与实施例1-1-(1)相同的方法来制备多孔二氧化硅颗粒。
(6)多孔二氧化硅颗粒(粒径为1000nm)的制备
除了使用620ml蒸馏水、1380ml甲醇和7.88g CTAB来制备小孔颗粒以外,通过与实施例1-1-(1)相同的方法来制备多孔二氧化硅颗粒。
(7)多孔二氧化硅颗粒(孔径为4nm)的制备
除了使用2.5ml TMB用于孔扩张以外,通过与实施例1-1-(1)相同的方法来制备多孔二氧化硅颗粒。
(8)多孔二氧化硅颗粒(孔径为7nm)的制备
除了使用4.5ml TMB用于孔扩张以外,通过与实施例1-1-(1)相同的方法来制备多孔二氧化硅颗粒。
(9)多孔二氧化硅颗粒(孔径为17nm)的制备
除了使用11ml TMB用于孔扩张以外,通过与实施例1-1-(1)相同的方法来制备多孔二氧化硅颗粒。
(10)多孔二氧化硅颗粒(孔径为23nm)的制备
除了使用12.5ml TMB用于孔扩张以外,通过与实施例1-1-(1)相同的方法来制备多孔二氧化硅颗粒。
(11)多孔二氧化硅颗粒的制备
除了将900ml蒸馏水、850mL甲醇和8g CTAB用于制备小孔颗粒以外,通过与实施例1-1-(1)相同的方法来制备多孔二氧化硅颗粒。
2.颗粒形成和孔扩张的鉴定
在显微镜下观察在实施例1-1-(1)至(3)中制备的小孔颗粒和多孔二氧化硅颗粒,以确定小孔颗粒是否均匀形成或者孔是否充分扩张以均匀地形成多孔二氧化硅颗粒(图2至5)。
图2为实施例1-1-(1)中的多孔二氧化硅颗粒的照片,并且图3为实施例1-1-(2)中的多孔二氧化硅颗粒的照片,并且从这些图可以看出,均匀地形成了具有充分扩张的孔的球形多孔二氧化硅颗粒。
图4为实施例1-1-(1)中的小孔颗粒的照片,并且图5为实施例1-1-(1)和1-1-(3)中的小孔颗粒的比较照片,并且从这些图可以看出,均匀地形成了球形小孔颗粒。
3.BET表面积和孔径的计算
计算实施例1-1-(1)中的小孔颗粒和实施例1-1-(1)、(7)、(8)、(10)和(11)的多孔二氧化硅颗粒的表面积和孔径。通过Brunauer-Emmett-Teller(BET)法来计算表面积,并且通过Barrett-Joyner-Halenda(BJH)法来计算孔径分布。
颗粒的显微照片在图6中示出,并且计算结果在下表1中示出。
[表1]
4.表面改性
将100mg实施例1-1-(1)的纳米颗粒(BALL)分散在10mL甲苯中,并加热至110℃。当温度达到110℃时,加入2ml 3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)并回流16小时。以8500rpm进行离心15分钟以获得颗粒(aBALL,其中含氮基团与BALL结合),并用乙醇和蒸馏水交替清洗两次。
获得沉淀并在乙醇中与0.1mg叶酸、1.2mg N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和2mg N-(3-二甲基氨基丙基)-N'-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)反应。
以8500rpm进行离心15分钟获得颗粒(FaBALL,其中含氮基团与BALL结合),然后用乙醇和蒸馏水交替清洗所得颗粒10次。
