CN114939165B - 可逆转多药耐药性的双金属纳米粒及其制备方法和应用 - Google Patents

可逆转多药耐药性的双金属纳米粒及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了涉及一种可逆转多药耐药性的双金属纳米粒及其制备方法和应用，涉及肿瘤药物技术领域。该制备方法包括：向双金属纳米粒子的溶解液中加入具有羧基的酸溶液，加入具有抗癌药物，搅拌制得抗癌药物@双金属‑COOH纳米粒子；将牛血清白蛋白的溶解液与镁盐反应，接着加入氢氧化钠溶液继续反应制得BSA‑Mg复合物；将BSA‑Mg复合物负载于抗癌药物@双金属‑COOH纳米粒子上即得。制得的纳米粒具有良好的光热稳定性和过氧化氢酶活性，在特定的激光照射下可以快速释放抗癌药物和Mg2+，此外，其还可以下调HIF‑1α，ATP和P‑gp的表达，进而起到通过抑制肿瘤多药耐药性增强化疗效果。

Description

可逆转多药耐药性的双金属纳米粒及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及肿瘤药物技术领域，具体而言，涉及可逆转多药耐药性的双金属纳米粒及其制备方法和应用。
背景技术
恶性肿瘤是导致人类死亡的重要原因，国际肿瘤研究机构2020年全球恶性肿瘤统计数据显示全球恶性肿瘤新发病例数为1918万，死亡病例数为996万。美国癌症协会最新估计恶性肿瘤统计数据显示2021年美国恶性肿瘤新发病例数为190万，死亡病例数为61万。随着新型抗癌药物的不断涌现，化学药物治疗(化疗)是目前临床上肿瘤治疗的常用手段之一。然而，恶性肿瘤在长期化疗后经常出现多药耐药，导致化疗疗效不理想。
肿瘤多药耐药的一个重要机制是药物P-糖蛋白(P-gp)外排蛋白的过度表达。P-gp是三磷酸腺苷(ATP)结合转运体超家族成员蛋白，由ABCB1(MDR1或P-gp)基因编码，在MDR肿瘤细胞膜上过表达，利用ATP提供的能量将化疗药物泵出细胞，降低细胞内有效药物浓度，从而减弱化疗药物的细胞毒性。
目前针对治疗肿瘤多药耐药性的方法有，将P-gp的小分子抑制剂或小干扰RNA引入肿瘤细胞，通过抑制P-gp活性逆转耐药，但小分子抑制剂的毒性和RNA较差的稳定性限制了其临床应用。此外还因P-gp具有ATP依赖性，限制ATP的供应是另一种策略，但限制能量传递同时还要传递药物，这样的共递送系统需要复杂的多组分载体，制备困难且不易大量生产。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供可逆转多药耐药性的双金属纳米粒及其制备方法和应用。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种可逆转多药耐药性的双金属纳米粒的制备方法，其包括：向双金属纳米粒子的溶解液中加入具有羧基的酸溶液制得双金属-COOH纳米粒子；向所述双金属-COOH纳米粒子的溶解液中加入抗癌药物，搅拌制得抗癌药物@双金属-COOH纳米粒子；
将牛血清白蛋白的溶解液与镁盐反应，接着加入氢氧化钠溶液继续反应制得BSA-Mg复合物；
将所述BSA-Mg复合物负载于所述抗癌药物@双金属-COOH纳米粒子上即得。
在可选的实施方式中，所述双金属纳米粒子与所述具有羧基的酸溶液的质量比为1:5-20；
优选地，所述双金属-COOH纳米粒子与所述抗癌药物的质量比为1：0.01-10；
优选地，所述牛血清白蛋白、所述镁盐和所述氢氧化钠溶液的用量比为200-300mg：1ml：1ml，其中，所述镁盐的浓度为40-60mM，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.6-1M。
在可选的实施方式中，所述双金属纳米粒子的溶解液是将所述双金属纳米粒子溶解于第一有机溶剂中获得的，所述第一有机溶剂包括乙醇、甲醇和乙醚中的至少一种；
优选地，所述双金属纳米粒子的溶解液和所述具有羧基的酸溶液的反应时间为10-14h，反应结束后用所述第一有机溶剂洗涤多次纯化获得所述双金属-COOH纳米粒子；
优选地，所述具有羧基的酸溶液为硫辛酸。
在可选的实施方式中，所述双金属-COOH纳米粒子的溶解液是将所述双金属-COOH纳米粒子溶解于缓冲液中获得的，所述双金属-COOH纳米粒子的溶解液和所述抗癌药物的反应时间为10-14h；
优选地，所述缓冲液包括PBS缓冲液、柠檬酸缓冲液、碳酸缓冲液、醋酸缓冲液、巴比妥酸缓冲液、Tris缓冲液中的至少一种；
优选地，所述抗癌药物包括阿霉素和顺铂和中的至少一种。
在可选的实施方式中，所述双金属纳米粒子为PdPt纳米粒子；
