CN115177601A - 载药聚合物纳米颗粒及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种载药聚合物纳米颗粒，其包括用胆固醇和聚乙二醇修饰的聚赖氨酸，其中，聚乙二醇与聚赖氨酸之间通过二硫键连接；亲水端为聚乙二醇，疏水端为胆固醇。本发明的载药聚合物纳米颗粒具有纳米尺寸被动靶向、TME响应性、药物定位释放、对主要器官的亲和力和毒性低等特性，肿瘤靶向特异性好，能够有效提高肿瘤药物的治疗效率，可应用于制备肿瘤靶向治疗药物。以本发明的载药聚合物纳米颗粒为载体，负载治疗有效量的索拉菲尼和SIRT7抑制剂2800Z制得的用于治疗肝癌的载药聚合物纳米颗粒载药量高，具有良好的缓释能力，对TME具有响应性，靶向肿瘤的特异性高，在体内可以显著促进肝癌细胞的凋亡，而对其他器官亲和力低、毒性小。

Description

载药聚合物纳米颗粒及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于生物医药技术领域，具体涉及载药聚合物纳米颗粒及其制备方法与应用，以及用于治疗肝癌的载药聚合物纳米颗粒及其制备方法。
背景技术
索拉菲尼(Sorafenib，SOR)是第一个被批准用于治疗晚期肝细胞癌和转移性肾细胞癌的酪氨酸激酶抑制剂(tyrosinekinaseinhibitor，TKI)，目前是用于治疗晚期肝癌的一线化疗药物。索拉菲尼是一种多激酶抑制剂，具有抗血管内皮生长因子受体(vascularendothelialgrowthfactorreceptor，VEGF)、血小板源性生长因子受体(platelet-derivedgrowthfactorreceptors，PDGFR)酪氨酸激酶信号通路和迅速加速纤维肉瘤蛋白(rapidacceleratedfibrosarcoma，RAF)激酶的活性。口服索拉菲尼可显著改善晚期肝癌患者的生活质量和总生存期。然而，由于广泛抑制对许多器官的生理功能和体内平衡至关重要的激酶，索拉菲尼的给药也与各种不良反应有关，包括腹泻、高血压和出血等，可能导致危及生命的情况以及需要停止化疗。
SIRT7是一种NAD+依赖的III类组蛋白去乙酰化酶(HDACIII)，通过调节基因组稳定性、DNA损伤修复和凋亡等与细胞命运决定和肿瘤发生相关的关键过程，在人类癌症中发挥关键作用。中国专利CN112843052B公开了SIRT7抑制剂2800Z能够作为抗肝癌化疗药物的增敏剂，SIRT7抑制剂2800Z与化疗药物联合用药时，能够克服肝癌对化疗药物产生的耐药性，显著增强化疗药物对肝癌细胞的疗效。
传统的肿瘤靶向治疗药物面临着效率低、药物渗透性差、药物释放不受控制等挑战。纳米共给药系统常被用来降低化疗药物的毒性和提高疗效，此外，在肿瘤组织中，由于肿瘤微环境(tumormicroenvironment，TME)对小尺寸纳米颗粒(NPs)的EPR效应，纳米粒子可以被动靶向肿瘤细胞，用于药物传递，从而利用纳米共给药系统还能够实现肿瘤的靶向给药。但是，未经修饰的纳米颗粒很容易被补体吸附并被免疫细胞吞噬。通过引入各种修饰，纳米颗粒可以响应不同的TME，从而更有效地靶向肿瘤。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种载药聚合物纳米颗粒，以解决上述技术问题中的至少一个。
本发明的第二个目的在于提供上述载药聚合物纳米颗粒的制备方法，以解决上述技术问题中的至少一个。
本发明的第三个目的在于提供一种用于治疗肝癌的载药聚合物纳米颗粒，以解决上述技术问题中的至少一个。
本发明的第四个目的在于提供上述用于治疗肝癌的载药聚合物纳米颗粒的制备方法，以解决上述技术问题中的至少一个。
根据本发明的第一个方面，提供了一种载药聚合物纳米颗粒，其包括用胆固醇和聚乙二醇(PEG)修饰的聚赖氨酸，其中，聚乙二醇与聚赖氨酸之间通过二硫键连接；载药聚合物纳米颗粒亲水端为聚乙二醇，疏水端为胆固醇。
本发明以聚赖氨酸(PLLS)为纳米材料，通过利用胆固醇和对GSH敏感的PEG对其进行修饰，形成了具有疏水核心和亲水表面的聚合物纳米颗粒(NPs)，建立了一种纳米载药系统。
PLLS作为一种内源性氨基酸，具有天然的生物亲和性、组织相容性和易修饰等多种特性，是一种表面电荷高、长期稳定的纳米材料。PLLS纳米颗粒的表面正电荷有助于细胞膜的吸收和细胞摄取的高效率。同时，阳离子纳米材料可以增加内涵体中的质子，以实现酸敏感药物的释放和内涵体被肿瘤细胞吸收时的逃逸。NPs被动靶向肿瘤细胞时，PEG修饰会阻碍肿瘤细胞对NPs的有效摄取，因此，利用二硫键连接PEG对PLLS进行修饰，一方面可以在NPs表面形成水化壳，保护NPs免受血液清除，延长NPs在体内的循环时间，确保NPs能够靶向运输至肿瘤组织；另一方面，由于TME中谷胱甘肽(GSH)浓度高，二硫键连接PEG进行修饰的NPs在TME中二硫键会与GSH反应被还原成巯基，二硫键断裂，使PEG从NPs中被去除，从而有利于肿瘤细胞摄取NPs。利用胆固醇对NPs进行疏水改性，能够有效改善聚赖氨酸的疏水性，使其形成结构稳定的NPs，并且能够有效将药物包裹在NPs的疏水内壳中，提高载药聚合物纳米颗粒的载药量以及药物释放的稳定性。