将所得颗粒移至HCl/盐酸溶液(1:5v/v)并在110℃下回流16小时。8500rpm离心15分钟后,获得不含CTAB的颗粒,用乙醇和蒸馏水交替清洗所得颗粒10次。
将所得颗粒分散在10mL甲苯中并加热至110℃。当温度达到110℃时,加入1ml 3-巯基丙基三乙氧基硅烷(MPTES)并回流16小时。8500rpm离心15分钟后,获得颗粒(FabBALL,其中巯基丙基与FaBALL结合,孔中硫原子比为0.3mmol/g),用乙醇和蒸馏水交替清洗10次。
5.颗粒特性的评价
通过TEM观察获得的FabBALL,并测量其粒径。此外,测量各BALL的ζ电位(图7)。
6.叶酸量的评价
如图13所示,除了改变用于处理的叶酸的量之外,以与实施例1-4中相同的方式进行表面改性。此后,确认是否有颗粒沉淀。
叶酸相对于颗粒的含氮基团(氨基丙基)的量设置为0%、0.01%、0.1%、1%、10%和100%,通过改变叶酸的添加量来调节。具体地,通过元素分析(氮原子比为2.1mmol/g)确定氨基丙基的引入量。此外,为了配合叶酸与含氮基团的摩尔比为1:1(100%)、10:1(10%)、100:1(1%)、1000:1(0.1%)和10000:1(0.01%),将19mg、1.9mg、0.19mg、0.019mg和0.0019mg的叶酸分别添加到12mg的颗粒中。此外,分别以41mg、4.1mg、0.41mg、0.041mg和0.0041mg的量引入EDC,同时分别添加25mg、2.5mg、0.25mg、0.025mg和0.0025mg的NHS。
将修饰的颗粒以8mg/ml的浓度添加到PBS中,当叶酸量为1%或10%时,形成沉淀。
7.颗粒的染料标记
将实施例1-2中获得的颗粒10mg悬浮于1ml水中,向其中混合20μg的N-羟基琥珀酰亚胺酯活化花青3(Cy3-NHS)。混合物在搅拌下反应16小时。未反应的荧光染料通过用乙醇和水清洗颗粒10次来去除。干燥染料标记的颗粒并重新分散在水中。
8.细胞培养
MCF-7细胞(过表达叶酸受体的自噬缺陷型乳腺癌细胞)在与50单位/mL的青霉素/链霉素溶液和10%的胎牛血清(FBS)混合的RPMI1640培养基中培养。
9.细胞内流入的评价
评估FabBALL和abBALL之间进入MCF-7细胞的内吞效率差异。用MCF-7细胞处理染料标记的FabBALL和abBALL,并测定荧光强度。FabBALL的平均荧光强度比abBALL高2倍(图8c)。
实施例2:肽的负载和释放
1.多肽的合成
Bec1肽(CGGTNVFNATFHIWHSGQFGT,SEQ ID NO:1)通过固相合成使用Rink酰胺树脂合成。对于荧光标记,将3eq荧光素、3eq NHS和3eq EDC添加到肽中。获得的肽通过HPLC纯化并通过MALDI-ToF质谱法确认。
2.负载效率的测量
将过量的4,4-二吡啶基二硫醚添加到实施例1-2-5的颗粒中并用乙醇清洗3次。然后,将不同量的颗粒添加到20%DMSO溶液中固定量的Bec1肽中并反应1小时。以8500rpm离心15分钟获得上清液,测量324nm处的吸光度。通过与4-硫代吡啶酮的标准曲线比较来计算残留肽的浓度。将肽以约10%w/w负载到FabBALL上(图8a)。
3.肽释放