优选地，所述PdPt纳米粒子的制备方法包括：将DPPC和胆固醇溶解于有机溶剂中，旋蒸得到脂质膜，加入L-抗坏血酸溶解所述脂质膜，接着加入氯化钯和氯铂酸，反应完成后即得所述PdPt纳米粒子；
优选地，加入所述氯化钯和所述氯铂酸后反应5-7h；
优选地，所述DPPC、所述胆固醇、所述有机溶剂、所述L-抗坏血酸、所述氯化钯和所述氯铂酸的用量比为6-8mg：2-4mg：8-12ml：150-250μL：150-250μL，其中，所述L-抗坏血酸的浓度为50-55g/l，所述钯盐和所述铂盐的浓度均为10-20mmol/L；
优选地，所述有机溶剂为氯仿。
在可选的实施方式中，将所述BSA-Mg复合物负载于所述抗癌药物@双金属-COOH纳米粒子上包括：向所述抗癌药物@双金属-COOH纳米粒子的溶液中加入羧基活化试剂和所述BSA-Mg复合物，搅拌反应，接着固液分离得到抗癌药物@双金属@BSA-Mg纳米粒子；
优选地，所述羧基活化试剂包括N-(3-(二甲氨基)-丙基)-3-乙基碳二胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺；
优选地，所述羧基活化试剂与所述抗癌药物@双金属-COOH纳米粒子的质量比为8-12:1。
第二方面，本发明提供一种可逆转多药耐药性的双金属纳米粒，其采用如前述实施方式任一项所述的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒的制备方法制备而成。
第三方面，本发明提供如前述实施方式所述的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒在制备可控释放抗癌药物和镁离子的用于治疗或预防肿瘤的药物中的应用。
在可选的实施方式中，所述肿瘤包括三阴性乳腺癌和肝癌中的至少一种；
优选地，所述可控释放为单一光响应可控释放；
优选地，所述单一光响应为1208nm激光刺激，所述激光的输出功率为1-2W，照射时间为180-600s。
第四方面，本发明提供如前述实施方式所述的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒在制备用于逆转由HIF-1α蛋白、MDR1基因、P-gp蛋白或ATP表达异常导致的肿瘤多药耐药性增强化疗效果的药物中的应用。
本发明具有以下有益效果：
本申请提供的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒具有良好的光热稳定性，同时具有较高的过氧化氢酶活性，其在特定的激光照射下可以快速释放抗癌药物和Mg2+，并且其对癌细胞的杀伤能力显著由于直接给药的效果，此外，本申请提供的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒还可以下调HIF-1α，ATP和P-gp的表达，进而起到通过抑制肿瘤多药耐药性增强化疗效果。其可以广泛应用于制备用于治疗或预防肿瘤的药物中，尤其是可以应用于制备用于逆转由HIF-1α蛋白、MDR1基因、P-gp蛋白或ATP表达异常导致的肿瘤多药耐药性增强化疗效果的药物中，在使用该可逆转多药耐药性的双金属纳米粒时，通过激光刺激可以控制抗癌药物和镁离子的释放，达到更佳的治疗效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例1提供的DPdPtM纳米粒子的结构示意图；
图2为本申请实施例1提供的DPdPtM纳米粒子的透射电子显微镜图(a)以及粒径分布图(b)；
图3为本申请实施例1提供的DOX，PdPtM以及DPdPtM纳米粒子的紫外吸收峰图；
图4为本申请对比例1提供的DPdPt纳米粒子和实施例1提供的DPdPtM纳米粒子在不同药物浓度下对MDA-MB-231细胞存活率的影响示意图；
图5为本申请对比例4提供的PdPt纳米粒子的结构示意图；图6为本申请实验例一提供的光热稳定性测试图，其中，a为PdPt纳米粒子在1208nm激光(1W cm-2)照射600s后光热效果图；b为冷却时间与冷却阶段得到的温度驱动力的负自然对数关系图；c为PdPt纳米粒子在4个激光开/关周期内的温度变化；
图7为本申请实验例二提供的过氧化氢酶活性测试图，其中，a为用不同的纳米结构和不同浓度的H2O2测量催化反应的速度示意图；b为双倒数图来确定H2O2底物的三种纳米结构的动力学常数示意图；c为不同纳米结构对H2O2的动力学参数比较示意图；
图8为本申请实验例三提供的DPdPtM纳米粒子释放DOX的曲线图；
图9为本申请实验例三提供的DPdPtM纳米粒子释放Mg2+的曲线图；
图10为本申请实验例四提供的不同处理对MDA-MB-231细胞存活率的影响示意图；