本发明的载药聚合物纳米颗粒能够同时负载一种或多种药物，具有pH和GSH敏感性，可以实现药物的定位释放，同时，本发明的载药聚合物纳米颗粒还具有纳米尺寸被动靶向、TME响应性、对心脏、肾脏、肺和肝脏等主要器官的亲和力和毒性低等特性，肿瘤靶向特异性好，能够有效提高肿瘤药物的治疗效率。本发明的载药聚合物纳米颗粒能够应用于制备肿瘤靶向治疗药物。
根据本发明的第二个方面，提供了一种载药聚合物纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：
(1)将3,3'-二硫代二丙酸、4-二甲氨基吡啶溶解于DMSO中，在温度为35-45℃的条件下混合20-40min，活化3,3'-二硫代二丙酸，然后加入聚乙二醇单甲醚在35-45℃下反应36-60h，最后对反应产物进行纯化、冷冻干燥，即得mPssCOOH；
(2)将mPssCOOH、胆固醇琥珀酸单酯(CAS：1510-21-0)、4-二甲氨基吡啶和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐溶解于DMSO中，在温度为35-45℃的条件下混合20-40min，然后加入聚赖氨酸在35-45℃反应36-60h，最后对反应产物进行纯化、冷冻干燥，即得载药聚合物纳米颗粒。
在一些实施方式中，步骤(1)中，3,3'-二硫代二丙酸、4-二甲氨基吡啶和聚乙二醇单甲醚的质量比为(2-3)：(0.5-1)：5。
在一些实施方式中，步骤(2)中，mPssCOOH、胆固醇琥珀酸单酯、4-二甲氨基吡啶、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和聚赖氨酸的质量比为(0.8-1)：0.5：(0.2-0.3)：(0.4-0.6)：(0.8-1)。
在一些实施方式中，胆固醇琥珀酸单酯的制备方法包括如下步骤：
在温度为40-60℃的条件下，将胆固醇和琥珀酸酐溶解于吡啶中反应36-60h后，对反应产物进行分离、纯化、干燥，即得胆固醇琥珀酸单酯。
在一些实施方式中，胆固醇和琥珀酸酐的质量比为2：(1-1.5)。
在一些实施方式中，载药聚合物纳米颗粒的制备方法包括如下步骤：
(1)在温度为50℃的条件下将胆固醇和琥珀酸酐溶解于吡啶中反应48h，得反应混合物；将反应混合物加入4℃的水中，调节pH为3，然后过滤分离出固体，固体冷冻干燥后在温度为60℃的条件下溶解于由乙酸乙酯和乙醇按体积比1:1混合得到的混合溶液中进行重结晶，结晶产物经过滤、干燥，即得胆固醇琥珀酸单酯；胆固醇和琥珀酸酐的质量比为2:1；
(2)将3,3'-二硫代二丙酸、4-二甲氨基吡啶溶解于DMSO中，在温度为40℃的条件下搅拌30min，然后加入mPEG5000反应48h，得反应混合物；将反应混合物置于截留分子量为3000Da的透析袋中，用水进行透析，透析液冷冻干燥，即得mPssCOOH；3,3'-二硫代二丙酸、4-二甲氨基吡啶和mPEG5000的质量比为2:0.6:5。
(3)将mPssCOOH、胆固醇琥珀酸单酯、4-二甲氨基吡啶和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐溶解于DMSO中，在温度为40℃的条件下搅拌30min，然后加入聚赖氨酸反应48h，得反应混合物；将反应混合物置于截留分子量为7000-14000Da的透析袋中，用水进行透析，透析液冷冻干燥，即得载药聚合物纳米颗粒；mPssCOOH、胆固醇琥珀酸单酯、4-二甲氨基吡啶、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和聚赖氨酸的质量比为0.8:0.5:0.2:0.4:1。
根据本发明的第三个方面，提供了一种用于治疗肝癌的载药聚合物纳米颗粒，其以本发明提供的载药聚合物纳米颗粒为载体，同时负载索拉菲尼和SIRT7抑制剂2800Z制得，其制备原料包括本发明提供的载药聚合物纳米颗粒、索拉菲尼、SIRT7抑制剂2800Z和溶剂。
本发明提供的载药聚合物纳米颗粒，对索拉菲尼的载药效率为0-30％，对SIRT7抑制剂2800Z的载药效率为0-30％。对肝癌细胞抑制增殖的有效量的索拉菲尼和有效量的SIRT7抑制剂2800Z分别为6μM-10μM和80μM-160μM。
利用本发明提供的载药聚合物纳米颗粒负载索拉菲尼和SIRT7抑制剂2800Z制得的双载药NPs，载药量高，具有良好的缓释能力，对TME具有响应性，靶向肿瘤的特异性高，在体内可以显著促进肝癌细胞的凋亡，而对其他器官亲和力低、毒性小。
在一些实施方式中，溶剂可以为DMSO。
根据本发明的第四个方面，提供了上述用于治疗肝癌的载药聚合物纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：
将索拉菲尼、SIRT7抑制剂2800Z和载药聚合物纳米颗粒溶解于溶剂中，得混合液，然后对混合液进行透析，即得。
在一些实施方式中，用于治疗肝癌的载药聚合物纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：
将索拉菲尼、SIRT7抑制剂2800Z和载药聚合物纳米颗粒溶解于DMSO中，得混合液，然后将混合液装入透析袋(7000-14000Da)中，并在一级水中透析，即得。
附图说明
图1为CHS、mPssCOOH和mPssPC的傅里叶变换红外(FTIR)光谱和核磁共振(NMR)光谱；
