CN114470231A - 一种叶酸-羟烷基淀粉大分子稳定共载光敏剂和小分子前药的纳米载药系统、其制备和应用 - Google Patents

一种叶酸-羟烷基淀粉大分子稳定共载光敏剂和小分子前药的纳米载药系统、其制备和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于化学、药学、医学等多学科交叉技术领域，更具体地，涉及一种叶酸‑羟烷基淀粉大分子稳定共载光敏剂和小分子前药的纳米载药系统、其制备和应用。该纳米载药系统包括光敏剂和具有还原响应性的疏水性小分子前药的自组装纳米粒，还包括叶酸‑羟烷基淀粉大分子化合物，实验表明，叶酸‑羟烷基淀粉大分子化合物的引入，能够显著提高光敏剂和疏水性小分子前药的自组装纳米粒的稳定性，该纳米载药系统具有较高药物负载量，在血液环境中能够维持长时间的稳定，显著提升肿瘤靶向性并且实现肿瘤部位的光声及荧光成像，同时激光照射可以使肿瘤部位快速升温，通过热疗提高阿霉素药物的化疗效果，实现协同治疗。

Description

一种叶酸-羟烷基淀粉大分子稳定共载光敏剂和小分子前药 的纳米载药系统、其制备和应用
技术领域
本发明属于化学、药学、医学等多学科交叉技术领域，更具体地，涉及一种叶酸-羟烷基淀粉大分子稳定共载光敏剂和小分子前药的纳米载药系统、其制备和应用。
背景技术
肿瘤是导致人类死亡的主要原因之一。化疗是目前治疗肿瘤最有效的手段之一。许多常见的化疗药物虽然有一定的治疗效果，但目前上市的大量化疗药物仍存在着极大的缺陷，如毒副作用大，血液循环时间短，肿瘤部位蓄积不足等问题。随着科技的发展，智能前药策略成为解决化疗药物现有问题的重要手段之一。通过将化疗药物与肿瘤特异性响应键(如二硫键)偶联，实现前药在肿瘤部位的特异性释放，从而实现对肿瘤细胞的杀伤以及降低对正常组织的毒性，极大地提高了化疗药物的效果及安全性。另外，研究人员发现，基于二硫键等响应键合成的小分子药物可以自组装形成粒径均一的纳米粒，与传统的纳米药物相比，这种基于小分子前药构建的纳米药物具有高载药量以及避免由于载体而引起的不良反应等优势。然而，这种纳米药物容易在血液循环过程中聚集，导致其被快速清除，极大地限制其在肿瘤治疗中的应用。
此外，单一的化疗难以取得较为理想的治疗效果，采用联合治疗的手段可以显著增强肿瘤治疗效果。在纳米药物中共载光敏剂，除了能够对肿瘤部位进行实时成像外，光敏剂带来的光热还能显著增强肿瘤治疗效果。然而纳米药物中共载光敏剂同样由于纳米药物在血液中容易聚集，而快速被清除，影响肿瘤治疗效果。因此，如何有效改善小分子前药自组装纳米药物的稳定性，提高肿瘤治疗效果，并且实现对肿瘤部位的成像以及对载药纳米系统的实时监控，是本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物稳定共载光敏剂和疏水性小分子前药的纳米载药系统、其制备和应用，通过采用叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物作为稳定剂，实现了该大分子化合物与光敏剂和疏水性小分子前药自组装纳米粒的稳定共载，有效解决了现有技术小分子前药自组装纳米药物稳定性不佳导致肿瘤治疗效果不佳的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物稳定共载光敏剂和小分子前药的纳米载药系统，其包含具有还原响应性的疏水性小分子前药和光敏剂的自组装纳米粒，还包括叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物；
其中，所述具有还原响应性的疏水性小分子前药为基于还原响应性化学键构建的疏水性小分子前药；所述光敏剂为带正电荷且与所述具有还原响应性的疏水性小分子前药存在相互作用力的近红外光类光敏剂；该纳米载药系统中所述叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物带负电，其与带正电荷的所述自组装纳米粒通过静电吸附和亲疏水作用实现稳定共载。
优选地，所述还原响应性化学键为二硫键或二硒键，所述疏水性小分子前药为喜树碱、阿霉素或紫杉醇。
优选地，所述叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物为叶酸与羟烷基淀粉通过酯键偶联的大分子化合物，所述羟烷基淀粉进一步优选为羟乙基淀粉，其分子量范围为40-130KDa。
优选地，该纳米载药系统通过如下方法获得：将具有还原响应性的疏水性小分子前药和光敏剂的自组装纳米粒与所述叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物共混后获得。
优选地，该纳米载药系统中所述具有还原响应性的疏水性小分子前药的载药量为30～35wt％；所述光敏剂的载药量为5～7wt％。
优选地，所述叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物和所述自组装纳米粒的质量比为0.5～2:1；所述具有还原响应性的疏水性小分子前药和所述光敏剂的质量比为0.5～2:1。
优选地，所述光敏剂为IR780、DiR和IR676中的一种或多种。
按照本发明的另一个方面，提供了一种所述的纳米载药系统的制备方法，包括如下步骤：
(1)将具有还原响应性的疏水性小分子前药、光敏剂与溶剂混合，超声后透析，固液分离得到所述具有还原响应性的疏水性小分子前药和光敏剂的自组装纳米粒；
(2)将步骤(1)获得的自组装纳米粒与叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物混合搅拌，固液分离后得到叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物稳定共载光敏剂和阿霉素二聚体的纳米载药系统。
优选地，步骤(1)所述溶剂包含有机溶剂和超纯水，所述有机溶剂为DMSO、THF和CH3CH2OH中的一种或多种。
优选地，步骤(1)所述超声其超声功率为100-180瓦，超声时间3-5分钟；所述透析其透析时间为2-6小时。
优选地，步骤(2)所述混合搅拌的时间不短于3小时，进一步优选不短于6小时；搅拌转速为50-150rpm。
按照本发明的另一个方面，提供了一种所述的纳米载药系统在制备治疗癌症的药物、制备预防癌症的药物、荧光成像或光声成像中的应用。
优选地，所述癌症为乳腺癌、肝癌、结肠癌、卵巢癌或黑色素瘤。