图11为本申请实验例五提供的不同纳米粒子处理MBA-MD-231细胞的HIF-1α，ATP和P-gp表达情况示意图(a)和不同纳米粒子处理MBA-MD-231细胞的ATP表达情况示意图(b)；
图12为本申请实验例六提供的抗癌实验结果示意图，其中，a为不同纳米粒子治疗MBA-MD-231模型鼠的肿瘤体积变化示意图，b为不同纳米粒子治疗MBA-MD-231模型鼠的肿瘤重量变化示意图，c为不同纳米粒子治疗MBA-MD-231模型鼠的肿瘤变化示意图；
图13为本申请实验例七提供的抗肝癌实验结果示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明提供了一种可逆转多药耐药性的双金属纳米粒，其制备方法包括如下步骤：
S1、制备双金属纳米粒子
本申请中，双金属纳米粒子作为载体，便于对后续的抗癌药物和Mg2+进行负载。双金属纳米粒子的选择有多种，本申请中，优选以PdPt纳米粒子作为双金属纳米粒子。PdPt纳米粒子的制备方法也有多种，包括但不限于软膜法、晶种法、水热法等等。
本申请列出了一种典型但非限制性的PdPt纳米粒子采用软膜法进行制备的工艺步骤，具体包括：将DPPC和胆固醇溶解于有机溶剂中，旋蒸得到脂质膜，加入L-抗坏血酸溶解脂质膜，接着加入氯化钯和氯铂酸，反应5-7h反应完成后即得PdPt纳米粒子；
优选地，DPPC、胆固醇、有机溶剂、L-抗坏血酸、氯化钯和氯铂酸的用量比为6-8mg：2-4mg：8-12ml：150-250μL：150-250μL，其中，L-抗坏血酸的浓度为50-55g/l，钯盐和铂盐的浓度均为10-20mmol/L。
优选地，有机溶剂为氯仿。
本申请中通过软膜法制备PdPt纳米粒子，在制备过程中不使用任何有毒试剂，制备获得的PdPt纳米粒子具有很高的生物相容性和纳米粒子产率。PdPt纳米粒子的多孔结构具有较高的载药率。PdPt纳米粒子外的白蛋白生物矿化表现出良好的生物相容性和稳定性。
S2、向双金属纳米粒子的溶解液中加入具有羧基的酸溶液制得双金属-COOH纳米粒子；向双金属-COOH纳米粒子的溶解液中加入抗癌药物，搅拌制得抗癌药物@双金属-COOH纳米粒子。
具体来说，将双金属纳米粒子溶解于第一有机溶剂中获得的双金属纳米粒子的溶解液，接着加入具有羧基的酸溶液，反应时间为10-14h，反应结束后用第一有机溶剂洗涤多次纯化获得双金属-COOH纳米粒子；将双金属-COOH纳米粒子溶解于缓冲液中获得双金属-COOH纳米粒子的溶解液，接着加入抗癌药物，反应时间为10-14h，制得抗癌药物@双金属-COOH纳米粒子。
其中，双金属纳米粒子与具有羧基的酸溶液的质量比为1:5-20；双金属-COOH纳米粒子与抗癌药物的质量比为1：0.01-10。
优选地，第一有机溶剂包括乙醇、甲醇和乙醚中的至少一种；缓冲液包括PBS缓冲液、柠檬酸缓冲液、碳酸缓冲液、醋酸缓冲液、巴比妥酸缓冲液、Tris缓冲液中的至少一种。
本申请中，利用具有羧基的酸溶液提供羧基，便于后续与镁离子进行集合，实现将BSA-Mg复合物负载于纳米材料上。本申请中的具有羧基的酸溶液具体为硫辛酸，本申请中硫辛酸不仅仅可以为纳米粒提供羧基，还可以利用其二硫基团“-S-S-”与纳米粒反应形成Pd-S和Pt-S，Pd-S和Pt-S可以作为介质，用于将羧基与金属离子相连。
此外，抗癌药物可以通过肽偶联与羧基共价连接形成抗癌药物@双金属-COOH纳米粒子。抗癌药物包括但不限于阿霉素和顺铂中的至少一种。其中，本申请选用具有荧光效应的阿霉素作为本申请的嵌入纳米颗粒的药物，阿霉素(Doxorubicin，DOX)作为一种广谱化疗药物，具有稳定的荧光效应，易于体内外追踪。
S3、将牛血清白蛋白的溶解液与镁盐反应，接着加入氢氧化钠溶液继续反应制得BSA-Mg复合物。
牛血清白蛋白、镁盐和氢氧化钠溶液的用量比为200-300mg：1ml：1ml，其中，镁盐的浓度为40-60mM，氢氧化钠溶液的浓度为0.6-1M。
牛血清白蛋白(BSA)是广泛用于生物医学和制药应用的主要可用白蛋白。本申请中通过将牛血清白蛋白与镁盐进行复合，形成BSA-Mg复合物，其中，牛血清白蛋白具有酰胺键，BSA-Mg复合物通过酰胺键易于包覆在抗癌药物@双金属-COOH纳米粒子上。若省略了牛血清白蛋白，直接加入镁盐，则无法实现将镁离子负载于抗癌药物@双金属-COOH纳米粒子上。
S4、向抗癌药物@双金属-COOH纳米粒子的溶液中加入羧基活化试剂和BSA-Mg复合物，搅拌反应10-14h，接着固液分离得到抗癌药物@双金属@BSA-Mg纳米粒子。
本申请中固液分离的方式为采用离心进行固液分离，分离后，还包括采用去离子水洗涤多次纯化。