图2为本发明Sor-2800Z@mPssPC NPs的制备过程；
图3-5依次为采用DLS和TEM检测mPssPC NPs(空白NPs)、Sor-2800Z@mPssPC1 NPs和Sor-2800Z@mPssPC2 NPs的zeta电位和尺寸的结果图；
图6为体外生理条件(pH＝7.4)和模拟肿瘤内体微环境(TME，pH＝5.0，含10mMGSH)的索拉菲尼的释放图；
图7为体外生理条件(pH＝7.4)和模拟肿瘤内体微环境(TME，pH＝5.0，含10mMGSH)的SIRT7抑制剂2800Z的释放图；
图8-10为体外纳米颗粒的细胞摄取及其体内肿瘤靶向能力试验结果，其中：图8(A)代表性流式细胞仪图，对应于带有Mounts(y轴)和Fluor-488标记为RED@mPssPC NP(x轴)的细胞，数据在图8(B)中进行量化；***P<0.001(n＝3)；图9为Fluor-488标记的RED@mPssPC NPs纳米粒子的细胞摄取代表性图像；图10为ICG@mPssPC NPs荧光强度不同时间点的代表性图像；
图11-13依次为Sor-2800Z@mPssPC NPs抑制细胞增殖、克隆形成活性并促进Huh7.5-luc细胞的细胞凋亡的试验结果：图11(A)为Huh7.5-luc细胞用一系列浓度的索拉非尼、SIRT7抑制剂2800Z或联合处理24小时后使用CCK8测定法评估细胞活力的结果；图11(B)为Huh7.5-luc用含不同药物剂量的Sorafenib@mPssPC NPs或Sor-2800Z@mPssPC NPs处理24小时后使用CCK8测定法评估细胞活力的结果；图12为与用碘化丙啶(y轴)和AnnexinV-FITC(x轴)染色的细胞相对应的代表性流式细胞术图，数据在(D)中进行量化；图13为用游离索拉菲尼和游离SIRT7抑制剂2800Z联合处理或Sor-2800Z@mPssPC NPs处理12天，Huh7.5-luc细胞的克隆形成结果，数据在(F)中进行量化；图表显示了至少三个独立实验的平均值±SEM；***P<0.001，****P<0.0001，n＝3；
图14-18为为Sor-2800Z@mPssPC NPs抗癌作用的体内评估结果：图14为各组小鼠的生物发光图像；图15为肿瘤图像；图16为Huh7.5-luc荷瘤小鼠的肿瘤和器官的离体光学图像；图17为肿瘤体积变化；图18为小鼠体重随时间变化；
图19为各组小鼠的器官的H&E染色的组织学切片图；
图20为各组小鼠中的PCNA和cleaved-caspase3(C-caspase)的IHC染色图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明，但本发明的实施方式不限于此。
下述实施例中涉及的材料，除特别注明的材料外，均可从商业渠道获得。对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
实施例1载药聚合物纳米颗粒(mPssPC)的制备
包括如下步骤：
(1)胆固醇琥珀酸单酯(CHS)的合成：
在温度为50℃的磁力搅拌器上，将2g胆固醇和1g琥珀酸酐搅拌溶解于30mL吡啶中；在温度为50℃的条件下反应48h，得反应混合物；将反应混合物加入4℃的去离子水中，使用浓盐酸调节其pH为3，然后过滤分离出白色固体，将上述白色固体冷冻干燥后在温度为60℃的条件下溶解于20mL由乙酸乙酯和乙醇按体积比1:1混合得到的混合溶液中，然后将上述溶液置于-20℃进行重结晶，结晶产物经过滤、干燥，即得CHS。
(2)mPssCOOH的合成：
取3,3'-二硫代二丙酸2g、4-二甲氨基吡啶(DMAP)0.6g溶解于20mL DMSO中，在40℃油浴条件下搅拌30min，然后加入mPEG5000 5g反应48h，得反应混合物；将反应混合物置于截留分子量为3000Da的透析袋中，用去离子水进行透析，透析液冷冻干燥，即得mPssCOOH。
(3)mPssPC的合成：
取mPssCOOH 0.8g、CHS 0.5g、DMAP 0.2g和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDCI)0.4g溶解于50mL DMSO中，并在40℃的条件下搅拌30min，然后加入PLLS 1g反应48h，得反应混合物；将反应混合物置于截留分子量为7000-14000Da的透析袋中，用去离子水进行透析，透析液冷冻干燥，即得mPssPC。
使用傅里叶变换红外(FTIR)光谱和核磁共振(NMR)光谱来检测每个步骤中的产物，结果如图1所示。
FTIR光谱检测的步骤包括：分别取CHS、mPssCOOH和mPssPC各2mg与干燥溴化钾固体混合研磨。然后将混合粉末在压片机上压制，并在FTIR仪器上对其进行4000-400cm-1的光谱扫描。
如图1所示，CHS的FTIR结果表明，其在1734cm-1和1710cm-1处有Vc＝o两个峰，分别代表了羧基以及酯键中的两种Vc＝o峰，证明了琥珀酰基的成功修饰。对于mPssCOOH，由于mPEG的分子量为5000，远高于3,3'-二硫代二丙酸，mPssCOOH其红外图像上1700-1750cm-1处的Vc＝o特征峰不明显。同时，mPssCOOH的核磁共振氢谱显示其在约8.1ppm处有羧基的氢峰，显示了羧基的接枝，表明mPssCOOH的合成成功。对于mPssPC，在FTIR中，其在2600-3200cm-1处与mPssCOOH类似的多重亚甲基峰表明PEG的成功接枝。同时，在mPssCOOH的核磁共振氢谱谱中，mPssPC在1-2ppm处的对应于CHS的甾体亚甲基特征峰说明了CHS在PLLS上的成功接枝，而其在8.2ppm处的夹杂峰对应聚乙二醇上的氨基峰。以上数据表明了mPssPC的成功合成。
