CN114685804B - 一种核-壳式双配体配位聚合物及其制备方法、应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于纳米科技领域,公开了一种核‑壳式双配体配位聚合物及其制备方法、应用,配位中心离子选自Zn2+,配位体选自2‑甲基咪唑和其他含有咪唑基团的化合物。本发明还提供了透明质酸(hyaluronic acid,HA)修饰的负载肝微粒体酶的核‑壳式双配体配位聚合物纳米颗粒,该纳米颗粒具有较高的稳定性及生物相容性,能够通过HA主动靶向肿瘤,在肿瘤细胞内低pH响应下,释放药物与酶,实现细胞内药物激活,实现抗黑色素瘤等实体瘤药物的高效、低毒治疗。
Description
技术领域
本发明属于纳米科技领域,具体涉及一种核-壳式双配体配位聚合物及其自组装形成的纳米粒以及在黑色素瘤、肝癌和乳腺癌等实体瘤治疗中的应用。
背景技术
恶性黑色素瘤(黑色素瘤)是临床上较为常见的皮肤粘膜和色素膜恶性肿瘤,也是发病率增长最快的恶性肿瘤之一,年增长率为3%~5%。作为最具破坏性的癌症之一,恶性黑色素瘤具有其快速复发、高多药耐药性和低存活率等特点。目前临床一线治疗推荐达卡巴嗪(Dacarbazine,DTIC)单药、替莫唑胺(Temozolomide,TMZ)或DTIC/TMZ单药为主的联合治疗(如联合顺铂或福莫斯汀);二线治疗一般推荐紫杉醇联合卡铂方案。长期以来,DTIC是晚期黑色素瘤内科治疗的“金标准”,目前其他化疗药物在总生存率上均未超越DTIC。然而,血浆半衰期短、活性物质转化率低、肝脏毒性等缺陷仍然阻碍了DTIC最大化发挥其治疗作用。静脉注射的DTIC需在肝脏经微粒体酶代谢为单甲基阳离子化合物实现直接细胞毒作用,这导致DTIC在临床上显示出肝脏毒性,另一方面活性物质在肿瘤部位的低蓄积降低了其对肿瘤的杀伤作用。以DTIC为代表的恶性黑色素瘤化疗方案均迫切需要进行优化改造以提升其疗效。
随着纳米科技的飞速发展,纳米技术和纳米材料被广泛应用于疾病的诊疗。其中,纳米药物兼具药物和纳米材料的双重身份,与传统药物相比有其独特的优点,如能提高药物的稳定性;高比表面积,能够负载大量的药物;具有高效的实体瘤高通透性和滞留效应(Enhanced Permeability and Retention Effect,EPR),能够被动靶向肿瘤;可通过调控纳米材料的光信号、温度、磁场或利用肿瘤微环境响应等,实现在肿瘤部位药物的可控释放等。
2011年发表于Chemical Communications杂志题为Rapid synthesis ofzeolitic imidazolate framework-8(ZIF-8)nanocrystals in an aqueous system的文献公开了一种以2-甲基咪唑和Zn2+通过配位作用形成的聚合物纳米颗粒。该纳米颗粒可负载药物通过EPR效应实现对肿瘤的被动靶向治疗。但是,该纳米颗粒及相似构造的纳米颗粒的载药量始终有限,且难以在一个体系内同时实现前药的递送与激活。2021年,另一篇发表于Small杂志题为Rational design and growth of MOF-on-MOF heterostructures的文献总结了混合配位体/金属离子聚合物纳米颗粒的一般构筑思路。目前,混合配位体聚合物纳米颗粒还未应用至生物医学领域。由于以DTIC、TMZ为代表的一批化疗药物/治疗剂均含有咪唑基团,在化学上具有与Zn2+离子发生配位反应的可能。因此,将药物与传统单一组分的配位聚合物,通过纳米技术的手段,构筑成混合配位体纳米聚合物,有可能突破传统纳米颗粒在生物医学应用上的局限,同时可借助纳米技术的优势,改善化疗药物/治疗剂在临床治疗上的短板。
发明内容
基于上述研究背景,本发明从3个方面考虑:①通过配位化学反应而非传统的亲水/疏水/静电相互作用,将药物以可响应性释放的作用形式,固定于配位聚合物纳米颗粒上,在增大载药量的同时避免药物因弱结合作用而发生渗漏;②将药物与生物酶/催化剂/激活剂置于一个递送系统内,在肿瘤区域实现原位激活,同时避免两步/多步给药导致的体内分布不均,尽可能提升药效降低毒副作用;③提高药物的循环稳定性,延长其发挥抗肿瘤作用的时间,使其具有体内应用的潜力,进一步提升该策略临床应用的价值。