羧基活化试剂包括N-(3-(二甲氨基)-丙基)-3-乙基碳二胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺；优选地，羧基活化试剂与抗癌药物@双金属-COOH纳米粒子的质量比为8-12:1。羧基活化试剂可以起到活化羧基的作用，使具有羧基的抗癌药物@双金属-COOH纳米粒子更容易与BSA-Mg复合物进行结合和负载。
采用上述方法制备获得的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒具有良好的光热稳定性，同时具有较高的过氧化氢酶活性，其在特定的激光照射下可以快速释放抗癌药物和Mg2+，并且其对癌细胞的杀伤能力显著由于直接给药的效果，此外，本申请提供的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒还可以下调HIF-1α，ATP和P-gp的表达，进而起到通过抑制肿瘤多药耐药性增强化疗效果。
因此，本发明提供的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒可以在制备可控释放抗癌药物和镁离子的用于治疗或预防肿瘤的药物中得到广泛的应用。其中，肿瘤包括三阴性乳腺癌和肝癌中的至少一种。可控释放为单一光响应可控释放；优选地，单一光响应为1208nm激光刺激，激光的输出功率为1-2W cm-2，照射时间为180-600s。由于PdPt纳米粒子在近红外一区二区都有吸收，但1208nm这种近红外二区光的比一区的穿透力更强，因此本申请中选择近红外二区光1208nm作为一光响应的激光刺激。
此外，本发明提供的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒还可以在制备用于逆转由HIF-1α蛋白、MDR1基因、P-gp蛋白或ATP表达异常导致的肿瘤多药耐药性增强化疗效果的药物中得到广泛的应用。
本申请中所使用的实验试剂的购买厂家如下：
胆固醇和L-抗坏血酸购自Sigma-Aldrich(St.Louis,MO,USA)。
1,2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱(DPPC)购自AVT Pharmaceutical Tech CO.,Ltd.(中国上海)。
氯化钯(Ⅱ)(PdCl2)，N-(3-(二甲氨基)-丙基)-3-乙基碳二胺盐酸盐(EDC)购自北京索莱生物科技有限公司(中国北京)。
N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)购自J&K Scientific Ltd.(中国北京)。
氯铂酸(H2PtCl6)购自化学科技有限公司(中国天津)。
BSA购自大连美伦生物科技有限公司(中国大连)。
MgCl2购自上海麦克林生化有限公司(中国上海)。
阿霉素(DOX)购自上海阿拉丁生化科技有限公司(中国上海)。
H2O2购自江天化工科技有限公司(中国天津)。
钼酸铵购自rhawn(中国上海)。
Calcein/PI细胞活力和ROS-ID缺氧/氧化应激检测试剂盒和ATP检测试剂盒购自碧云天生物科技有限公司(中国上海)。
TransStart TOP Green qPCR SuperMix试剂盒由Takara提供。
所有化学品均按原样使用，无需进一步处理。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种可以逆转肿瘤耐药性的载有阿霉素(DOX)和镁离子(Mg2+)的多孔双金属钯铂纳米材料，其制备方法包括如下步骤：
S1、将7mg DPPC和3mg胆固醇溶解在10mL氯仿中，进行旋蒸，待溶液旋蒸成为白色薄膜，加入L-抗坏血酸(528mg溶解于10mL去离子水中)，充分溶解白色固体，溶解完毕后，将溶液进行超声至澄清状液体。随后，依次向溶液中加入PdCl2(15mM,200μL)和H2PtCl6(15mM,200μL)溶液，反应6小时，溶液最终变成黑色。通过离心机10000RPM，10分钟清洗纳米粒子三次，制备完成PdPt纳米粒子。
S2、将PdPt纳米粒子溶解于乙醇中，加入10倍质量的硫辛酸，反应12小时后用乙醇洗涤多次纯化。然后将获得的PdPt-COOH纳米粒子溶解于PH＝7.4的PBS中，加入DOX搅拌12小时，制备完成DOX@PdPt-COOH纳米粒子。
S3、将250mg牛血清白蛋白溶于9mL去离子水中，缓慢加入50mM氯化镁溶液(1mL)，反应五分钟后迅速加入0.8M氢氧化钠溶液(1mL),快速搅拌12小时，制备完成BSA-Mg复合物。
S4、将10倍纳米粒子质量的EDC和NHS加入到制备好的DOX@PdPt-COOH纳米粒子溶液中，随后加入BSA-Mg，搅拌12小时，最后，通过离心获得DOX@PdPt@BSA-Mg纳米粒子(DPdPtM纳米粒子)，并用去离子水洗涤多次纯化。