实施例2mPssPC的制备
包括如下步骤：
(1)CHS的合成：
在温度为50℃的磁力搅拌器上，将2g胆固醇和1.25g琥珀酸酐搅拌溶解于40mL吡啶中；在温度为50℃的条件下反应48h，得反应混合物；将反应混合物加入4℃的去离子水中，使用浓盐酸调节其pH为2.5，然后过滤分离出白色固体，将上述白色固体冷冻干燥后在温度为60℃的条件下溶解于22.5mL由乙酸乙酯和乙醇按体积比1:1混合得到的混合溶液中，然后将上述溶液置于-20℃进行重结晶，结晶产物经过滤、干燥，即得CHS。
(2)mPssCOOH的合成：
取3,3'-二硫代二丙酸2.5g、DMAP 0.8g溶解于20mL DMSO中，在40℃油浴条件下搅拌30min，然后加入mPEG5000 5g反应48h，得反应混合物；将反应混合物置于截留分子量为3000Da的透析袋中，用去离子水进行透析，透析液冷冻干燥，即得mPssCOOH。
(3)mPssPC的合成：
取mPssCOOH 0.9g、CHS 0.5g、DMAP 0.2g和EDCI 0.4g溶解于50mL DMSO中，并在40℃的条件下搅拌30min，然后加入PLLS 0.9g反应48h，得反应混合物；将反应混合物置于截留分子量为7000-14000Da的透析袋中，用去离子水进行透析，透析液冷冻干燥，即得mPssPC。
利用FTIR光谱和NMR光谱来检测每个步骤中的产物，结果与实施例1类似，表明mPssPC成功合成，在此不再赘述。
实施例3mPssPC的制备
包括如下步骤：
(1)CHS的合成：
在温度为50℃的磁力搅拌器上，将2g胆固醇和1.5g琥珀酸酐搅拌溶解于50mL吡啶中；在温度为50℃的条件下反应48h，得反应混合物；将反应混合物加入4℃的一级水中，使用浓盐酸调节其pH为2，然后过滤分离出白色固体，将上述白色固体冻干后在温度为60℃的条件下溶解于25mL由乙酸乙酯和乙醇按体积比1:1混合得到的混合溶液中，然后将上述溶液置于-20℃进行重结晶，结晶产物经过滤、干燥，即得CHS。
(2)mPssCOOH的合成：
取3,3'-二硫代二丙酸2.5g、DMAP 0.8g溶解于20mL DMSO中，在40℃油浴条件下搅拌30min，然后加入mPEG5000 5g反应48h，得反应混合物；将反应混合物置于截留分子量为3000Da的透析袋中，用一级水进行透析，透析液冷冻干燥，即得mPssCOOH。
(3)mPssPC的合成：
取mPssCOOH 1g、CHS 0.5g、DMAP 0.25g和EDCI 0.5g溶解于50mL DMSO中，并在40℃的条件下搅拌30min，然后加入PLLS 0.8g反应48h，得反应混合物；将反应混合物置于截留分子量为7000-14000Da的透析袋中，用一级水进行透析，透析液冷冻干燥，即得mPssPC。
利用FTIR光谱和NMR光谱来检测每个步骤中的产物，结果与实施例1类似，表明mPssPC成功合成，在此不再赘述。
实施例4mPssPC NPs的制备
将8mg实施例1制得的mPssPC溶解于0.4mL DMSO中，然后置于截留分子量为7000-14000Da的透析袋中，用去离子水进行透析，得聚合物纳米颗粒胶体溶液，记为mPssPC NPs。
实施例5SOR和SIRT7抑制剂2800Z双载药聚合物纳米颗粒(Sor-2800Z@mPssPCsNPs)的制备
将180μg索拉菲尼和2.8mg SIRT7抑制剂2800Z以及1.2mg实施例1制得的mPssPC溶解于DMSO中，得混合液，将混合液装入透析袋(7000-14000Da)，并在一级水中透析，即得双载药聚合物纳米颗粒，记为Sor-2800Z@mPssPC1 NPs。
本发明Sor-2800Z@mPssPC NPs的制备过程如图2所示。
实施例6Sor-2800Z@mPssPC NPs的制备
将1mg索拉菲尼和1mg SIRT7抑制剂2800Z以及0.8mg实施例1制得的mPssPC溶解于DMSO中，得混合液，将混合液装入透析袋(7000-14000Da)，并在一级水中透析，即得双载药聚合物纳米颗粒，记为Sor-2800Z@mPssPC2 NPs。
试验例一、NPs的尺寸和形态测量
使用PCS8501或DTS1070装载mPssPC NPs、Sor-2800Z@mPssPC1NPs、Sor-2800Z@mPssPC2 NPs，并使用动态光散射(DLS)，以默认设置测量上述粒子的尺寸以及zeta电位。为了进行形态学测量，将NPs滴在铜网(200网尺寸)上，干燥，用1.5％磷钨酸溶液染色。用透射电镜(TEM)观察其尺寸和形貌。
结果如图3-5所示。
mPssPC NPs、Sor-2800Z@mPssPC1 NPs、Sor-2800Z@mPssPC2 NPs的水动力分别为(300.3±0.9)nm、(368.0±5.9)nm、(373.1±11.6)nm。同时，TEM图像显示三个NPs是规则球体。mPssPC NPs、Sor-2800Z@mPssPC1 NPs和Sor-2800Z@mPssPC2 NPs的zeta电位分别为(47.85±0.98)mV、(50.45±0.42)mV和(53.2±0.59)mV。