基于上述考虑,本发明利用以DTIC、TMZ为代表的一批化疗药物/治疗剂均含有咪唑基团这一特点,发现在较温和的条件下,该类药物能作为配位体与2-甲基咪唑和Zn2+通过配位作用形成的聚合物纳米颗粒进一步发生配位反应,形成以2-甲基咪唑-Zn2+配位聚合物为内核层,药物-Zn2+配位聚合物为外壳层的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒。另一方面,可在核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒的内部包埋以肝微粒体酶为代表的催化系统,实现在一个递送载体内进行药物的激活。进一步地,在核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒外部修饰以透明质酸(hyaluronic acid,HA)为代表的高分子,增强药物的血浆稳定性,实现长循环,同时通过对黑色素瘤细胞表面CD44受体的高亲和力实现靶向治疗。
本发明具体技术方案如下:
一种核-壳式双配体配位化合物,所述配位化合物的配位中心离子选自Zn2+,双配位体的第一种选自2-甲基咪唑,双配位体的第二种选自其他含有咪唑基团的化合物。
优选的,含有咪唑基团的化合物其分子量小于500Da,譬如DTIC、TMZ、来曲唑(Letrozol,LTZ)、硫鸟嘌呤(Tioguanine,TG)等。
本发明的一个具体的示例,双配位体的第二种为DTIC。
本发明的另一目的在于提供一种核-壳式双配体配位聚合物,由本发明所述的配位化合物自组装聚合而成。进一步的,所述配位聚合物为纳米颗粒。
本发明的另一目的在于提供本发明所述的核-壳式双配体配位聚合物的制备方法,在本发明的一个具体的技术方案中,配位中心离子选自Zn2+,双配位体选自2-甲基咪唑和DTIC,通过下述的两步法进行制备:
(1)将第一种配位体2-甲基咪唑和Zn2+分散于水溶液中,在剧烈搅拌下诱导内核层配位聚合物纳米颗粒的形成,直至自组装完全,离心、洗涤得到2-甲基咪唑-Zn2+配位聚合物纳米颗粒。
(2)将2-甲基咪唑-Zn2+配位聚合物纳米颗粒与第二种配位体在水溶液中进行配位反应,反应达到平衡后,离心、洗涤、收集产品,即可得到核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒。
优选的,所述2-甲基咪唑和Zn2+的摩尔比为50~150:1(更优选为138:1);DTIC和Zn2+的摩尔比为30~60:1(更优选为44:1)。
本发明另一目的在于提供本发明所述核-壳式双配体配位聚合物在制备抗黑色素瘤药物中的应用。本发明所述聚合物纳米颗粒可以作为载体运载药物、酶,可用于黑色素瘤的治疗与诊断。
在本发明的一个具体的技术方案中,将肝微粒体酶包埋在上述聚合物纳米颗粒内部,以实现作为第二配位体的药物在黑色素瘤区域转化为抗肿瘤活性物质。此外,还将HA修饰在聚合物纳米颗粒的外部,增强药物的血浆稳定性,实现长循环。该方案中的制剂,通过下述的三步法制备:
(1)将肝微粒体酶、第一种配位体2-甲基咪唑与配位中心离子Zn2+分散于水溶液中,在剧烈搅拌下诱导内核层配位聚合物纳米颗粒的形成,直至自组装完全,离心、洗涤得到负载肝微粒体酶的2-甲基咪唑-Zn2+配位聚合物纳米颗粒。
(2)将负载肝微粒体酶的2-甲基咪唑-Zn2+配位聚合物纳米颗粒与第二种配位体在水溶液中进行配位反应,反应达到平衡后,离心、洗涤、收集产品,即可得到负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒。
(3)将负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒与HA在水溶液中通过静电吸附作用反应,反应达到平衡后,离心、洗涤、收集产品,即可得到HA修饰的负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒。
本发明的另一目的在于提供一种药物制剂,含有本发明所述的HA修饰的负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒。
本发明所述的药物制剂可以在水溶液中形成聚合纳米颗粒,粒径为80.0~120.0nm。在弱酸性条件下发生解聚,释放药物与酶。所述配位聚合物纳米颗粒的水溶性、稳定性、生物相容性均适合作为药物载体用于疾病,特别是肿瘤的治疗。本发明研究证明,所述药物制剂能够以主动靶向的方式于肿瘤区域富集,实现肿瘤细胞内低pH响应与细胞内生物催化激活药物的抗肿瘤靶向化学治疗。
本发明的原理:
本发明首先通过2-甲基咪唑结构中咪唑环上具有孤对电子的N与Zn2+配位,构建了2-甲基咪唑-Zn2+配位聚合物纳米颗粒,并且可在2-甲基咪唑-Zn2+配位自组装的过程中,把酶负载于纳米颗粒的孔道内。2-甲基咪唑-Zn2+配位聚合物纳米颗粒具有清晰的边界与稳定的拓扑结构,可作为模板式的“内核”使具有咪唑基团的其他配位体以配体交换和/或外延生长作用,进一步配位自组装并形成纳米颗粒的“外壳”。
根据上述构建原理,可选择前药作为第二配位体形成“外壳”。在缺少辅酶/辅助因子的体外环境下,不会发生催化反应。当纳米颗粒通过以网格蛋白为代表的摄取途径进入肿瘤细胞后,溶酶体弱酸性环境中的质子(H+)将与Zn2+竞争性地与咪唑基团结合,使咪唑基团质子化,引发质子海绵效应,最终导致纳米颗粒的崩解并发生溶酶体逃逸。此时,解离的前药将在胞质被酶激活形成抗肿瘤活性化合物,引发肿瘤细胞的凋亡。
本发明优点:
(1)本发明所述的核-壳式双配体配位聚合物以药物为第二配位体,大大增加了药物在聚合物纳米颗粒中的结合强度及载药量。
(2)本发明所述的负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物可以同时将酶与药物递送至肿瘤区域,避免因多次给药导致生物分布不均,提升了药物的疗效。
(3)本发明所述的负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物可以在外层修饰HA,可以显著地增强药物的血浆稳定性,并通过与肿瘤细胞表面CD44受体的高亲和力实现主动靶向治疗。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的HA修饰的负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒的合成与应用原理图。
图2为本发明实施例1制备的HA修饰的负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒的TEM图。图2A为CZ的TEM图,图2B为CZD的TEM图,图2C为CZDH的TEM图,图2D为CZDH的局部高分辨TEM图。
图3为本发明实施例1制备的HA修饰的负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒粒径电位仪检测结果。图3A为流体力学直径(DLS),图3B为Zeta电位图。
图4为本发明实施例1制备的HA修饰的负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒的DLS-时间相关曲线图。
图5为本发明实施例1制备的HA修饰的负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒的药物释放结果图。图5A为DTIC的释放曲线,图5B为肝微粒体酶的释放曲线。
图6为本发明实施例1制备的HA修饰的负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒的蛋白释放样品经SDS-PAGE电泳后的凝胶成像图。
图7为本发明实施例1制备的HA修饰的负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒的生物相容性实验结果图。
图8为本发明实施例1、3制备的HA修饰的负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒的B16F10细胞内流式细胞仪荧光强度图。图8A为细胞内荧光强度信号图,图8B为细胞内荧光强度定量图。
图9为本发明实施例1、3制备的HA修饰的负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒的B16F10细胞内FITC荧光信号共聚焦激光扫描显微镜观测图(比例尺:左三列为10μm,右一为20μm)。
图10为本发明实施例1、4制备的HA修饰的负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒的细胞毒性结果。图10A为B16F10细胞系,图10B为HepG2细胞系,图10C为MDA-MB-231细胞系。
具体实施方式
在本发明中所使用的术语,除非另有说明,一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
下面结合具体实施例并参照数据进一步详细描述本发明。应理解,该实施例只是为了举例说明本发明,而非以任何方式限制本发明的范围。
在以下实施例中,未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。下述实例中所用的材料、试剂、装置、仪器、设备等,如无特殊说明,均可从商业途径获得。