请参阅图1、图2和图3，从图1的结构示意图以及图3的紫外吸收峰图可以看出，本申请的抗癌药物DOX和BSA-Mg2+均成功负载于PdPt纳米粒子上，由于电镜拍不出DOX同时DOX不影响纳米粒子粒径，因此，本申请中，仅测了PdPtM纳米粒子的粒径大小用来反映DPdPtM纳米粒子。从图2可以看出，制备获得的DPdPtM纳米粒子形貌均匀，且粒径分布集中。
实施例2
本实施例提供了一种可以逆转肿瘤耐药性的载有阿霉素(DOX)和镁离子(Mg2+)的多孔双金属钯铂纳米材料，其制备方法包括如下步骤：
S1、将6mg DPPC和2mg胆固醇溶解在8mL氯仿中，进行旋蒸，待溶液旋蒸成为白色薄膜，加入L-抗坏血酸(500mg溶解于10mL去离子水中)，充分溶解白色固体，溶解完毕后，将溶液进行超声至澄清状液体。随后，依次向溶液中加入PdCl2(10mM,250μL)和H2PtCl6(10mM,250μL)溶液，反应6小时，溶液最终变成黑色。通过离心机10000RPM，10分钟清洗纳米粒子三次，制备完成PdPt纳米粒子。
S2、将PdPt纳米粒子溶解于甲醇中，加入10倍质量的硫辛酸，反应14小时后用甲醇洗涤多次纯化。然后将获得的PdPt-COOH纳米粒子溶解于PH＝7.4的柠檬酸缓冲液中，加入DOX搅拌12小时，制备完成DOX@PdPt-COOH纳米粒子。
S3、将200mg牛血清白蛋白溶于8mL去离子水中，缓慢加入40mM氯化镁溶液(1mL)，反应五分钟后迅速加入0.6M氢氧化钠溶液(1mL),快速搅拌14小时，制备完成BSA-Mg复合物。
S4、将8倍纳米粒子质量的EDC和NHS加入到制备好的DOX@PdPt-COOH纳米粒子溶液中，随后加入BSA-Mg，搅拌12小时，最后，通过离心获得DOX@PdPt@BSA-Mg纳米粒子(DPdPtM纳米粒子)，并用去离子水洗涤多次纯化。
实施例3
本实施例提供了一种可以逆转肿瘤耐药性的载有阿霉素(DOX)和镁离子(Mg2+)的多孔双金属钯铂纳米材料，其制备方法包括如下步骤：
S1、将8mg DPPC和4mg胆固醇溶解在12mL氯仿中，进行旋蒸，待溶液旋蒸成为白色薄膜，加入L-抗坏血酸(550mg溶解于12mL去离子水中)，充分溶解白色固体，溶解完毕后，将溶液进行超声至澄清状液体。随后，依次向溶液中加入PdCl2(20mM,150μL)和H2PtCl6(20mM,150μL)溶液，反应7小时，溶液最终变成黑色。通过离心机10000RPM，10分钟清洗纳米粒子三次，制备完成PdPt纳米粒子。
S2、将PdPt纳米粒子溶解于乙醚中，加入10倍质量的硫辛酸，反应14小时后用乙醚洗涤多次纯化。然后将获得的PdPt-COOH纳米粒子溶解于PH＝7.4的碳酸缓冲液中，加入DOX搅拌14小时，制备完成DOX@PdPt-COOH纳米粒子。
S3、将300mg牛血清白蛋白溶于10mL去离子水中，缓慢加入60mM氯化镁溶液(1mL)，反应五分钟后迅速加入1M氢氧化钠溶液(1mL),快速搅拌14小时，制备完成BSA-Mg复合物。
S4、将12倍纳米粒子质量的EDC和NHS加入到制备好的DOX@PdPt-COOH纳米粒子溶液中，随后加入BSA-Mg，搅拌12小时，最后，通过离心获得DOX@PdPt@BSA-Mg纳米粒子(DPdPtM纳米粒子)，并用去离子水洗涤多次纯化。
实施例4
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于，本实施例中，将抗癌药物由DOX替换为顺铂。
对比例1
本对比例与实施例1基本相同，区别仅在于，本对比例中省略了实施例1步骤S3中的Mg2+。
本对比例提供的负载方法具体为：将适量BSA加入到DOX@PdPt-COOH纳米粒子水溶液中，搅拌12小时，离心清洗并收集DPdPt纳米粒子。DPdPt纳米粒子不包含Mg2+。
实验结果如图4所示，表明包含Mg2+的DPdPt纳米粒子杀伤性更强(实验过程参阅实验例一)。
对比例2
本对比例与实施例1基本相同，区别仅在于，本对比例中省略了实施例1步骤S2中的硫辛酸，即直接向双金属纳米粒子的溶解液中加入抗癌药物，搅拌制得抗癌药物@双金属纳米粒子。
实验结果表明：由于BSA-Mg2+复合物无法通过酰胺键与PdPt纳米粒子相连，无法承担包裹药物和PdPt纳米粒子作用，所以清洗纳米粒子时，药物已经流失。
对比例3
本对比例与实施例1基本相同，区别仅在于，本对比例中将实施例1步骤S2中的硫辛酸替换为甲酸。
实验结果表明：虽然甲酸中含有羧基，但是其不能将羧基成功接枝至金属粒子上，进而BSA-Mg2+复合物无法通过酰胺键与PdPt纳米粒子相连，无法承担包裹药物和PdPt纳米粒子作用，所以清洗纳米粒子时，药物已经流失。
对比例4