试验例二、NPs的药物载药效率与药物释放的评价
将索拉菲尼和SIRT7抑制剂2800Z溶于DMSO中，配制浓度为0、2、4、6、8、10μg/mL的标准溶液，在214nm和265nm处分别测定溶液的吸光度。为测定Sor-2800Z@mPssPC1 NPs和Sor-2800Z@mPssPC2 NPs的载药量，将这两种载药NPs用DMSO稀释，再用水进一步稀释后，以空白NPs(即实施例4制得的mPssPC NPs，下同)为对照，测定吸光度。为测量Sor-2800Z@mPssPC NPs的药物释放，将5mL上述两种双载药NPs的稀释液分别放入透析袋中，在50mLPBS(pH＝7.4或pH＝5.0且含10mM GSH)中透析，在摇床上摇晃(37℃，75rpm)。在特定时间点更换透析袋外的PBS，用DMSO稀释溶液，通过吸光度计算释放药物的含量。更换PBS时，该时间点PBS的体积以Vt表示，药物浓度以Ct表示，释放速率计算公式如下:
Figure BDA0003796406500000091
式中，mdrug为透析袋内NPs中单一药物的总质量，t为更换PBS的时间点(t＝1、2、4、8、16、24、48小时，V0、C0均为0)。
药物载药效率的试验结果表明，Sor-2800Z@mPssPC1 NPs对索拉菲尼的载药效率为1.14±0.06％，对SIRT7抑制剂2800Z的载药效率为17.6±0.24％。Sor-2800Z@mPssPC2NP对索拉菲尼为9.74±0.12％，对SIRT7抑制剂2800Z为9.65±0.21％。
根据上述结果计算，每1mg Sor-2800Z@mPssPC1 NPs中，含有176μg SIRT7抑制剂2800Z和11.4μg索拉菲尼；每1mg Sor-2800Z@mPssPC2 NPs中，含有97.4μg SIRT7抑制剂2800Z和96.5μg索拉菲尼。
药物体外释放试验结果如图6-7所示。图6-7结果表明，游离的索拉菲尼和SIRT7抑制剂2800Z在8h时均表现出较高的释放率，在8h时，索拉菲尼在pH＝7.4的PBS和pH＝5.0且含有10mM GSH的PBS中的释放率分别为74.44±2.34％和82.14±1.36％，SIRT7抑制剂2800Z的释放率分别为66.25±2.48％和76.36±1.01％。质子与氮或氧的结合导致水溶性增加，这可能是由于酸性条件下药物释放增强所致。
本发明通过使用GSH模拟肿瘤微环境和使用pH值为5.0的PBS模拟内体中的酸性环境，进一步测试了两种Sor-2800Z@mPssPC NPs对肿瘤微环境的反应。结果显示，这两种NPs都具有有效的持续药物释放作用。在pH＝7.4的PBS中，在48h内，对于Sor-2800Z@mPssPC1NPs，索拉菲尼的释放率为40.98±1.29％、SIRT7抑制剂2800Z的释放率36.73±1.03％；对于Sor-2800Z@mPssPC2 NPs，索拉菲尼的释放率为46.79±1.83％，SIRT7抑制剂2800Z的释放率33.20±2.29％。两种NPs之间的药物释放量无显著性差异。然而，两种NPs在模拟肿瘤环境中的药物释放量远高于在正常环境中。在pH＝5.0且含有10mM GSH的PBS中，在48h内，对于Sor-2800Z@mPssPC1 NPs，索拉菲尼的释放率提高至73.63±2.5％、SIRT7抑制剂2800Z的释放率提高至53.64±2.44％；对于Sor-2800Z@mPssPC2NPs，索拉菲尼的释放率提高至78.69±1.73％、SIRT7抑制剂2800Z的释放率提高至48.08±2.21％。
上述结果表明，本发明提供的Sor-2800Z@mPssPC NPs具有高载药量和良好的缓释能力，对TME具有响应性。
试验例三、药效学评价
本发明中，游离索拉菲尼、游离SIRT7抑制剂2800Z指的是药物原药，给药时以药物原药或将原药溶解于溶剂或PBS中给药。
所用的Huh7.5-luc细胞在常规下使用含10％胎牛血清(Gibco，美国)和1％青霉素/链霉素(BaseMedia，中国)的Dulbecco改良Eagle培养基(Gibco，美国)培养，培养箱条件：37℃、5％CO2。
3周的BALB/c裸鼠购自Gempharmatech(中国南京)。将小鼠饲养在相对湿度为50-60％、温度为20-22℃、无病原体的环境中，光照周期为12小时。用标准实验室饲料和水处理所有小鼠。
Sorafenib@mPssPC NPs、RED@mPssPC NPs与CG@mPssPC NPs的制备方法与实施例5类似。
其中，采用2mg索拉菲尼和8mg mPssPC制得的Sorafenib@mPssPC NPs的载药效率为17.84±0.69％，每1mg Sorafenib@mPssPC NPs中，含有17.84μM索拉菲尼。
采用2mg Cy5或吲哚菁绿(ICG)和8mg mPssPC制备RED@mPssPC NPs、ICG@mPssPCNPs。
(1)体外细胞摄取评估