按照本发明的另一个方面，提供了一种抗癌药物，包含所述的纳米载药系统和药学上可接受的添加剂。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的一种叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物稳定共载光敏剂和疏水性小分子前药的纳米载药系统，其包括光敏剂和疏水性小分子前药的自组装纳米粒，还包括叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物，实验表明，叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物的引入，能够显著提高光敏剂和疏水性小分子前药的自组装纳米粒的稳定性，解决了现有技术小分子前药自组装纳米药物稳定性不佳导致肿瘤治疗效果不佳的技术问题。实验证明该纳米载药系统具有较高药物负载量以及显著提高小分子自组装纳米粒的稳定性，在血液环境中能够维持长时间的稳定，显著提升肿瘤靶向性并且实现肿瘤部位的光声及荧光成像，同时激光照射可以使肿瘤部位快速升温，通过热疗提高疏水性小分子药物的化疗效果，实现协同治疗。本发明旨在解决现有小分子前药自组装纳米载药体系稳定性差、靶向性不强、抗肿瘤活性不高等技术问题。
(2)本发明提出的一种叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物稳定共载光敏剂和疏水性小分子前药自组装纳米粒而构建的纳米载药系统，通过对该纳米载药系统进行体内外肿瘤靶向性评价，发现其对乳腺癌表现出良好的肿瘤靶向性，其能够更多地将药物递送至肿瘤部位，促进乳腺肿瘤细胞对载药纳米粒的摄取，并在肿瘤细胞内高还原性条件下快速释放出药物，发挥更好的肿瘤杀伤活性。
(3)本发明提出的一种叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物稳定共载光敏剂和疏水性小分子前药自组装纳米粒而构建的纳米载药系统，在相同的给药剂量下，显示出了比非叶酸靶向载药体系更好的抗肿瘤活性，显著抑制乳腺癌的瘤体积和瘤重，显著抑制乳腺癌中肿瘤细胞的增殖，促进肿瘤细胞的凋亡。
(4)本发明提出的一种叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物稳定共载光敏剂和疏水性小分子前药自组装纳米粒而构建的纳米载药系统，在体外稳定性测试中，显示出了比非叶酸靶向载药体系更强的稳定性，实现在血液环境中稳定48小时以上。
(5)本发明提出的一种叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物稳定共载光敏剂和疏水性小分子前药自组装纳米粒而构建的纳米载药系统，在808nm激光照射下能够快速升温，在体内外均能升至46℃，通过温和光热能够显著提高疏水性小分子药物化疗的抗肿瘤效果。
(6)本发明优选实施例提出的一种叶酸-羟乙基淀粉大分子化合物稳定共载光敏剂和阿霉素二聚体前药自组装纳米粒而构建的纳米载药系统。利用溶剂置换法将荧光小分子化合物即光敏剂2-[2-[2-氯-3-[(1,3-二氢-3,3-二甲基-1-丙基-2H-吲哚-2-亚基)亚乙基]-1-环己烯-1-基]乙烯基]-3,3-二甲基-1-丙基吲哚鎓碘化物与阿霉素二聚体前药共组装形成纳米粒，同时，表面利用叶酸-羟乙基淀粉大分子化合物进行修饰，形成粒径在150nm左右且分布均一的载药纳米粒。该载药纳米粒具有较高药物负载量以及良好的稳定性，在血液环境中能够维持长时间的稳定，利用叶酸的靶向作用，高效特异地富集到肿瘤部位。在叶酸受体的介导下，肿瘤细胞将载药纳米粒摄取到胞内，在肿瘤细胞内高浓度还原物质的作用下，阿霉素二聚体被还原成阿霉素原药，释放出毒性更强的阿霉素原药，从而杀伤肿瘤。同时，利用共载的小分子荧光染料的荧光及光声成像特性，能够对活体小鼠的肿瘤部位进行双模态成像，确定肿瘤的部位，大小和边界。使用808nm激光照射后，能够快速升高肿瘤部位的温度，实现荧光及光声成像指导的精确肿瘤的热疗和化疗联合治疗。本发明优选实施例中提供的一种叶酸-羟乙基淀粉大分子化合物稳定共载2-[2-[2-氯-3-[(1,3-二氢-3,3-二甲基-1-丙基-2H-吲哚-2-亚基)亚乙基]-1-环己烯-1-基]乙烯基]-3,3-二甲基-1-丙基吲哚鎓碘化物(IR780)的阿霉素二聚体前药自组装纳米粒而构建的纳米载药系统，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例制备FDINs流程示意图；
图2A为本发明实施例3制备的DINs及FDINs用动态光散射仪检测的水合粒径；
图2B为本发明实施例3制备的FDINs纳米粒的稳定性；
图2C为本发明实施例4游离DSD，游离IR780，DINs及FIDNs的紫外可见光吸收光谱；
图2D为本发明实施例5中DINs及FDINs在不同溶剂中的DOX荧光发射光谱；
图2E实施例5中DINs及FDINs在不同溶剂中的IR780荧光发射光谱；
图2F为实施例6中FDINs在10mM DTT溶液中随时间变化的DOX荧光发射光谱；
图2G为实施例6中FDINs在10mM DTT溶液中随时间变化的IR780荧光发射光谱；
图2H为实施例7中FDINs在正常环境，酸性环境和高还原性条件下的药物释放曲线；
图2I为实施例7中FDINs在高还原性条件下及添加光照后的药物释放曲线；
图3内容A和内容B为本发明实施例8中不同IR780浓度，相同功率下FDINs的升温曲线及图片；图3内容C和内容D为本发明实施例7为Free IR780和FDINs相同浓度，相同激光功率照射下的升温曲线及图片；图3内容E为实施例9FDINs纳米粒在不同IR780浓度下的光声成像扫描图；图3内容F为FDINs纳米粒在不同IR780浓度下的光声信号强度；
图4内容A为实施例10中利用共聚焦显微镜考察肿瘤细胞对不同纳米粒的细胞摄取情况；图4内容B和内容C为实施例11中利用流式细胞仪考察肿瘤细胞对不同纳米粒的细胞摄取情况及相对定量；
图5内容A为实施例12不同药物处理后细胞存活情况；图5内容B为实施例13不同药物处理后，未添加光照和添加光照后细胞存活情况；图5内容C为实施例14利用共聚焦显微镜考察经不同药物处理后细胞的活死情况；图5内容D为实施例15利用流式细胞仪考察经不同药物处理后细胞的周期情况；
图6内容A为实施例16不同纳米粒对小鼠肿瘤部位的活体成像图片；图6内容B为实施例16不同纳米粒在肿瘤部位的相对富集量；图6内容C和内容D为不同纳米粒在小鼠各脏器的富集及相对定量；
图7内容A，内容B和内容C为实施例17不同药物处理小鼠后，小鼠肿瘤部位激光照射收的升温曲线及图片；图7内容D为不同药物处理后小鼠肿瘤部位光声成像图。
图8内容A为实施例18小鼠经不同给药处理后瘤体积的变化；图8内容B为实施例18小鼠经不同给药处理后瘤重的变化；图8内容C为实施例18小鼠经不同给药处理后瘤子大小的图片；图8内容D为实施例18小鼠经不同给药处理后对剥离的肿瘤进行的H&E，Tunel及Ki67染色；