本实施例构建了一种HA修饰的负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒,其具有较高的水溶性、稳定性及生物相容性,并通过共递送药物(第二配位体)与酶的方式,增强了抗黑色素瘤药物DTIC的稳定性与疗效(图1)。在本实施例中,通过体外表征、稳定性研究、药物与酶释放测定、细胞摄取与细胞毒性研究等方式,论证了上述配位聚合物纳米颗粒适合应用于体内抗肿瘤治疗。实施例1HA修饰的负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒的构建
首先,根据计算结果精密称定所需的DTIC溶解于甲醇-水(50:50)中制得0.027M的DTIC溶液,并配制3.45M的2-甲基咪唑水溶液、1M的三(羟甲基)氨基甲烷(Tris)水溶液、0.5M的六水合硝酸锌水溶液、0.001M的HA水溶液、2mg/mL肝微粒体酶稀释液(稀释用溶剂为厂商推荐的pH为7.4的PBS缓冲液)。按如下三步法制备配位聚合物纳米颗粒:
(1)在磁力搅拌的条件下,于反应瓶中混合适量的2-甲基咪唑水溶液、六水合硝酸锌水溶液与肝微粒体酶稀释液,使反应体系中含有0.1mg/mL的肝微粒体酶,并保持2-甲基咪唑与Zn2+的摩尔比为138:1。反应达到平衡后,离心、洗涤、收集负载肝微粒体酶的2-甲基咪唑-Zn2+配位聚合物纳米颗粒(简写为CZ),烘干、或重悬至2mL,4℃冰箱中贮存,以备后续实验用。
(2)在磁力搅拌的条件下,于反应瓶中混合适量的CZ重悬液与DTIC溶液,保持反应体系中DTIC与Zn2+的摩尔比为44:1。搅拌数分钟至混合均匀后,向反应体系中加入数滴Tris溶液以尽可能抑制溶液中存在的质子,随后在避光条件下搅拌至过夜。反应达到平衡后,离心、洗涤、收集负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒(简写为CZD),烘干、或重悬至2mL,4℃冰箱中贮存,以备后续实验用。
(3)在磁力搅拌的条件下,于反应瓶中混合适量的CZD重悬液与HA水溶液,保持反应体系中HA与Zn2+的摩尔比为20:1。避光搅拌5h后,离心、洗涤、收集HA修饰的负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒(简写为CZDH),烘干、或重悬至2mL,4℃冰箱中贮存,以备后续实验用。
TEM表征:
取实施例1新鲜制备的CZ、CZD与CZDH,稀释一定倍数后滴到铜网上,待自然风干后,于透射电子显微镜上表征材料的形貌、尺寸(TEM)。
TEM图像(图2)显示,CZ、CZD与CZDH具有良好的球形形貌,CZD、CZDH具有明显的核-壳式双层结构。CZ的粒径为60.0~100.0nm,CZD、CZDH的粒径为80.0~120.0nm。高分辨率图像(HRTEM)显示,核-壳式双层结构的壳层厚度为6.0~11.0nm。
DLS&Zeta表征:
取实施例1新鲜制备的CZ、CZD与CZDH各1mL,在粒径电位仪上对其进行其流体力学直径(DLS)与Zeta电位的测定。
DLS的测试结果(图3A)进一步显示CZ、CZD与CZDH在溶液中保持着均匀的球形形貌。CZ的流体力学直径为192.6~197.8nm,CZD的流体力学直径为219.8~224.2nm,CZDH的流体力学直径为250.2~259.8nm。CZ、CZD与CZDH的流体力学直径逐步增大是由于DTIC配位壳层及HA修饰所致的结果。Zeta的测试结果(图3B)显示,CZ的表面电位为20.6~22.6mV,CZD的表面电位为23.2~25.0mV。而CZDH的表面电位为-22.7~23.3mV,这是由于HA含羧基带有负电荷。
负载肝微粒体酶的DTIC-Zn2+配位聚合物纳米颗粒的制备:
在磁力搅拌的条件下,于反应瓶中混合适量的DTIC溶液、六水合硝酸锌水溶液与肝微粒体酶稀释液,保持反应体系中DTIC与Zn2+的摩尔比为44:1。搅拌数分钟至混合均匀后,向反应体系中加入数滴Tris溶液以尽可能抑制溶液中存在的质子,随后在避光条件下搅拌至过夜。反应达到平衡后,离心、洗涤、收集负载肝微粒体酶的DTIC-Zn2+配位聚合物纳米颗粒(简写为DTIC-Zn2+),用水重悬至2mL,并取样在粒径电位仪上测定其流体力学直径。