通过测定荧光特性来评估细胞对RED@mPssPC NPs的摄取情况。将Huh7.5-luc细胞以每孔106个细胞接种于6孔板中，培养24h。然后将细胞与2mL含有5μg/mL的RED@mPssPCNPs的DMEM一起孵育1h或2h。然后用PBS(0.01M，pH7.4)(Gibco,United States)洗涤2次后，收集细胞，1000rpm离心5min，使用荧光显微镜(Leica,Germany)观察荧光信号，并通过流式细胞术(BD,United States)测量。
(2)细胞增殖实验
将Huh7.5-luc细胞以每孔3000个细胞的密度种植在96孔板(Corning,UnitedStates)上，然后用不同浓度的游离索拉菲尼、游离SIRT7抑制剂2800Z、游离索拉菲尼和游离SIRT7抑制剂2800Z联合处理、含对应剂量索拉菲尼的Sorafenib@mPssPC NPs或含对应剂量索拉菲尼和SIRT7抑制剂2800Z的Sor-2800Z@mPssPC NPs处理24小时。然后用10％CCK-8溶液(Dojin Laboratories，Kumamoto，日本)更换培养基，孵育2小时。用酶标仪在450nm处测定吸光度。
(3)细胞凋亡实验
采用allophycocyanin(APC)Annexin V和碘化丙啶(PI)凋亡检测试剂盒(Yeasen,Shanghai,中国)检测Huh7.5-luc细胞凋亡。将Huh7.5-luc细胞以1×106个/孔的密度接种于6孔板，用空白NPs(mPssPC)、游离索拉菲尼6μM和游离SIRT7抑制剂2800Z 80μM联合处理或包裹了6μM索拉菲尼和80μM SIRT7抑制剂2800Z的Sor-2800Z@mPssPC NPs处理24小时后，1000rpm离心5分钟收集细胞。用非生命活性染料PI和Annexin V-荧光素异硫氰酸酯(FITC)对细胞进行标记，通过流式细胞仪检测不同的细胞群，包括完整的细胞(即FITC–PI–细胞)、早期凋亡的细胞(即FITC+PI–细胞)和晚期凋亡的细胞(即FITC+PI+细胞)(BD，美国)。
(4)克隆形成实验
将Huh7.5-luc细胞以每孔3×103个细胞的密度接种到24孔板中，然后在空白NPs、6μM游离索拉菲尼和80μM游离SIRT7抑制剂2800Z联合处理或包裹了6μM索拉菲尼和80μMSIRT7抑制剂2800Z的Sor-2800Z@mPssPC NPs的存在下培养12天。然后用10％的甲醛固定细胞，然后用0.1％的结晶紫染色。克隆数量由至少五个随机区域计算。
(5)小鼠异种移植模型
将5×106Huh7.5-luc细胞植入BALB/c裸鼠右侧皮下。当肿瘤生长至40-60mm3时，小鼠随机分为对照组(100μL5％葡萄糖液)、空白NPs组(记为Blank-NPs组)、游离索拉菲尼和游离SIRT7抑制剂2800Z联合处理组(记为Sor-2800Z组)和Sor-2800Z@mPssPC NPs组，每组n＝5。Sor-2800Z组和Sor-2800Z@mPssPC NPs组的药物剂量为SIRT7抑制剂2800Z(1mg/kg)、索拉菲尼(1mg/kg)，Blank-NPs组的mPssPC的添加量与Sor-2800Z@mPssPC NPs组的Sor-2800Z@mPssPC NPs的添加量一致。其中，Sor-2800Z组是将对应剂量的SIRT7抑制剂2800Z和索拉菲尼同时溶于PBS中并对小鼠进行治疗。所有治疗均采用尾静脉治疗，每2天1次，疗程2周。每2天测量一次肿瘤体积和体重，计算肿瘤体积:体积＝1/2(长×宽2)。根据AVMA动物安乐死指南，对所有小鼠注射戊巴比妥钠(150mg/kg)(Sigma Aldrich，美国)，并切除肿瘤进行进一步分析。
(6)NPs在体内的分布
当肿瘤体积达到约400mm3时，给予小鼠尾静脉注射ICG@mPssPC NPs(50μL/15g)。在注射后0、0.5、1、2、4和6小时，用IVIS LuminaLT(PerkinElmer,United States)光记录荧光强度。
(7)体内生物发光成像
在接种Huh7.5-luc细胞后第12天，将小鼠随机分为四组(n＝5)。对照组(Crtl组)给予PBS，Sor-2800Z组和Sor-2800Z@mPssPC NPs组的药物剂量为SIRT7抑制剂2800Z(1mg/kg)、索拉菲尼(1mg/kg)，Blank-NPs组的剂量与Sor-2800Z@mPssPC NPs的剂量一致。小鼠每天通过尾静脉注射治疗2次。在给药后第14天对裸鼠进行体内成像。成像前，通过尾静脉注射注射荧光素水溶液(150mg·kg-1)，然后等待5min，从侧卧位对小鼠进行GFP/Huh7.5-luc肿瘤生长的定量成像。通过IVIS LuminaLT体内成像系统(PerkinElmer,United States)观察肿瘤的生物发光情况，并与初始通量进行归一化处理。随后处死小鼠，并立即采集心脏、肝、脾、肺、肾、肿瘤。通过IVIS LuminaLT系统进行照相记录不同组织的荧光强度。
(8)组织学分析