图9内容A为实施例18小鼠经不同给药处理后体重的变化，评价不同药物对小鼠的毒性；图9内容B至内容I为实施例18小鼠经不同给药处理后对小鼠血液进行的血常规和血生化检测评价不同药物对小鼠的毒性；图9内容B为血清中谷丙转氨酶的量；图9内容C为血清谷草转氨酶的量；图9内容D为血清中肌酸激酶的量；图9内容E为为血清中尿素氮的量；图9内容F为血液中白细胞的量；图9内容G为血液中血小板的量；图9内容H为血液中血红蛋白的量；图9内容I为血液中血小板的量。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的一种叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物稳定共载光敏剂和小分子前药的纳米载药系统，其包含具有还原响应性的疏水性小分子前药和光敏剂的自组装纳米粒，还包括叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物；其中，所述具有还原响应性的疏水性小分子前药为基于还原响应性化学键构建的疏水性小分子前药；所述光敏剂为带正电荷且与所述具有还原响应性的疏水性小分子前药存在相互作用力(如π-π堆积)的近红外光类光敏剂。该纳米载药系统中所述叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物带负电，其与带正电荷的所述具有还原响应性的疏水性小分子前药和光敏剂的自组装纳米粒通过静电吸附和亲疏水作用实现稳定共载。
本发明所述还原响应性化学键为二硫键或二硒键，所述疏水性小分子前药为喜树碱、阿霉素或紫杉醇等。一些实施例中，所述具有还原响应性的疏水性小分子前药包括但不限于为通过二硫键或二硒键偶联的阿霉素二聚体、喜树碱二聚体或紫杉醇二聚体。本发明所述叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物为叶酸与羟烷基淀粉通过酯键偶联的大分子化合物，所述羟烷基淀粉优选为羟乙基淀粉，其分子量范围为40-130KDa，优选为130KDa。一些实施例中，该纳米载药系统中具有还原响应性的疏水性小分子前药的载药量为30～35wt％；所述光敏剂的载药量为5～7wt％。
一些实施例中，所述叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物和所述自组装纳米粒的质量比为0.5～2:1，优选为1.3～1.7:1；所述具有还原响应性的疏水性小分子前药和光敏剂的质量比为0.5～2:1，优选为1.5～2:1。
本发明一些实施例在实验过程中将叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物与光敏剂和小分子前药比如阿霉素二聚体的自组装纳米粒混合搅拌后，发现该大分子化合物的引入能够显著提高光敏剂和阿霉素二聚体的自组装纳米粒的稳定性，相当于本发明通过采用叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物对光敏剂和小分子前药的自组装纳米粒进行修饰，以提高该自组装纳米粒的稳定性，并利用叶酸的肿瘤靶向性以及羟烷基淀粉的亲水性，提高修饰得到的纳米载药系统纳米粒用作抗肿瘤药物的应用效果。推测可能的原因是利用叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物对与光敏剂和阿霉素二聚体的自组装纳米粒之间的电荷相互作用以及最终形成的纳米粒与溶剂之间的亲疏水作用，实现光敏剂和阿霉素二聚体的稳定共载。其中，叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物带负电，光敏剂和阿霉素二聚体的自组装纳米粒带正电。小分子前药比如阿霉素二聚体本身带有负电荷，与光敏剂混合自组装后其自组装纳米粒整体显正电性，使得叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物的稳定共载成为可能。除了电荷相互作用，利用该大分子化合物与自组装纳米粒之间的氢键作用、小分子前药之间的π-π堆积作用等，也可能对该自组装纳米粒的稳定分散、避免团聚起到了一定的作用。本发明实验中尝试单独采用叶酸(缩写为FA)、羟乙基淀粉(缩写为HES)以及叶酸与羟乙基淀粉简单共混的混合物采用相同的方法，试图提高光敏剂和阿霉素二聚体的自组装纳米粒的稳定性，实验发现这三种均不能与该自组装纳米粒形成稳定的纳米粒，更别提提高其稳定性了。说明只能采用叶酸与羟乙基淀粉通过酯键偶联的大分子化合物才能够起到稳定该自组装纳米粒的作用。可能的原因是HES与FA共同作用，FA为HES提供负电荷，有助于HES修饰到DINs表面，而HES具有的亲水性提高了DINs的稳定性，同时HES-FA可能也存在一定亲疏水作用力有利于稳定DINs。
本发明纳米载药系统中的光敏剂可以采用任意带正电荷且与具有还原响应性的疏水性小分子前药比如阿霉素二聚体存在相互作用力(如π-π堆积)的近红外光类光敏剂，包括但不限于为IR780、DiR和IR676等中的一种或多种。其中，IR780化学名为2-[2-[2-氯-3-[(1,3-二氢-3,3-二甲基-1-丙基-2H-吲哚-2-亚基)亚乙基]-1-环己烯-1-基]乙烯基]-3,3-二甲基-1-丙基吲哚鎓碘化物，其具有式(一)所示的结构式：
Figure BDA0003449433360000071
本发明提供的稳定共载的纳米载药系统的制备方法，包括如下步骤：
(1)将具有还原响应性的疏水性小分子前药、光敏剂与溶剂混合，超声后透析，固液分离得到所述阿霉素二聚体前药和光敏剂的自组装纳米粒；
(2)将步骤(1)获得的自组装纳米粒与叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物混合搅拌，固液分离后得到叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物稳定共载光敏剂和具有还原响应性的疏水性小分子前药的纳米载药系统。
一些实施例中，步骤(1)所述溶剂包含有机溶剂和超纯水，所述有机溶剂为DMSO、THF和CH3CH2OH中的一种或多种。步骤(1)所述超声其超声功率为100-180瓦，超声时间3-5分钟；透析时间为2-6小时。步骤(2)所述混合搅拌的时间不短于3小时，较佳地不短于6小时，搅拌转速优选控制在50-150rpm。实验中发现混合搅拌时间延长有利于获得粒径更小、均一的纳米粒，更佳的混合搅拌时间是6-24小时。可能原因是混合搅拌过程中自组装纳米粒与叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物相互作用平衡需要一定的时间。固液分离可以为离心分离等常规分离手段。