本对比例与实施例1基本相同，区别仅在于，本对比例中省略了实施例1步骤S1中脂质体模板的制备，即直接向还原剂L-抗坏血酸溶液中加入PdCl2和H2PtCl6，搅拌制得PdPt纳米粒子。
制备获得的PdPt纳米粒子的示意图请参阅图5，从图5可以看出，制得的PdPt纳米粒子为实心结构，无法装载化疗药物。
实验例一：光热稳定性测试。
将实施例1步骤S1中制备获得的PdPt纳米粒子进行光热转换效果的测试。
测试方法包括：用1208nm激光连续照射PdPt纳米粒子水溶液。根据以下公式计算光热转换效率(η)。
Figure BDA0003657854600000141
其中h代表传热系数，S是容器的表面积。Tmax表示最高温度，TSurr为周围温度，QS表示与激光吸光度相关的热量，I表示入射光功率，A1208表示激光最佳色散的吸光度值。
测试结果请参阅图6，从图6中a可以看出，PdPt纳米粒子在1208nm激光(1W cm-2)照射600s后光热效果明显，光热转换效果为32.37％，同时从图6中b可以看出，冷却时间与从冷却阶段获得的温度驱动力的负自然对数为τs为273.52，从图6中c可以看出，通过升温降温四个循环表明DPdPtM具有较好的光热稳定性。
实验例二：过氧化氢酶活性测试。
将实施例1步骤S1中制备获得的PdPt纳米粒子进行过氧化氢酶活性测试，同时将设置单金属Pd和单金属Pt的对比。
通过Goth法测定初始分解速率与H2O2浓度的关系，建立了Pt,Pd和PdPt分解H2O2的稳态动力学。据报道，催化过程通常遵循Michaelis-Menten反应模型。根据相应的Lineweaver-Burk图，计算出酶的关键动力学参数Michaelis-Menten常数(Km)、催化常数(Kcat)和最大反应速度(Vmax)。
测试方法包括：将制备好的PdPt纳米粒子水溶液与含有H2O2的磷酸盐缓冲液(67mM)中，在37℃保持一分钟。然后将0.1mL钼酸铵溶液(Mo＝240mM)添加到反应混合物中，并立即使用酶标仪测量405nm处的吸光度。
测试结果请参阅图7，从图7可以看出，PdPt纳米结构的Vmax值最大。可见，PdPt纳米结构对H2O2具有较高的过氧化氢酶活性。
实验例三：DPdPtM纳米粒子释放DOX和Mg2+效果。
将实施例1制备获得的DPdPtM纳米粒子释放DOX和Mg2+效果分别有激光照射和无激光照射条件下进行分析。
测试方法包括：使用透析方法，将DPdPt纳米粒子水溶液置于透析袋(MWCO＝14kDa)中，分别使用或者不使用1208nm激光在1小时和4小时照射，在37℃搅拌，在指定的时间点，使用荧光分光光度法或者ICP-MS法测量释放到溶液中的Mg2+或者DOX以确定释放曲线。
测试结果请参阅图8和图9，从图8和图9可以看出，DPdPtM纳米粒子在1208nm激光照射下DOX和Mg2+释放更快。
实验例四：
本实验例在P-gp蛋白高表达的三阴性乳腺癌MBA-MD-231细胞中进行了不同处理组对乳腺癌的杀伤性实验。
不同处理组分别包括：以DMEM培养基作为空白对照组(control)、单独的DOX组(free DOX)、仅给药DPdPt组(DPdPt)、给药DPdPt并施加1208nm激光照射组(DPdPt+Laser)、在H2O2条件下给药DPdPt(DPdPt+H2O2)、给药实施例1提供的DPdPtM并施加1208nm激光照射组(DPdPtM+Laser)、在H2O2条件下给药实施例1提供的DPdPtM(DPdPtM+H2O2)、在H2O2条件下给药实施例1提供的DPdPtM并施加1208nm激光照射组(DPdPtM+H2O2+Laser)。
其中，在H2O2条件下给药的具体方式是：在培养基中直接添加H2O2，用于模拟肿瘤内源性H2O2环境。
实验方法包括：使用MTT法检测不同组分纳米粒子对三阴性乳腺癌MBA-MD-231细胞的杀伤性。在96孔板中每孔加入6×103个细胞培养12小时，加入不同组分纳米粒子，4小时后进行1208nm激光光照。然后，药物继续孵育20小时，使用PBS小心漂洗细胞，加入20μLMTT，培养箱继续孵育4小时，去除多余MTT，加入DMSO溶解MTT，在490nm处测量吸光值。
实验结果请参阅图10，从图10可以看出，DPdPtM纳米粒子比DPdPt(无Mg2+)纳米粒子杀伤性更强。
DPdPtM纳米粒子在H2O2条件下给药并施加1208nm激光照射组对乳腺癌的杀伤能力比直接给药提升了2.5倍。
实验例五：
本实验例对MBA-MD-231细胞中HIF-1α，ATP和P-gp表达情况进行检测。
检测方法包括：不同组分纳米粒子与MBA-MD-231细胞(2×105)共孵育10h，收集样本，HIF-1α，ATP和P-gp表达情况由Western blot和QPCR方法测得。