对动物进行安乐死，收集心脏、肝脏、脾脏、肺、肾、肿瘤等生物体，用4％中性缓冲福尔马林固定，制备组织学切片。器官样本用苏木精和伊红(H&E)染色。脱亲和复水后，在10mM柠檬酸钠(pH＝6)中加热5min，实现抗原提取。切片用PBS/PBS-T(含0.1％Tween-20)冲洗3次，4％胎牛血清孵育60min。取出封闭液后，将载玻片放入加湿室中，与封闭缓冲液(含4％正常山羊血清的PBS)在4℃下孵育过夜。用PBS洗涤后，将载玻片与二抗在室温下孵育60min。洗涤后，用SignalStain Boost IHC Detection Reagent(Cell SignalingTechnologies,Boston,MA)覆盖载玻片30min。PBS-T洗涤2次后，应用DAB彩色显影剂(Biosharp，中国)，孵育5-10min并用苏木精染色。图像采集使用蔡司Axiolab5数字实验室显微镜(Carl Zeiss AG,Jena,Germany)。
本发明中，相关数据以平均±SEM表示。采用GraphPad Prism 6进行统计学分析。各组间的统计学意义采用单因素方差分析计算，然后采用Turkey’s检验。两组间的统计学意义采用双尾非配对Student’s t检验计算。组间的方差符合适当检验的假设。除非另有说明，否则P<0.05被认为具有统计学意义。
(9)试验结果：
1)体外细胞摄取及在肿瘤组织中的分布
结果如图8-10所示。
为了在体外测量肿瘤细胞对纳米颗粒的摄取情况，本发明将Huh7.5-luc细胞与RED@mPssPC NPs共同孵育不同时间，然后用流式细胞术检测荧光。未处理的细胞中(0h)没有荧光信号，但早在处理后1h就能检测到荧光信号，并在处理后2h后进一步增强(见图8A-B)。利用荧光显微镜进一步研究了RED@mPssPC NPs纳米颗粒的细胞摄取行为(见图9)，结果与流式细胞术的结果相似，表明RED@mPssPC NPs纳米颗粒能够被肿瘤细胞摄取。
本发明使用ICG@mPssPC NPs和IVIS LuminaLT进一步评估了NPs在荷瘤裸鼠体内的分布。如图10所示，注射1h后，NPs在体内均匀扩散，从注射后2h开始，NPs逐渐在肿瘤区域积累；注射后6h，NPs主要集中在肿瘤区域。
2)Sor-2800Z@mPssPC NPs的体外抗癌作用
为评价索拉菲尼和SIRT7抑制剂2800Z的细胞毒性，将Huh7.5-luc细胞分别用不同浓度的游离索拉菲尼、游离SIRT7抑制剂2800Z、游离索拉菲尼和游离SIRT7抑制剂2800Z联合处理，CCK8检测细胞活性，结果如图11A所示。图11A结果显示，索拉菲尼和SIRT7抑制剂2800Z均能显著抑制细胞增殖，且呈剂量依赖性。同时，图11A结果也表明，索拉菲尼和SIRT7抑制剂2800Z联合处理显著增强了索拉菲尼的毒性。
本申请制备了载药量为0-8μM索拉菲尼的Sorafenib@mPssPC NPs和含有梯度浓度SIRT7抑制剂2800Z和索拉菲尼的Sor-2800Z@mPssPC NPs，并通过CCK8和克隆形成实验检测了不同载药浓度的载药NPs对肝癌细胞的影响，结果如图11B所示。结果表明，Sorafenib@mPssPC NPs仅在8μM浓度时显著抑制了肝癌细胞的增殖(抑制率达到60％以上)，但Sor-2800Z@mPssPC NPs在包裹了6μM索拉非尼和80μM SIRT7抑制剂2800Z的情况下就显著降低了细胞增殖(抑制率达到60％以上)(见图11B)。
类似地，Sor-2800Z@mPssPC NPs可以显著抑制克隆的形成，而空白NPs组或游离索拉菲尼和游离SIRT7抑制剂2800Z联合处理组抑制效果不明显(见图12)。
本发明通过流式细胞术进一步检测了细胞凋亡情况，结果如图13所示，图13结果表明，与空白NPs组和游离索拉菲尼和游离SIRT7抑制剂2800Z联合处理组相比，Sor-2800Z@mPssPC NPs能够显著诱导Huh 7.5-luc细胞的凋亡。同时，该结果也表明，与游离索拉菲尼和游离SIRT7抑制剂2800Z联合处理相比，Sor-2800Z@mPssPC NPs处理能够有效地抑制Huh7.5-luc细胞的克隆形成。
3)Sor-2800Z@mPssPC NPs的体内抗癌作用
本发明通过小鼠异种移植模型进一步研究了Sor-2800Z@mPssPC NPs在的体内的疗效。荷瘤裸鼠分别用游离药物或NPs治疗14天，结果如图14-18所示。结果表明，与空白NPs相比，Sor-2800Z@mPssPC NPs显著抑制了肿瘤生长，而游离药物抑制效果一般(见图14、15、17)。两组小鼠均未观察到明显的体重变化(见图18)。治疗20天后，使用生物发光成像测量肿瘤大小(见图17)，所有组均观察到发光，但Sor-2800Z@mPssPC NPs组的肿瘤均小于其他组。
此外，还进行了体外荧光检测来评估NPs在体内的分布，结果显示NPs主要集中在肿瘤中，而主要器官(心、肝、脾、肺、肾)没有明显的分布(图16)。
4)Sor-2800Z@mPssPC NPs的体内毒性评价
本发明评估了Sor-2800Z@mPssPC NPs的体内毒性。各治疗组的饮食和行为均无异常变化，说明Sor-2800Z@mPssPC NPs的治疗没有引起严重的副作用。通过H&E染色进一步检测了不同重要器官(肺、心、脾、肝和肾)的病理变化，结果如图19所示，各治疗组的肺、脾、肾、心等组织均未见病理改变。
5)免疫组织病理学分析