本发明叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物稳定共载光敏剂和具有还原响应性的疏水性小分子前药的纳米载药系统的制备方法简单，如图1所示，首先将光敏剂与具有还原响应性的疏水性小分子前药自组装获得粒径在90-130nm范围的纳米粒，然后将该自组装纳米粒与叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物混合后搅拌，使叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物对该自组装纳米粒进行修饰，得到该稳定共载的纳米载药系统，稳定共载前后纳米粒粒径变化不大，得到的纳米载药系统中纳米粒尺寸约为150-180nm。
本发明提供的稳定共载的纳米载药系统中含有具有还原响应性的疏水性小分子前药，能够用于制备治疗或预防癌症的药物，还含有光敏剂，能用于荧光/光声成像。这里癌症种类包括但不限于为乳腺癌、肝癌、结肠癌、卵巢癌或黑色素瘤。用于制备抗癌药物时，包含本发明所述的纳米载药系统和药学上可接受的添加剂。该抗癌药物剂型可以为各种剂型，包括但不限于为注射剂、粉针剂、口服剂、喷雾剂、胶囊剂或栓剂。羟乙基淀粉是临床上常用的血浆代用品，生物相容性良好。本发明利用叶酸-羟乙基淀粉大分子化合物作为稳定剂来提高纳米药物的稳定性，叶酸具有肿瘤特异靶向性，对于肿瘤治疗具有很好的靶向性，提高该纳米载药系统的抗肿瘤活性。
本发明优选实施例中，通过选择阿霉素二聚体肿瘤治疗药物为纳米粒主体，选择叶酸-羟乙基淀粉大分子化合物作为稳定剂，选择叶酸作为肿瘤特异性靶向分子，选择IR780作为荧光成像和光热治疗的药物，制备得到粒径在150nm左右，且分布均一，结构稳定的载药纳米粒。与无叶酸靶向的纳米粒相比，该纳米粒显著延长其在血液循环中的稳定时间，增强肿瘤部位的富集量，促进了肿瘤细胞对纳米粒的摄取，在乳腺癌4T1小鼠模型中显示出更好的抗肿瘤效果，同时降低了毒副作用。本发明提供的纳米载药体系，通过荧光及光声成像系统能够实时对肿瘤部位进行成像，同时利用激光照射肿瘤部位能够快速升高肿瘤部位的温度，实现光热疗法和化疗的联合治疗，增强抗肿瘤疗效，因此本发明提出的纳米载药体系具有良好的应用前景。
以下为实施例：
实施例1
共载IR780基于DOX-SS-DOX前药共组装纳米粒DINs的制备和表征。
利用溶剂置换法制备了几种不同IR780和DOX-SS-DOX比例的纳米粒，具体方法如下：
(1)按照DOX-SS-DOX与IR780质量比分别为0.5:1，1:1，2:1，称取两种样品。其中IR780的质量为4mg。
(2)向(1)中每种配比加入0.2mL二甲亚砜溶解，然后再将样品分别加到2mL超纯水中，冰水浴条件下，超声5min(150W，2s/2s)。取超声后的溶液装入透析袋中(截留分子量为3500KDa)，放入超纯水中搅拌透析6h，每隔2h更换一次新鲜超纯水，透析完成后收集透析袋中的溶液，3500rpm离心15min，收集上清。用动态光散射粒度仪检测DINs的平均粒径，结果如表1所示，几种比例的纳米粒粒径均在100-130nm之间，分布均一，综合考虑纳米粒粒径与载药量，配比优选为2:1。
表1
Figure BDA0003449433360000091
实施例2
HES-FA，HES，FA及HES+FA修饰DINs制备FDINs纳米粒及其表征
HES-FA表示分子量为130KDa的羟乙基淀粉与叶酸通过酯键偶联得到的大分子化合物，具体制备方法如下：将叶酸(20mmol，8.828mg)，二环已基碳二亚胺二亚胺(40mmol，8.253mg)溶于10mL二甲亚砜中，加入4-二甲氨基吡啶(40mmol，4.887mg)，50℃反应30min。羟乙基淀粉(1mmol,130mg)溶于5mL二甲亚砜中，加入至上述反应体系，50℃继续反应48h。反应完成后，反应液加入到100mL乙醇中沉淀，8000rpm离心10min，沉淀用二甲亚砜溶剂，置于透析袋中(截留分子量：8000Da)，超纯水透析两天后，冷冻干燥，得到HES-FA。
HES表示分子量为130KDa的羟乙基淀粉；FA表示叶酸；HES+FA表示分子量为130KDa的羟乙基淀粉与叶酸的简单共混得到的混合物。
利用搅拌法制备几种不同HES-FA和DINs比例的纳米粒，具体方法如下：
取2mL实施例1制备得到的DINs纳米粒溶液(按照与DOX-SS-DOX与IR780质量比为2:1制备得到)，按照HES-FA与DINs质量比为0.5:1,1:1,1.5:1,2:1，加入相应质量的HES-FA溶液，室温搅拌24h，转速100rpm，取反应后的溶液放置于超滤管中(100KDa，3500rpm离心15min)浓缩使最终体积为1mL，收集超滤管中溶液，即为终产物。利用动态光散射粒度仪检测FDINs的平均粒径，结果如表2所示，结果显示，当HES-FA与DINs的质量比超过1.5:1时可形成稳定的纳米粒，纳米粒平均粒径在150nm左右，综合考虑纳米粒稳定性与载药量，因此配比优选为1.5:1。
表2
Figure BDA0003449433360000092
取2mL实施例1制备得到的DINs纳米粒溶液(按照与DOX-SS-DOX与IR780质量比为2:1制备得到)，按照HES、FA与DINs质量比分别为1.455:1和0.045:1(HES-FA中FA占比约3％，因此当HES-FA为1.5时，HES和FA分别为1.455和0.045)，加入相应质量的HES，FA及HES+FA溶液，室温搅拌24h，取反应后的溶液放置于超滤管中(100KDa，3500rpm离心15min)浓缩使最终体积为1mL，收集超滤管中溶液，即为终产物。利用动态光散射粒度仪检测几种混合溶液的平均粒径，结果如表3所示，结果显示，几种溶液与DINs混合搅拌后均未形成稳定的纳米粒。
表3
Figure BDA0003449433360000101
实施例3
DINs及FDINs的制备及表征
利用溶剂置换法制备了DOX-SS-DOX和IR780配比为2:1的DINs，具体方法如下：
称取DOX-SS-DOX 8mg，IR780 4mg溶于0.2mL二甲亚砜中，将样品加到2mL超纯水中，冰水浴条件下，超声5min(150W，2s/2s)。取超声后的溶液装入透析袋中(截留分子量为3500KDa)，放入超纯水中搅拌透析6h，每隔2h更换一次新鲜超纯水，透析完成后收集透析袋中的溶液，3500rpm离心15min，收集上清，即为DINs纳米粒溶液。