反应制备的DTIC-Zn2+重悬液在短时间内会发生肉眼可见的沉降,且DLS的测试结果显示DTIC-Zn2+的流体力学直径为2486~3838nm,多分散系数为0.798~1.000,这说明产物在尺寸、形态上已不属于纳米颗粒的范畴。综合上述表征结果,DTIC与Zn2+配位后的自组装需要借助于以ZIF-8(或CZ)为“模板”。在2-甲基咪唑与Zn2+配位自组装形成内核后,DTIC在其表面通过配体交换和/或外延生长的方式,作为第二配位体与Zn2+配位,形成该纳米颗粒的“外壳”结构。
实施例2 HA修饰的负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒的稳定性、药物与酶释放能力及生物相容性评价
稳定性:
取实施例1新鲜制备的CZDH 2mg,均分四份分别重悬于总体积为1mL的0.03M PBS(pH=7.4)、0.03M PBS(pH=5.5)、0.2M PBS(pH=7.4)、以及含10%热灭活胎牛血清的DMEM细胞培养基中,分别于0,1,2,4,6,8,10,24,48,72h处测定其流体力学直径。
DLS-时间相关曲线(图4)显示,CZDH在0.03M PBS(pH=7.4)、0.2M PBS(pH=7.4)、含10%热灭活胎牛血清的DMEM细胞培养基三种溶液中保持了良好的粒径稳定性。但是,CZDH在0.03M PBS(pH=5.5)中表现出流体力学直径的显著增大,这是由于在弱酸性环境下,咪唑基团发生质子化,失去了与Zn2+配位的能力,导致配位聚合物崩解,进一步发生碎片的不规则粘连。
药物与酶释放测定:
取实施例1新鲜制备的CZDH 45.6mg,均分两份并分别置于两条相同的透析袋(Mw=2000)中。将上述两条透析袋分别悬挂于总体积为30mL的PBS(pH=7.4,5.5)中。在磁力搅拌的条件下,分别于0,1,2,4,8,12,24,36,48,72h处取200μL释放液以备测定,并向装置中放入200μL空白释放介质(pH=7.4,5.5)。用HPLC法测定释放液中DTIC的含量。
取实施例1新鲜制备的CZDH 6.0mg,均分两份并分别静置于1mL的PBS(pH=7.4,5.5)中,分别于0,1,2,4,8,12,24,36,48,72h处取20μL上清液以备测定,并向装置中放入20μL空白释放介质(pH=7.4,5.5)。用BCA法测定释放液中肝微粒体酶的含量。在0,72h保持上述相同操作收集两种释放体系的上清液各20μL,按照十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)的标准操作流程对样品进行分析,并使用凝胶成像仪观测蛋白电泳条带。
药物释放结果(图5)显示,由于CZDH在弱酸性条件下会解聚、破坏,导致DTIC与肝微粒体酶大量释放。在72h内,DTIC的释放量为85.5%,远高于pH=7.4时的26.1%。相似地是,在72h内,肝微粒体酶的释放量为89.8%,远高于pH=7.4时的25.4%。从SDS-PAGE的图像也可以观察到,pH=5.5的释放体系中出现了明显的CYP450条带(图6)。以上结果均说明CZDH具有在肿瘤微环境与肿瘤细胞内低pH条件下响应释放的潜力。
生物相容性:
取实施例2新鲜制备的CZD与CZDH适量,分别配置浓度为100,200,300,400,500μg/mL的溶液,与小鼠血红细胞共孵育3h后,使用紫外-可见分光光度发(UV-vis)于570nm处测量其吸光度值。
生物相容性实验结果(图7)显示该纳米颗粒在较高浓度下仍保持着较低的溶血系数(<1%),证明该纳米颗粒具有良好的血液相容性。
实施例3 HA修饰的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒的细胞摄取研究
HA修饰的负载异硫氰酸荧光素(FITC)的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒的制备:
照实施例1进行,仅仅将0.1mg/mL肝微粒体酶换成1.94μg/mLFITC(5μM)。负载FITC的纳米颗粒记为ZDH/FITC。
细胞摄取量测定:
将B16F10细胞接种于六孔板内,接种密度为1×105个/孔,并在5%CO2无菌培养箱(37℃,饱和湿度)内孵育过夜。24h后,将原培养液吸出,加入含有5μM ZDH/FITC(以FITC浓度计)的DMEM培养基,于培养箱中继续孵育。至0,1,2,4,8,12h后,将DMEM培养基弃掉,PBS溶液洗涤3次,使用胰酶消化细胞并离心。弃去胰酶,PBS重悬细胞并使用流式细胞仪测量FITC信号强度。