本发明进行了免疫组织病理学分析来检测肿瘤的凋亡和增殖。结果如图20所示，与其他组相比，Sor-2800Z@mPssPC NPs组处理的肿瘤组织中仅观察到少数PCNA阳性细胞。为了进一步评估Sor-2800Z@mPssPC NPs是否能促进肿瘤组织中的细胞凋亡，本发明评估了裂解-caspase3(c-Caspase3)的蛋白表达。Sor-2800Z@mPssPC NPs组中裂解-caspase3的表达水平明显高于其他组，说明Sor-2800Z@mPssPC NPs可以通过促进细胞凋亡过程来抑制肿瘤细胞的增殖。
(10)试验结论
本发明提供的Sor-2800Z@mPssPC NPs在体外能抑制肝癌细胞增殖和诱导肝癌细胞凋亡，在体内对肝癌组织具有较高的靶向特异性，但对心、肾、肺、肝等主要器官的亲和力和毒性较低。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.载药聚合物纳米颗粒，其特征在于，所述载药聚合物纳米颗粒包括用胆固醇和聚乙二醇修饰的聚赖氨酸，所述聚乙二醇与聚赖氨酸之间通过二硫键连接；所述载药聚合物纳米颗粒亲水端为聚乙二醇，疏水端为胆固醇。
2.根据权利要求1所述的载药聚合物纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将3,3'-二硫代二丙酸、4-二甲氨基吡啶溶解于DMSO中，在温度为35-45℃的条件下混合20-40min，然后加入聚乙二醇单甲醚反应36-60h，对反应产物进行纯化、冷冻干燥，即得mPssCOOH；
(2)将mPssCOOH、胆固醇琥珀酸单酯、4-二甲氨基吡啶和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐溶解于DMSO中，在温度为35-45℃的条件下混合20-40min，然后加入聚赖氨酸反应36-60h，对反应产物进行纯化、冷冻干燥，即得载药聚合物纳米颗粒。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，3,3'-二硫代二丙酸、4-二甲氨基吡啶和聚乙二醇单甲醚的质量比为(2-3)：(0.5-1)：5。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，mPssCOOH、胆固醇琥珀酸单酯、4-二甲氨基吡啶、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和聚赖氨酸的质量比为(0.8-1)：0.5：(0.2-0.3)：(0.4-0.6)：(0.8-1)。
5.根据权利要求2-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述胆固醇琥珀酸单酯的制备方法包括如下步骤：
在温度为40-60℃的条件下，将胆固醇和琥珀酸酐溶解于吡啶中反应36-60h后，对反应产物进行分离、纯化、干燥，即得胆固醇琥珀酸单酯。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述胆固醇和琥珀酸酐的质量比为2：(1-1.5)。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在温度为50℃的条件下将胆固醇和琥珀酸酐溶解于吡啶中反应48h，得反应混合物；将反应混合物加入4℃的水中并调节pH为3，然后过滤分离出固体，固体冷冻干燥后在温度为60℃的条件下溶解于由乙酸乙酯和乙醇按体积比1:1混合得到的混合溶液中进行重结晶，结晶产物经过滤、干燥，即得胆固醇琥珀酸单酯；胆固醇和琥珀酸酐的质量比为2:1；
(2)将3,3'-二硫代二丙酸、4-二甲氨基吡啶溶解于DMSO中，在温度为40℃的条件下搅拌30min，然后加入mPEG5000反应48h，得反应混合物；将反应混合物置于截留分子量为3000Da的透析袋中，用水进行透析，透析液冷冻干燥，即得mPssCOOH；3,3'-二硫代二丙酸、4-二甲氨基吡啶和mPEG5000的质量比为2:0.6:5。
(3)将mPssCOOH、胆固醇琥珀酸单酯、4-二甲氨基吡啶和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐溶解于DMSO中，在温度为40℃的条件下搅拌30min，然后加入聚赖氨酸反应48h，得反应混合物；将反应混合物置于截留分子量为7000-14000Da的透析袋中，用水进行透析，透析液冷冻干燥，即得载药聚合物纳米颗粒；mPssCOOH、胆固醇琥珀酸单酯、4-二甲氨基吡啶、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和聚赖氨酸的质量比为0.8:0.5:0.2:0.4:1。
8.根据权利要求1所述的载药聚合物纳米颗粒在制备肿瘤靶向治疗药物中的应用。
9.一种用于治疗肝癌的载药聚合物纳米颗粒，其特征在于，其制备原料包括权利要求1所述的载药聚合物纳米颗粒、索拉菲尼、SIRT7抑制剂2800Z和溶剂。
10.根据权利要求9所述的用于治疗肝癌的载药聚合物纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将索拉菲尼、SIRT7抑制剂2800Z和载药聚合物纳米颗粒溶解于溶剂中，得混合液，然后对混合液进行透析，即得。
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