取2mL DINs纳米粒溶液，按照HES-FA与DINs质量比为1.5:1，加入相应质量的HES-FA溶液，室温搅拌24h，转速100rpm，取反应后的溶液放置于超滤管中(100KDa，3500rpm离心15min)浓缩使最终体积为1mL，收集超滤管中溶液，即得到FDINs纳米粒溶液。
利用动态光散射粒度仪检测DINs和FDINs在不同溶剂(超纯水和PBS)中的粒径大小以及超纯水中的粒径分布，不同溶剂中的粒径大小结果如表4所示，超纯水中的粒径分布结果如图2A所示。连续一周每天用动态光散射粒度仪检测FDINs的粒径，结果如图2B所示。实验结果表明，DINs粒径约130nm，FDINs粒径约150nm，其中FDINs样品在一周内能保持稳定，无明显团聚或解聚现象发生。
表4
Figure BDA0003449433360000111
实施例4
DINs和FDINs的紫外-可见光吸收光谱
用超纯水和二甲亚砜混合溶液DINs及FDINs溶液，用二甲亚砜和水混合溶液作为参比，利用紫外-可见光分光光度计测定了两种样品的吸收光谱，扫描波长范围为400-900nm，扫描步长为1nm。结果如图2C所示。
紫外-可见光光谱结果显示，游离的DOX-SS-DOX在484nm处有最大吸收，游离的IR780在794nm处有最大吸收，DINs与FDINs(二甲亚砜中)同样在484与794nm处有最大吸收，这说明IR780的确已经成功共载进纳米粒中。
实施例5
实施例3中制备的DINs和FDINs的荧光发射光谱
分别用PBS和二甲亚砜配置DINs与FDINs的PBS溶液和二甲亚砜溶液。利用荧光光谱仪测定了两种样品在DMSO和PBS中的荧光光谱，其中DOX-SS-DOX激发波长为485nm，发射光谱扫描范围为500-700nm。IR780激发波长为780nm，发射光谱扫描范围为790-900nm。结果如图2D和图2E所示。
从荧光光谱来看，DINs与FDINs在PBS中几乎没有荧光，而在DMSO中无论是DOX-SS-DOX的荧光还是IR780得荧光都得到了极大的增强，这说明DOX-SS-DOX与IR780共组装后荧光淬灭，而在二甲亚砜中，DINs和FDINs纳米粒都处于完全溶解状态，DOX-SS-DOX与IR780荧光没有发生淬灭。
实施例6
将实施例3中制备得到的FDINs在PBS和10mM DTT(二硫苏糖醇)中的荧光恢复行为，具体方法如下：
(1)配制DTT溶液。称取30.84mg DTT，溶解于10mL含0.5％Tween-80的PBS缓冲液(pH 7.4)中，使其终浓度为20mM；
(2)配制FDINs纳米粒溶液。取适量的FDINs纳米粒溶液，溶解于10mL含0.5％Tween-80的PBS缓冲液(pH 7.4)中，使FDINs纳米粒中DOX-SS-DOX浓度20ug/mL，IR780浓度为4ug/mL。
(3)取6mL FDINs纳米粒混悬液与等体积DTT溶液混合，使FDINs纳米粒中DOX-SS-DOX浓度为10ug/mL，IR780浓度2ug/mL、DTT终浓度为10mM，置于室温避光处孵育；
(4)分别于第0、5、10、30、120min取样2mL，使用时间分辨荧光光谱仪扫描其发射光谱(DOX激发：484nm发射：500-700nm IR780激发：780nm发射：790-900nm)结果如图2F和图2G所示(图中从上至下的曲线分别对应取样时间为120min、30min、10min、5min和0min)。结果显示，随着时间的增加，FDINs中两种药物的荧光都得到了逐步地恢复，在120min时，荧光强度达到了最大。实验结果进一步表明FDINs纳米粒具有还原响应性，在DTT的作用下还原阿霉素二聚体前药，从而达到响应性释放药物的效果。
实施例7
实施例3中制备得到的FDINs在不同条件下药物的释放行为，具体方法如下：
(1)配制释放介质：分别配制含0.5％Tween-80的PBS缓冲液300mL(pH 7.4)；含0.5％Tween-80的PBS缓冲液150mL(pH 5.0)；称取231.2mg DTT，加入到150mL含0.5％Tween-80的PBS缓冲液(pH 7.4)。
(2)配制9mL FDINs纳米粒溶液(DOX-SS-DOX：80μg/mL)，取1mL FDINs纳米粒溶液装入截留分子量3500Da的透析袋中，夹子密封，每组设置3个平行，随后将透析袋浸没在装有30mL释放液的50mL离心管中，于摇床中震荡，摇床温度为37℃，转速为180rpm。
(3)在预定时间点(0.5、1、2、4、8、12、24、48、72h)，取1mL释放液，再补充1mL空白释放液。取出的释放液通过多功能酶标仪-FlexS3检测DOX的含量，激发波长为485nm，检测发射波长为560nm。结果如图2H所示，FDINs在pH 5.0和pH 7.4中释放率分别只有14.0％和19.2％，而纳米粒在10mM的DTT中的释放速率明显加快，12h的释放效率就达到了39.3％，72h的释放效率进一步提高为49.5％。纳米粒在10mM DTT中快速、大量的释放归因于DTT还原DOX-SS-DOX释放出DOX原药。纳米粒在还原介质中的响应性释药有利于保证药物在储存和血液循环中的相对稳定，而在进入肿瘤细胞后被快速，大量释放出来，从而达到良好的治疗效果。
FDINs在添加光照后药物的释放行为，具体方法如下：
(1)配制释放介质：称取231.2mg DTT，加入到300mL含0.5％Tween-80的PBS缓冲液，配制含有5mM DTT的释放液(pH 7.4)
(2)将1mL FDINs溶液(DOX-SS-DOX:80μg/mL)加入到透析袋中，每组3个平行，然后浸入30mL释放液中。30min后，小心取出样品，用808nm激光(1W/cm2)照射5分钟，然后放回透析袋中继续进行以下释放实验，没有激光照射组作为对照组。结果如图2I所示，添加光照后，药物释放得到了进一步提升，光照组180min时药物释放率为19.9％，而对照组药物释放率为15.1％。这表明光照引起溶液温度升高，促进了DTT还原二硫键，从而进一步促进了药物释放率，实现光热促进化疗，进一步增强治疗效果。
实施例8
不同浓度，不同样品的体外升温情况。
取浓缩后的实施例3制备的FDINs纳米粒溶于超纯水，按照IR780的浓度分别稀释为一系列浓度的样品：40，20，10，5μg/mL，超纯水作为对照组。取1mL于1.5mL EP管中，808nm激光器1.0W/cm2进行照射，用热成像仪检测EP管内液体温度变化，每30s记录一次温度，连续记录360s的温度变化。结果如图3内容A,内容B所示。