另将B16F10细胞接种于激光共聚焦小皿内,接种密度为5×104个/孔,并在5%CO2无菌培养箱(37℃,饱和湿度)内孵育过夜。24h后,将原培养液吸出,加入含有5μM ZDH/FITC(以FITC浓度计)的DMEM培养基,于培养箱中继续孵育。于0,1,2,4,8,12h时分别取出一个小皿,弃去DMEM培养基,PBS溶液洗涤3次,并用多聚甲醛固定样品。上机前,使用含4',6-二脒基-2-苯基吲哚的细胞核染色液在常温条件下染色10min,弃去染色液后用共聚焦激光扫描显微镜进行观察。
流式细胞术结果显示B16F10细胞对ZDH/FITC的摄取呈现较强的时间相关性,摄取量在4h达到最大,证实核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒可以将药物、酶递送至黑色素瘤细胞内(图8)。从共聚焦激光扫描显微镜中可观测到FITC信号在细胞内的分布密度在4h达到最大,进一步验证了纳米颗粒具有较强的入胞能力(图9)。
实施例4 HA修饰的负载肝微粒体酶的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒的细胞毒性研究
不负载底物的HA修饰的核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒的制备:按照实施例1进行,仅仅将0.1mg/mL肝微粒体酶换成等体积的水。不负载底物的纳米颗粒记为ZDH。
细胞毒性测定:
将B16F10、HepG2或MDA-MB-231细胞接种于96孔板内,接种密度为5×103个/孔,并在5%CO2无菌培养箱(37℃,饱和湿度)内孵育过夜。12h后,将原培养液吸出,加入含有呈一定浓度梯度的游离DTIC,ZDH,CZD,或CZDH的DMEM培养基,于培养箱中继续孵育。对于B16F10及HepG2细胞,孵育浓度为0,5,10,15,20,25,30,40,50,60,80μg/mL;对于MDA-MB-231细胞,孵育浓度为0,20,30,40,50,60,70,80,100,120,140μg/mL,以DTIC浓度计。至24h后,将DMEM培养基弃掉,PBS溶液洗涤1次,每孔加入100μLMTT,于培养箱中继续孵育4h。取出96孔板,弃去MTT溶液,每孔加入100μLDMSO溶解生成的紫色结晶,使用酶标仪测定产物在490nm处的吸光度。细胞活力百分率使用此公式计算:cell viability(%)=(Asample-A0)/(Acontrol-A0)×100%。Asample,Acontrol,A0分别代表含药物孔、不含药物孔(浓度为0)、纯空白孔在490nm处的吸光度。
结果显示(图10),CZDH对B16F10细胞的半数抑制浓度(IC50)为20.0μg/mL,对HepG2的IC50为27.4μg/mL,对MDA-MB-231的IC50为57.7μg/mL,而ZDH、DTIC在实验中未达到对肿瘤细胞的有效抑制,这说明DTIC需借助于酶的催化才能实现前药的激活。同时,CZDH对三种细胞系的抑制均显著优于CZD(IC50-B16F10=30.9μg/mL;IC50-HepG2=44.0μg/mL;IC50-MDA-MB-231=71.4μg/mL),反映出透明质酸引发的CD44受体介导的细胞内吞增强了肿瘤细胞对该聚合物纳米颗粒的摄取,进一步提升了共递送的效率,改善了DTIC的疗效及选择性。
Claims (6)
1.一种核-壳式双配体配位聚合物,其特征在于由一种核-壳式双配体配位化合物自组装聚合而成;其中所述核-壳式双配体化合物的配位中心离子选自Zn2+;双配位体中的第一种选自2-甲基咪唑;双配位体中的第二种选自其他含有咪唑基团的化合物;所述的其他含有咪唑基团的化合物,选自达卡巴嗪、替莫唑胺、硫鸟嘌呤、来曲唑中的一种或几种。
2.如权利要求1所述的一种核-壳式双配体配位聚合物,其特征在于第一种配位体和Zn2 +,两者摩尔比为50~150:1,第二种配位体和Zn2+,两者摩尔比为30~60:1。
3.如权利要求1或2所述的核-壳式双配体配位聚合物,其特征在于所述配位聚合物为纳米颗粒。
4.如权利要求1或2所述的核-壳式双配体配位聚合物的制备方法,其特征在于所述第一种配位体2-甲基咪唑与Zn2+配位形成聚合物,再进一步与第二种配位体配位聚合制得。
5.如权利要求4所述的核-壳式双配体配位聚合物的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)将第一种配位体2-甲基咪唑和Zn2+分散于水溶液中,在剧烈搅拌下诱导内核层配位聚合物纳米颗粒的形成,直至自组装完全,离心、洗涤得到2-甲基咪唑- Zn2+配位聚合物纳米颗粒;