将100μg实施例1-2-4的颗粒和10μg荧光标记的Bec肽混合在160μl具有不同浓度GSH的1×PBS中。加入40μl DMSO以溶解Bec1肽并测量荧光强度。基于Bec1肽的初始荧光计算释放的肽量。
在不存在GSH的情况下,12小时期间仅释放3%以下的肽,而在存在10mM或2mM谷胱甘肽(GSH)的情况下,FabBALL在12小时内释放多达30%的肽(图8b)。这表明肽的释放取决于还原环境,并且在细胞质内得到更多促进。
4.细胞毒性的评估
将MCF-7细胞以10,000个细胞/孔接种在96孔细胞培养板中。1天后,不同浓度的各颗粒(4至500μg/mL)在每个孔中用含血清的培养基处理1天。此后,将上述培养基替换为含有10μl MTT测定试剂盒的无血清培养基,培养4小时,吸出上清。每个孔加入DMSO溶解甲臜,反应1小时。在570nm波长处测量吸光度,并计算细胞活力作为与未处理组的相对值。
在MCF-7细胞上用FabBALL和携带Bec1肽的Bec1肽处理后,通过MTT测定比较细胞活力。当仅使用Bec1肽进行处理时,与未处理组相比,细胞活力没有显著变化。然而,当携带Bec1肽的FabBALL用于处理时,细胞活力显著降低(图9a和9b)。证实FabBALL在Bec1肽的靶向递送方面表现出高效率。
5.用于测定细胞内肽释放的细胞荧光图像
MCF-7细胞以100,000个细胞/孔接种在具有玻璃底的12孔细胞培养板中。1天后,将5μg染料标记的颗粒和0.5μg荧光标记的bec1肽混合在一起,在无血清培养基下用复合物分别处理细胞不同时期(1、2、3、6、12、24小时)。用颗粒处理的细胞用4%PFA溶液固定15分钟,然后用1x PBS溶液清洗两次。细胞核用DAPI溶液染色。图像是用Delta视觉显微镜获得的。
通过将荧光标记的FabBALL加工成MCF-7细胞,证实了Bec1肽有效释放。12小时后,绿色荧光标记的Bec1肽的荧光以显著的量被证实,表明该肽从FabBALL中很好地释放在细胞质中(图8d)。
6.表达LC3 GFP的MCF-7细胞系的构建及GFP-LC3斑点数的测量
使用lipofectamine 2000,将LC3-GFP质粒转染到MCF-7细胞中。使用800μg/mLG418选择转染的MCF-7,持续3个月。观察GFP表达至少1个月以确认质粒已正确插入。接种100,000个表达LC3-GFP的MCF-7细胞。
将40μg染料标记的颗粒和4μg bec1肽混合,在无血清培养基中处理细胞6小时。细胞用4%PFA固定并用DAPI染色细胞核。用Delta-vision显微镜获得图像,并测量每组100个细胞中GFP-LC3斑点数。
LC3蛋白是参与自噬体延伸过程的生物标志物,其表达水平随着自噬体的进展而升高。在这方面,GFP斑点的增加表明自噬被成功诱导。当只处理Bec1肽时,观察到很少量的GFP斑点。然而,当处理携带Bec1肽的FabBALL时,确认了大量的GFP斑点(图9c和9d)。
7.在各种癌细胞系中的效果确认
PC-3、LNCaP和HeLa细胞中的细胞毒性分别以与MCF-7中细胞毒性评估相同的方式进行评估。
在所有这些细胞系中,证实了当携带Bec1肽的FabBALL用于细胞系的处理时,表现出有效效果(图10至12)。
<110> 雷莫内克斯生物制药有限公司(LEMONEX INC.)