取游离IR780及FDINs纳米粒溶于超纯水，按照IR780的浓度稀释20μg/mL，超纯水作为对照组。取1mL于1.5mL EP管中，808nm激光器1.0W/cm2进行照射，用热成像仪检测EP管内液体温度变化，每30s记录一次温度，连续记录360s的温度变化结果如图3内容C,内容D所示。
结果显示，浓度为40μg/mL，激光功率为1.0W/cm2时，FDINs纳米粒溶液表现出较好的体外升温能力，达到52℃。此外，FDINs比游离IR780的体外升温效果更好，游离IR780的光热转换效率仅有7.99％，而FDINs的光热转换效率高达38.4％，为游离IR780的4.8倍。
实施例9
不同浓度FDINs纳米粒溶液的体外光声成像
按照实施例3制备的FDINs，超纯水稀释配制了IR780浓度分别为5、10、20、50μg/mL的FDINs纳米粒溶液，利用光声显微成像仪在744nm激光下对纳米粒进行光声扫描。结果如图3内容E和内容F所示。随着IR780浓度的升高，体外光声信号强度也随之增强，并且与浓度呈现出正相关。
实施例10
利用共聚焦显微镜研究肿瘤细胞对纳米粒的摄取
将生长状态良好的4T1细胞消化收集后铺到confocal皿中，每皿铺10万细胞，培养箱孵育过夜使之贴壁。然后用1640全培养基配置游离IR780、DOX-SS-DOX、DINs和FDINs溶液，使最终DOX-SS-DOX浓度为5μg/mL,IR780浓度为1μg/mL。另用含100μg/mL的叶酸的1640全培养基配置FDINs溶液，同样使DOX-SS-DOX浓度为5μg/mL,IR780浓度为1μg/mL。孵育完成后，向预先处理好的4T1细胞中中分别加入1mL含纳米粒的培养基，然后放在培养箱中孵育4h。孵育完成后每皿加入1mL 4％多聚甲醛固定15min。然后吸去多聚甲醛，加入1mL 10μg/mL DAPI进行染色。15min后吸去DAPI并用PBS洗涤三次。使用激光共聚焦显微镜检测4T1细胞中DOX及IR780的荧光强度。结果如图4内容A所示。
结果显示，FDINs组具有最高的肿瘤细胞摄取量，同时，向培养基中添加叶酸可显著抑制肿瘤细胞对FDINs纳米粒的摄取，表明叶酸在肿瘤细胞摄取纳米粒中发挥关键作用。
实施例11
利用流式细胞仪研究肿瘤细胞对纳米粒的摄取
预先准备好空白培养基，含有Free IR780、DINs、FDINs以及FDINs+100μg/mL叶酸的培养基，使最终IR780浓度为0.5μg/mL。将生长状态良好的4T1细胞消化后收集并计数，然后将其接种到6孔板中，每孔接种10w个细胞，接种15个孔。5％二氧化碳培养箱37℃孵育过夜。向6孔板中分别加入空白1640培养基、Free IR780和三种纳米粒溶液，每孔加1mL，每个样品加三个重复孔。37℃孵育4h后，吸去样品，用PBS冲洗三次，每孔加0.5mL胰酶消化3min。消化完成后加含血清培养基终止消化，1200rpm离心3min收集细胞。收集好的细胞再用PBS洗涤2-3次。最后收集到的细胞加入200μL PBS吹散备用。通过流式细胞仪检测IR780的荧光强度。结果如图4内容B和内容C所示。
结果显示与游离IR780和DINs纳米粒相比，FDINs纳米粒具有最高的细胞摄取量，且培养基中加入叶酸可降低肿瘤细胞对FDINs纳米粒的摄取。
实施例12
利用MTT法检测DOX-SS-DOX，DINs和FDINs(均为实施例3制备)的体外抗肿瘤活性
将生长状态良好的4T1细胞使用胰酶消化，离心收集后稀释成5万/mL的细胞悬液，然后铺到96孔板中，每孔100μL，培养箱孵育过夜使之贴壁。按照DOX浓度20，10，5，2，1，0.5，0.1μg/mL，分别配置含Free DOX、DOX-SS-DOX、DINs及FDINs的全培养基溶液。将96孔板中的旧培养基吸去，并加入配置好的含DOX的新培养基100μL，每组加6孔。空白对照及无细胞对照加入新的全培养基。然后放入培养箱孵育24h。孵育完成后每孔加入20μL 5mg/mL的MTT溶液(用无菌PBS配置)。再将96孔板放入培养箱孵育。MTT孵育4h后吸去96孔板中培养基并加入150μL二甲亚砜，37℃放置半小时使形成的甲瓒完全溶解。最后利用酶标仪检测吸光度，检测波长为492nm。结果如图5内容A所示。
结果显示，相较于DOX-SS-DOX和DINs，FDINs纳米粒杀伤肿瘤细胞的活性显著增强。有叶酸靶向纳米粒FDINs的肿瘤细胞杀伤活性显著强于无叶酸靶向的DINs。
实施例13
利用MTT法检测激光照射对FDINs纳米粒(实施例3制备)体外抗肿瘤活性的影响。
将生长状态良好的4T1细胞使用胰酶消化，离心收集后稀释成5万/mL的细胞悬液，然后铺到96孔板中，每孔100μL，培养箱孵育过夜使之贴壁。按DOX浓度为20，10，5，2μg/mL分别配置Free IR780和FDINs的全培养基溶液，对应IR780浓度为4，2，1，0.4μg/mL。将96孔板中的旧培养基吸去，并加入配置好的含Free IR780和FDINs的新培养基100μL，每组加6孔，空白对照及无细胞对照加入新的全培养基。每组各设置两块96孔板，其中一块板在给药2h后给与808nm激光照射，功率为1.0W/cm2，每孔照射3min，另一块未使用808激光照射的作为对照，照射完成后放入培养箱孵育24h。孵育完成后每孔加入20μL 5mg/mL的MTT溶液(用无菌PBS配置)。再将96孔板放入培养箱孵育。MTT孵育4h后吸去96孔板中培养基并加入150μL二甲亚砜，37℃放置半小时使形成的甲瓒完全溶解。最后利用酶标仪检测吸光度，检测波长为492nm。结果如图5内容B所示。
结果显示，加了激光光照Free IR780+Laser，FDINs+Laser细胞杀伤要分别强于未加激光照射的Free IR780，FDINs。
实施例14
利用共聚焦荧光显微镜研究不同样品处理后的体外细胞活死情况
将生长状态良好的4T1细胞消化收集后铺到48孔板中，每皿铺2万细胞，培养箱孵育过夜使之贴壁。按照DOX浓度为10μg/mL分别配置Free IR780和FDINs的全培养基溶液，对应IR780浓度为2μg/mL。将48孔板中的旧培养基吸去，并加入配置好的含Free IR780和FDINs的新培养500μL，每组加6孔，空白对照加入新的全培养基。每组各设置两块48孔板，其中一块板在给药2h后给与808nm激光照射，功率为1.0W/cm2，每孔照射3min，另一块未使用808激光照射的作为对照，照射完成后放入培养箱孵育24h，吸去上层含药培养基，按照试剂盒说明书进行染色，使用共聚焦荧光显微镜观察荧光标记的活/死细胞。结果如图5内容C所示
结果显示，单一化疗细胞毒性不强，细胞凋亡数目很少，而FDINs+Laser组细胞大量凋亡，表明在化疗-光热的综合作用下，肿瘤细胞大量死亡，对肿瘤细胞的杀伤效果最强。
实施例15