检测结果请参阅图11，从图11可以看出，PdPtM可以下调HIF-1α，ATP和P-gp表达，但是下调情况与对照组差异并不显著，而PdPt在添加H2O2以及PdPtM在激光条件下，可以显著下调HIF-1α，ATP和P-gp的表达，尤其是，当PdPtM同时添加PdPtM和同时施加激光时，下调HIF-1α，ATP和P-gp的表达的情况最佳。
实验例六：
本实验例在三阴性乳腺癌MBA-MD-231模型鼠中进行了载药纳米粒子抗癌实验，由于模型鼠中具有内源性H2O2环境，因此，本实验例中无需添加H2O2来模拟内源性H2O2环境。
实验方法包括：选用5周龄雌性裸鼠(～20g)为移植肿瘤模型鼠。收集细胞用100μLPBS重悬，表皮注射到小鼠右下肢。肿瘤长到约100mm3，小鼠被用来做体内实验。每两天对小鼠给药，次天进行1208nm激光照射，并对小鼠肿瘤体积测量并且记录。16天后，处死小鼠，解剖出肿瘤，并记录小鼠肿瘤重量。
实验结果请参阅图12，从图12可以看出，载药纳米粒子对三阴性乳腺癌的治疗效果比直接给药提升了5倍。
实验例七：
本实验例在肝癌HepG2细胞中进行了不同处理组对肝癌的杀伤性实验。
不同处理组分别包括：以DMEM培养基作为空白对照组(control)、在H2O2条件下给药实施例1提供的DPdPtM并施加1208nm激光照射组(DPdPtM+H2O2+Laser)。
实验方法包括：使用MTT法检测不同处理组对肝癌HepG2的杀伤性。在96孔板中每孔加入6×103个细胞培养12小时，加入不同处理组，4小时后进行1208nm激光光照。然后，药物继续孵育20小时，使用PBS小心漂洗细胞，加入20μL MTT，培养箱继续孵育4小时，去除多余MTT，加入DMSO溶解MTT，在490nm处测量吸光值。
实验结果请参阅图13，从图13可以看出，多孔双金属钯铂纳米材料对肝癌的杀伤效果约为62％。
综上所述，本申请提供的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒具有良好的光热稳定性，同时具有较高的过氧化氢酶活性，其在特定的激光照射下可以快速释放抗癌药物和Mg2 +，并且其对癌细胞的杀伤能力显著由于直接给药的效果，此外，本申请提供的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒还可以下调HIF-1α，ATP和P-gp的表达，进而起到通过抑制肿瘤多药耐药性增强化疗效果。其可以广泛应用于制备用于治疗或预防肿瘤的药物中，尤其是可以应用于制备用于逆转由HIF-1α蛋白、MDR1基因、P-gp蛋白或ATP表达异常导致的肿瘤多药耐药性增强化疗效果的药物中，在使用该可逆转多药耐药性的双金属纳米粒时，通过激光刺激可以控制抗癌药物和镁离子的释放，达到更佳的治疗效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种可逆转多药耐药性的双金属纳米粒的制备方法，其特征在于，其包括：向双金属纳米粒子的溶解液中加入具有羧基的酸溶液制得双金属-COOH纳米粒子；向所述双金属-COOH纳米粒子的溶解液中加入抗癌药物，搅拌制得抗癌药物@双金属-COOH纳米粒子；
将牛血清白蛋白的溶解液与镁盐反应，接着加入氢氧化钠溶液继续反应制得BSA-Mg复合物；
将所述BSA-Mg复合物负载于所述抗癌药物@双金属-COOH纳米粒子上即得；
其中，所述双金属纳米粒子为PdPt纳米粒子；所述具有羧基的酸溶液为硫辛酸溶液；所述PdPt纳米粒子的制备方法包括：将DPPC和胆固醇溶解于有机溶剂中，旋蒸得到脂质膜，加入L-抗坏血酸溶解所述脂质膜，接着加入氯化钯和氯铂酸，反应完成后即得所述PdPt纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒的制备方法，其特征在于，所述双金属纳米粒子与所述具有羧基的酸溶液的质量比为1:5-20。
3.根据权利要求1所述的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒的制备方法，其特征在于，所述双金属-COOH纳米粒子与所述抗癌药物的质量比为1：0.01-10。
4.根据权利要求1所述的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒的制备方法，其特征在于，所述牛血清白蛋白、所述镁盐和所述氢氧化钠溶液的用量比为200-300mg：1ml：1ml，其中，所述镁盐的浓度为40-60 mM，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.6-1M。