(2)将2-甲基咪唑- Zn2+配位聚合物纳米颗粒与第二种配位体在水溶液中进行配位反应,反应达到平衡后,离心、洗涤、收集产品,即可得到核-壳式双配体配位聚合物纳米颗粒。
6.如权利要求1或2所述的核-壳式双配体配位聚合物在制备抗实体瘤药物中的应用。
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Citations (7)
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---|---|---|---|---|
CN103467497A (zh) * | 2013-09-03 | 2013-12-25 | 广西师范大学 | 以水杨醛缩牛磺酸和咪唑为配体的双配体铜配合物及其合成方法和其用途 |
CN104785209A (zh) * | 2015-04-09 | 2015-07-22 | 厦门大学 | 一种金属有机骨架材料及其制备方法和应用 |
CN105413635A (zh) * | 2015-11-02 | 2016-03-23 | 江苏省海洋资源开发研究院(连云港) | 一种核-壳结构金属有机骨架材料的制备方法 |
CN105601656A (zh) * | 2016-01-28 | 2016-05-25 | 中国石油大学(华东) | 一种双配体构筑的金属锌-有机配位聚合物及其制备方法 |
CN106732390A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-05-31 | 太原理工大学 | 高CO2吸附性能的改性ZIFs材料及其制备方法 |
JP2019013911A (ja) * | 2017-07-11 | 2019-01-31 | 国立大学法人名古屋大学 | 複合型多孔性配位高分子の製造方法 |
CN110212194A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-06 | 合肥工业大学 | 一种一维mof@zif核壳结构的制备方法及其应用 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019227091A1 (en) * | 2018-05-25 | 2019-11-28 | The Penn State Research Foundation | Nanoparticle for protein delivery |
-
2022
- 2022-04-06 CN CN202210354758.XA patent/CN114685804B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103467497A (zh) * | 2013-09-03 | 2013-12-25 | 广西师范大学 | 以水杨醛缩牛磺酸和咪唑为配体的双配体铜配合物及其合成方法和其用途 |
CN104785209A (zh) * | 2015-04-09 | 2015-07-22 | 厦门大学 | 一种金属有机骨架材料及其制备方法和应用 |
CN105413635A (zh) * | 2015-11-02 | 2016-03-23 | 江苏省海洋资源开发研究院(连云港) | 一种核-壳结构金属有机骨架材料的制备方法 |
CN105601656A (zh) * | 2016-01-28 | 2016-05-25 | 中国石油大学(华东) | 一种双配体构筑的金属锌-有机配位聚合物及其制备方法 |
CN106732390A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-05-31 | 太原理工大学 | 高CO2吸附性能的改性ZIFs材料及其制备方法 |
JP2019013911A (ja) * | 2017-07-11 | 2019-01-31 | 国立大学法人名古屋大学 | 複合型多孔性配位高分子の製造方法 |
CN110212194A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-06 | 合肥工业大学 | 一种一维mof@zif核壳结构的制备方法及其应用 |
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