利用流式细胞仪研究不同样品处理后肿瘤细胞周期情况。
将生长状态良好的4T1细胞使用胰酶消化，离心收集后稀释成30万/mL的细胞悬液，然后铺到6孔板中，每孔1mL，培养箱孵育过夜使之贴壁。按DOX浓度为10μg/mL，IR780浓度为2μg/mL分别配制Free IR780、DOX-SS-DOX、DINs、FDINs全培养基溶液，其中叶酸组中添加含有100μg/mL叶酸的全培养基，激光照射组在给药2h后使用808nm激光照射5min，照射完成后放入培养箱孵育24h。孵育完成后，用预冷的PBS溶液洗涤3次，然后用Annexin V-APC/7-AAD细胞凋亡试剂盒进行染色，通过流式细胞仪分析细胞周期。结果如图5内容D所示。
结果显示，FDINs+Laser组肿瘤细胞晚期凋亡率为53.0％，而Control，游离IR780，游离DOX-SS-DOX，游离IR780+Laser，DINs，FDINs及FDINs+FA组肿瘤细胞晚期凋亡率分别为15.8％，20.3％，26.3％，33.9％，40.5％，34.1％。游离叶酸与肿瘤表面的叶酸受体结合，抑制了纳米粒表面的叶酸与肿瘤表面的叶酸受体结合，从而导致肿瘤细胞对纳米粒摄取降低，进一步影响了晚期凋亡比例。
实施例16
纳米粒的体内荧光成像及药物组织分布研究。
购买BALB/c雌鼠，六周龄，体重在15-17g之间。在实验室动物房适应性饲养一周后，将小鼠右后肢周围毛发剃干净。培养4T1细胞，等到细胞数量足够且处于对数期时，消化、离心收集细胞。用PBS洗涤一次后重新用PBS重悬，配置成107/mL的细胞悬液，置于冰盒中待用。使用注射器在每只小鼠右后肢上方皮下注射100μL细胞悬液。注射完成后继续饲养即可。肿瘤体积计算公式为：V＝(L×W^2)/2，其中V表示肿瘤体积，L表示肿瘤的长径，W表示短径。待到肿瘤体积达到200mm3后，将荷瘤小鼠随机分为3组，每组3只。分别尾静脉给与游离IR780，DINs和FDINs纳米粒溶液(用PBS配置)，给药剂量按照IR780计算为1mg/kg。在给药前和给药后第0.5，1，2，4，8，12，24和48h将小鼠麻醉，并通过小动物活体成像仪对小鼠进行荧光成像，荧光通道选择ICG通道，745nm激发，830nm发射。为了进一步研究纳米药物在体内的分布行为，在给药后48h，处死小鼠并取出心，肝，脾，肺，肾和肿瘤，使用小动物活体成像仪进行荧光成像。结果如图6内容A，内容B，内容C和内容D所示。
结果显示，IR780赋予纳米粒活体成像的能力，能够实时对肿瘤进行成像。三组小鼠肿瘤部位的荧光强度都是随给药时间增加而增强，均在12h后就无显著变化。因此在进行光热实验时选取的照射时间是给药后12h。在采集荧光照片的各个时间点上，游离IR780组和DINs组小鼠的荧光相对较弱，这主要是因为游离IR780是小分子，直接注射到体内很容易直接就经过肝脏或是肾脏被清除，血液循环半衰期很短，而DINs在血液中的稳定性很差，很容易聚集；另外，DINs表面为正电荷容易在血液循环中吸附蛋白，从而导致被巨噬细胞等清除，故只有少量的IR780能到达肿瘤部位产生荧光。相比而言，FDINs组在肿瘤部位富集量最多，48h时的平均荧光强度分别是游离IR780和DINs组的1.92和1.58倍。这主要可能有两个方面的原因：第一FDINs表面具有亲水的羟乙基淀粉大分子使得纳米粒的血液循环时间增加，并且在EPR效应影响下，纳米粒在肿瘤部位富集增多，此外叶酸的靶向作用使得FDINs纳米粒在肿瘤部位有更多的富集；第二，与DINs纳米粒相比，FDINs纳米粒表面电荷更加接近中性，因此具有更长的血液半衰期。图5内容C和内容D是给药后48h取出的各组小鼠各个器官的荧光照片以及对各个器官荧光半定量的结果。从结果可以看出，较游离IR780和DINs组而言，FDINs组纳米粒在肿瘤部位有更高的富集量，分别是游离IR780和DINs组的2.4倍和2.0倍。以上的结果表明，相较于游离IR780和DINs而言，FDINs纳米粒在肿瘤部位有着更高的富集量，这意味着FDINs纳米粒具有更好的成像和治疗效果。
实施例17
纳米粒的体内光热及光声成像
购买BALB/c雌鼠，六周龄，体重在15-17g之间。在实验室动物房适应性饲养一周后，将小鼠右后肢周围毛发剃干净。培养4T1细胞，等到细胞数量足够且处于对数期时，消化、离心收集细胞。用PBS洗涤一次后重新用PBS重悬，配置成107/mL的细胞悬液，置于冰盒中待用。使用注射器在每只小鼠右后肢上方皮下注射100μL细胞悬液。注射完成后继续饲养即可。肿瘤体积计算公式为：V＝(L×W^2)/2，其中V表示肿瘤体积，L表示肿瘤的长径，W表示短径。待肿瘤长到200mm3左右，随机将小鼠分3组，每组3只。分别尾静脉给与Free IR780,DINs和FDINs，给药剂量按IR780计算为0.8mg/kg。给药12h后进行808nm激光照射10min，激光功率为1.0W/cm2。结果如图7内容A，内容B，内容C所示。
结果显示，IR780赋予纳米粒产生光热的能力，能够实现对肿瘤进行光热治疗。使用808nm激光器，在1.0W/cm2功率下照射肿瘤部位10min，各组瘤内升温曲线如图7内容B和内容C所示。游离IR780组肿瘤部位温度从36.1℃左右升高到了41.8℃左右，这表明游离IR780组也会有较少一部分富集在肿瘤部位并产生光热效果。由于DINs较FDINs纳米粒在肿瘤部位富集要少，DINs纳米粒的升温效果较FDINs纳米粒差，DINs组肿瘤部位在激光照射10min后温度维持在43℃左右，而FDINs则可以维持在47℃左右。纳米粒在肿瘤部位的升温能力强于游离的IR780，有叶酸靶向FDINs在肿瘤部位的升温能力强于无叶酸的DINs。
另取2只小鼠，随机尾静脉注射Free IR780和FDINs，给药剂量按IR780计算为1.5mg/kg，给药12h后进行光声成像，使用光声显微成像仪扫描肿瘤部位的光声信号，激光波长为744nm，扫描面积为8.0mm×8.0mm。结果如图7内容D所示。
结果显示，与游离IR780组相比，FDINs组显示出更广的光声信号面积以及更强的光声信号强度，这主要是因为FDINs纳米粒在肿瘤部位富集更多，光声成像效果更好。
实施例18