5.根据权利要求1所述的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒的制备方法，其特征在于，所述双金属纳米粒子的溶解液是将所述双金属纳米粒子溶解于第一有机溶剂中获得的，所述第一有机溶剂包括乙醇、甲醇和乙醚中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒的制备方法，其特征在于，所述双金属纳米粒子的溶解液和所述具有羧基的酸溶液的反应时间为10-14h，反应结束后用所述第一有机溶剂洗涤多次纯化获得所述双金属-COOH纳米粒子。
7.根据权利要求1所述的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒的制备方法，其特征在于，所述双金属-COOH纳米粒子的溶解液是将所述双金属-COOH纳米粒子溶解于缓冲液中获得的，所述双金属-COOH纳米粒子的溶解液和所述抗癌药物的反应时间为10-14h。
8.根据权利要求7所述的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒的制备方法，其特征在于，所述缓冲液包括PBS缓冲液、柠檬酸缓冲液、碳酸缓冲液、醋酸缓冲液、巴比妥酸缓冲液、Tris缓冲液中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒的制备方法，其特征在于，所述抗癌药物包括阿霉素和顺铂中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒的制备方法，其特征在于，加入所述氯化钯和所述氯铂酸后反应5-7h。
11.根据权利要求1所述的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒的制备方法，其特征在于，所述DPPC、所述胆固醇、所述有机溶剂、所述L-抗坏血酸、所述氯化钯和所述氯铂酸的用量比为6-8mg：2-4mg：8-12ml：150-250 μL：150-250 μL，其中，所述L-抗坏血酸的浓度为50-55g/l，所述氯化钯和所述氯铂酸的浓度均为10-20mmol/L。
12.根据权利要求1所述的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为氯仿。
13.根据权利要求1所述的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒的制备方法，其特征在于，将所述BSA-Mg复合物负载于所述抗癌药物@双金属-COOH纳米粒子上包括：向所述抗癌药物@双金属-COOH纳米粒子的溶液中加入羧基活化试剂和所述BSA-Mg复合物，搅拌反应，接着固液分离得到抗癌药物@双金属@BSA-Mg纳米粒子。
14.根据权利要求13所述的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒的制备方法，其特征在于，所述羧基活化试剂包括N-（3-（二甲氨基）-丙基）-3-乙基碳二胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺。
15.根据权利要求13所述的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒的制备方法，其特征在于，所述羧基活化试剂与所述抗癌药物@双金属-COOH纳米粒子的质量比为8-12:1。
16.一种可逆转多药耐药性的双金属纳米粒，其特征在于，其采用如权利要求1-15任一项所述的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒的制备方法制备而成。
17.如权利要求16所述的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒在制备可控释放抗癌药物和镁离子的用于治疗或预防肿瘤的药物中的应用。
18.根据权利要求17所述的应用，其特征在于，所述肿瘤包括三阴性乳腺癌和肝癌中的至少一种。
19.根据权利要求17所述的应用，其特征在于，所述可控释放为单一光响应可控释放。
20.根据权利要求19所述的应用，其特征在于，所述单一光响应为1208 nm激光刺激，所述激光的输出功率为1-2 W cm−2，照射时间为180-600 s。
21.如权利要求16所述的可逆转多药耐药性的双金属纳米粒在制备用于逆转由HIF-1α蛋白、MDR1基因、P-gp蛋白或ATP表达异常导致的肿瘤多药耐药性增强化疗效果的药物中的应用。
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