<120> 抗癌剂和多孔二氧化硅颗粒的制备方法
<130> 20P07004
<150> US 62/880733
<151> 2019-07-31
<160> 1
<170> KoPatentIn 3.0
<210> 1
<211> 21
<212> PRT
<213> 智人(Homo sapiens)
<400> 1
Cys Gly Gly Thr Asn Val Phe Asn Ala Thr Phe His Ile Trp His Ser
1 5 10 15
Gly Gln Phe Gly Thr
20
Claims (22)
1.一种抗癌剂,其包含多个其中掺入有抗癌活性肽的多孔二氧化硅颗粒,其中多个含氮基团位于各多孔二氧化硅颗粒的外表面上,并且叶酸与至少一些所述含氮基团结合。
2.根据权利要求1所述的抗癌剂,其中所述叶酸与0.9%以下的含氮基团结合。
3.根据权利要求1所述的抗癌剂,其中所述叶酸与11%以上的含氮基团结合。
4.根据权利要求1所述的抗癌剂,其中所述叶酸与0.001%至0.3%的含氮基团结合。
5.根据权利要求1所述的抗癌剂,其中所述抗癌活性肽通过二硫键与所述多孔二氧化硅颗粒结合。
6.根据权利要求1所述的抗癌剂,其中所述多孔二氧化硅颗粒包括多个不规则排列的孔。
7.根据权利要求1所述的抗癌剂,其中所述多孔二氧化硅颗粒具有50至500nm的粒径和7至25nm的孔径。
8.根据权利要求1所述的抗癌剂,其中所述抗癌活性肽的长度为5aa至50aa。
9.根据权利要求1所述的抗癌剂,其中所述抗癌活性肽在其末端包括具有氨基酸序列C(GG)n(n为1至3)的接头。
10.根据权利要求1所述的抗癌剂,其中所述抗癌活性肽具有SEQ ID NO:1的氨基酸序列。
11.根据权利要求1所述的抗癌剂,其中所述多孔二氧化硅颗粒具有280m2/g至680m2/g的BET表面积。
12.根据权利要求1所述的抗癌剂,其中所述抗癌活性肽以1:1至20的重量比掺入所述多孔二氧化硅颗粒。
13.根据权利要求1所述的抗癌剂,其中所述抗癌剂是注射剂。
14.根据权利要求1所述的抗癌剂,其中所述癌症为乳腺癌、卵巢癌、宫颈癌、前列腺癌、睾丸癌、阴茎癌、泌尿生殖道癌、睾丸肿瘤、食道癌、喉癌、胃癌、胃肠癌、皮肤癌、角质形成细胞肿瘤、滤泡癌、黑色素瘤、肺癌、小细胞肺癌、非小细胞肺癌(NSCLC)、肺腺癌、肺鳞状细胞癌、结肠癌、胰腺癌、甲状腺癌、乳头状癌、膀胱癌、肝癌、胆管癌、骨癌、毛细胞癌、口腔癌、唇癌、舌癌、唾液腺癌、咽癌、小肠癌、结肠癌、直肠癌、肾癌、前列腺癌、外阴癌、甲状腺癌、肠癌、子宫内膜癌、子宫癌、脑癌、中枢神经系统癌、腹膜癌、肝细胞癌、霍奇金病或白血病。
15.根据权利要求1所述的抗癌剂,其中所述多孔二氧化硅颗粒外表面上的氮原子量为0.1mmol/g以上。
16.一种包含掺入其中的抗癌活性肽的多孔二氧化硅颗粒的制备方法,所述方法包括:
第一步骤,在多孔二氧化硅颗粒的内孔填充有表面活性剂的状态下,在所述多孔二氧化硅颗粒的外表面引入含氮基团;
第二步骤,将叶酸与至少一些所述含氮基团结合;
第三步骤,去除填充在所述多孔二氧化硅颗粒的内孔中的表面活性剂;和
第四步骤,将活性肽掺入所述多孔二氧化硅颗粒。
17.根据权利要求16所述的方法,其中所述表面活性剂选自由鲸蜡基三甲基溴化铵(CTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(TMABr)、十六烷基三甲基氯化吡啶鎓(TMPrCl)和四甲基氯化铵(TMACl)组成的组。
18.根据权利要求16所述的方法,其中所述活性肽以1:1至20的重量比与所述多孔二氧化硅颗粒结合。
19.根据权利要求16所述的方法,其中基于100重量份的所述多孔二氧化硅颗粒,以0.01至10重量份的量的所述叶酸处理所述多孔二氧化硅颗粒。
20.根据权利要求16所述的方法,其还包括在所述第一步骤之前通过在溶剂中加入表面活性剂和二氧化硅前体然后将其搅拌来制备其中小孔填充有表面活性剂的小孔二氧化硅颗粒的步骤。
21.根据权利要求20所述的方法,其还包括在所述第一步骤之前通过使所述小孔二氧化硅颗粒与溶胀剂反应来扩张所述小孔的步骤。
22.一种根据权利要求1至15中任一项所述的抗癌剂的生产方法,其包括根据权利要求16至21中任一项所述的多孔二氧化硅颗粒的制备方法。
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