购买BALB/c雌鼠，六周龄，体重在15-17g之间。在实验室动物房适应性饲养一周后，将小鼠右后肢周围毛发剃干净。培养4T1细胞，等到细胞数量足够且处于对数期时，消化、离心收集细胞。用PBS洗涤一次后重新用PBS重悬，配置成107/mL的细胞悬液，置于冰盒中待用。使用注射器在每只小鼠右后肢上方皮下注射100μL细胞悬液。注射完成后继续饲养即可。肿瘤体积计算公式为：V＝(L×W^2)/2，其中V表示肿瘤体积，L表示肿瘤的长径，W表示短径。待肿瘤长到80mm3左右，将小鼠随机分为8组，每组6只，分别给与(1)生理盐水，(2)Free DOX，(3)DSD+IR780，(4)DSD+IR780+Laser，(5)DINs，(6)DINs+Laser，(7)FDINs，(8)FDINs+Laser。其中DSD表示阿霉素二聚体DOX-SS-DOX，通过尾静脉给药，给药剂量为DOX4mg/kg，IR780 0.8mg/kg。每三天给一次药，一共给两次药，并在第一次给药后进行光照，光照组在给药后12h进行光照。光照功率为1.0W/cm2，光照时间为10min。在实验过程中，每两天测量一次小鼠体重和肿瘤体积。结果如图8内容A所示。在给药后第14天处死小鼠，每只小鼠需收集两份全血，一份测定血常规(抗凝)指标，另一份检测血生化(不抗凝)指标。小鼠处死后，剥离肿瘤，并对离体肿瘤称重和拍照，结果如图8内容B和内容C所示。将肿瘤用4％的多聚甲醛固定，用石蜡包埋切片，进行HE染色，Ki67和TUNEL免疫荧光染色，结果如图8内容D所示。图8内容D中H&E结果显示，FDINs+Laser组肿瘤表现出了更大的肿瘤坏死面积。同时，FDINs+Laser组具有最低的Ki67荧光，表明肿瘤内部细胞增殖最弱。此外，FDINs+Laser具有最高的TUNEL荧光，表明肿瘤内部细胞凋亡最强。上述结果一致表明，FDINs+Laser组具有最好的抗肿瘤效果。
测定血常规的全血可以直接用血细胞分析仪检测，测定血生化指标的全血则要在4℃放置过夜后，3000rpm离心5min，收集血清后，进行检测，结果如图9所示。图9为治疗过程中各组小鼠体重检测以及血生化及血常规指标检测结果。图9内容A为实施例18小鼠经不同给药处理后体重的变化，评价不同药物对小鼠的毒性；图9内容B至内容I为实施例18小鼠经不同给药处理后对小鼠血液进行的血常规和血生化检测评价不同药物对小鼠的毒性；图9内容B为血清中谷丙转氨酶的量；图9内容C为血清谷草转氨酶的量；图9内容D为血清中肌酸激酶的量；图9内容E为为血清中尿素氮的量；图9内容F为血液中白细胞的量；图9内容G为血液中血小板的量；图9内容H为血液中血红蛋白的量；图9内容I为血液中血小板的量。
从结果来看，游离DSD+IR780组不会对肿瘤有显著抑制作用，即使添加光照后肿瘤体积仍未表现出显著减小，这说明游离DSD和IR780不能有效到达肿瘤部位，从而未能发挥出良好的抗肿瘤效果。在DINs和FDINs组中，相对于对照组，对肿瘤的生长有轻微的抑制作用，这归因于化疗发挥一定的抗肿瘤作用；FDINs组比DINs组具有更好的肿瘤抑制效果，这得益于FDINs更强的稳定性以及叶酸的靶向作用使更多FDINs纳米粒富集到肿瘤部位。与单纯化疗组相比，由于化疗和光热治疗的协同作用，DINs+Laser组与FDINs+Laser组均表现出更好的肿瘤抑制效果，其中FDINs+Laser组有两只小鼠的肿瘤完全消除，这主要是由于FDINs具有更高的肿瘤富集量，因此激光照射后肿瘤温度可以升到47℃左右，并且加速阿霉素二聚体药物释放出更多原药阿霉素，从而具有最强的肿瘤抑制效果。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物稳定共载光敏剂和小分子前药的纳米载药系统，其特征在于，其包含具有还原响应性的疏水性小分子前药和光敏剂的自组装纳米粒，还包括叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物；
其中，所述具有还原响应性的疏水性小分子前药为基于还原响应性化学键构建的疏水性小分子前药；所述光敏剂为带正电荷且与所述具有还原响应性的疏水性小分子前药存在相互作用力的近红外光类光敏剂；该纳米载药系统中所述叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物带负电，其与带正电荷的所述自组装纳米粒通过静电吸附和亲疏水作用实现稳定共载。
2.如权利要求1所述的纳米载药系统，其特征在于，所述还原响应性化学键为二硫键或二硒键，所述疏水性小分子前药为喜树碱、阿霉素或紫杉醇。
3.如权利要求1所述的纳米载药系统，其特征在于，所述叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物为叶酸与羟烷基淀粉通过酯键偶联的大分子化合物。
4.如权利要求1所述的纳米载药系统，其特征在于，该纳米载药系统通过如下方法获得：将具有还原响应性的疏水性小分子前药和光敏剂的自组装纳米粒与所述叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物共混，使所述叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物对所述自组装纳米粒进行修饰，得到所述纳米载药系统。
5.如权利要求1所述的纳米载药系统，其特征在于，该纳米载药系统中所述具有还原响应性的疏水性小分子前药的载药量为30～35wt％；所述光敏剂的载药量为5～7wt％。
6.如权利要求1所述的纳米载药系统，其特征在于，所述光敏剂为IR780、DiR和IR676中的一种或多种。
7.如权利要求1至6任一项所述的纳米载药系统的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将具有还原响应性的疏水性小分子前药、光敏剂与溶剂混合，超声后透析，固液分离得到所述具有还原响应性的疏水性小分子前药和光敏剂的自组装纳米粒；
(2)将步骤(1)获得的自组装纳米粒与叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物混合搅拌，固液分离后得到叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物稳定共载光敏剂和阿霉素二聚体的纳米载药系统。
8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述溶剂包含有机溶剂和超纯水，所述有机溶剂为DMSO、THF和CH3CH2OH中的一种或多种；所述具有还原响应性的疏水性小分子前药和所述光敏剂的质量比为0.5～2:1；步骤(2)所述叶酸-羟烷基淀粉大分子化合物和所述自组装纳米粒的质量比为0.5～2:1；所述混合搅拌的时间不短于3小时，搅拌转速为50-150rpm。
9.如权利要求1至6任一项所述的纳米载药系统在制备治疗癌症的药物、制备预防癌症的药物、荧光成像或光声成像中的应用。
10.一种抗癌药物，其特征在于，包含如权利要求1至6任一项所述的纳米载药系统和药学上可接受的添加剂。
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