CN115252788A - 一种多模式抗肿瘤纳米药物载体、载药系统及其制备方法和应用 - Google Patents

一种多模式抗肿瘤纳米药物载体、载药系统及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

一种多模式抗肿瘤纳米药物载体、载药系统及其制备方法和应用，属于抗肿瘤药物技术领域。本发明提供了纳米药物载体包括卟啉金属有机框架，包裹在卟啉金属有机框架表面的聚多巴胺层，螯合在聚多巴胺表面的三价铁离子。还提供了一种载药系统，包括上述纳米药物载体和抗肿瘤药物，其中抗肿瘤药物负载于卟啉金属有机框架中，抗肿瘤药物和卟啉金属有机框架的质量比为1～4:5～10。本发明纳米药物载体中的卟啉金属有机框架与聚多巴胺对正常细胞没有毒副作用，在体内容易代谢，具有良好的生物相容性；本发明纳米药物载体具有光热治疗特点，能够更好的提高光动力治疗效果和化学动力治疗效果，多模式更好的抑制肿瘤细胞的生长。

Description

一种多模式抗肿瘤纳米药物载体、载药系统及其制备方法和 应用
技术领域
本发明属于抗肿瘤药物技术领域，具体涉及一种多模式抗肿瘤纳米药物载体、载药系统及其制备方法和应用。
背景技术
癌症由于其无限增殖、易复发、病灶易转移等特点已成为威胁人类健康的重大疾病。传统的化学治疗存在靶向性差、毒副作用大、治疗效果不明显等问题。肿瘤药物纳米载体由于其高通透和滞留效应可以被动靶向于肿瘤部位，在肿瘤部位释放药物，较大程度上解决了药物治疗效率低的问题。同时纳米药物载体经过修饰，可以实现光热治疗、光动力治疗以及化学动力治疗的效果。
光热治疗利用具有较高光热转换效率的材料，通过被动靶向或者主动靶向聚集在肿瘤组织附近，并在近红外光的照射下将光能转化为热能来杀死癌细胞。在光动力疗法中，光敏药物会将能量传递给周围的氧，生成活性很强的单线态氧。单线态氧能与附近的生物大分子发生氧化反应，产生细胞毒性进而杀伤病变细胞。与传统疗法相比，光动力疗法的优势在于能够进行精确有效的治疗，这种疗法的副作用较小。化学动力治疗与光动力治疗类似，都是通过产生活性氧，与相邻的生物大分子发生氧化反应，产生细胞毒性作用，进而导致肿瘤细胞受损乃至死亡。其中不同的是，化学动力治疗主要生成羟基自由基，而光动力治疗需要依靠肿瘤微环境中的氧气生成单线态氧。由于肿瘤组织内部细胞快速大量增殖，处于一个低氧环境，这限制了光动力治疗作用的发挥。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于设计提供一种多模式抗肿瘤纳米药物载体、载药系统及其制备方法和应用。本发明纳米载药系统在近红外光照射下，可以释放热能和活性氧，还能够与肿瘤组织部位积累的过氧化氢反应产生氧气，缓解光动力治疗中的缺氧问题，同时也会产生羟基自由基，提高化学动力治疗效果。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种多模式抗肿瘤的纳米药物载体，其特征在于包括卟啉金属有机框架，包裹在卟啉金属有机框架表面的聚多巴胺层，螯合在聚多巴胺表面的三价铁离子；
所述卟啉金属有机框架、聚多巴胺层与三价铁离子的质量比为5～10:5～10:5～10。
所述的一种多模式抗肿瘤的纳米药物载体，其特征在于所述卟啉金属有机框架的粒径为70～80nm，优选为73～78nm，所述聚多巴胺层的厚度为100～150nm，优选为110～130nm。
一种载药系统，其特征在于包括如权利要求1或2任一所述的纳米药物载体和抗肿瘤药物。
所述的一种载药系统，其特征在于所述抗肿瘤药物负载于卟啉金属有机框架中，所述抗肿瘤药物和卟啉金属有机框架的质量比为1～4:5～10，优选为2～3:4～8，所述抗肿瘤药物包括抗肿瘤药物优选包括β-拉帕醌、紫杉醇或阿霉素，优选为β-拉帕醌，所述载药系统的粒径为150～200nm，优选为160～180nm。
所述的一种载药系统，其特征在于所述抗肿瘤药物包括紫杉醇、阿霉素或β-拉帕醌。
任一所述的一种载药系统的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)取卟啉金属有机框架、抗肿瘤药物和磷酸缓冲液混合均匀，在翻转的条件下进行装载，得到负载有抗肿瘤药物的卟啉金属有机框架材料；
(2)将上述步骤(1)得到的负载有抗肿瘤药物的卟啉金属有机框架材料、多巴胺、异丙醇和Tris-HCl缓冲溶液混合均匀，在搅拌条件下进行自聚合反应，得到包裹有聚多巴胺层的卟啉金属有机框架材料；其中，异丙醇作为阻聚剂能够控制自聚合反应速率，减缓多巴胺聚合，使聚多巴胺均匀分布在负载有药物的卟啉金属有机框架材料表面；
(3)将上述步骤(2)得到的包裹有聚多巴胺层的卟啉金属有机框架材料、三价铁离子和磷酸缓冲液混合均匀，在搅拌条件下进行螯合反应，得到载药系统。
所述的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中卟啉金属有机框架和抗肿瘤药物的质量比为5～10:1～4，优选为5～8:2～4，所述卟啉金属有机框架与磷酸缓冲液的质量与体积比为5～10mg:5～10mL，优选为4～8mg:4～8mL，所述磷酸缓冲液的质量浓度为0.2～0.4mol/L，优选为0.25～0.3mol/L，磷酸缓冲液的pH值为6～8，优选为7，所述翻转的转速为10～15r/min，优选为11～13r/min，时间为10～14h，优选为11～13h。
所述的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中负载有抗肿瘤药物的卟啉金属有机框架材料与多巴胺的质量比为5～10:5～10，优选为6～8:6～8，所述负载有抗肿瘤药物的卟啉金属有机框架材料与Tris-HCl缓冲溶液的质量体积比为5～10mg:5～10mL，优选为6～8mg:6～8mL，所述负载有抗肿瘤药物的卟啉金属有机框架材料与异丙醇的质量体积比为5～10mg:1～3mL，优选为6～8mg:1～2mL；所述Tris-HCl缓冲溶液的质量浓度为0.05～0.1mol/L，优选为0.06～0.08mol/L，Tris-HCl缓冲溶液的pH值为8.5～10.5，优选为9～9.5；所述自聚合反应的条件为：温度24～26℃，优选25℃，时间6～10h，优选7～9h；所述搅拌的转速为150～200r/min，优选为160～175r/min。
所述的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中三价铁盐包括六水合三氯化铁，包裹有聚多巴胺层的卟啉金属有机框架材料与三价铁离子的质量比为5～10:5～10，优选为6～8:6～8，所述包裹有聚多巴胺层的卟啉金属有机框架材料与磷酸缓冲液的质量体积比为5～10mg:5～10mL，优选为6～8mg:6～8mL，所述磷酸缓冲液的质量浓度为0.2～0.4mol/L，优选为0.25～0.3mol/L，所述磷酸缓冲液的pH值为6～8，优选为7，所述螯合反应的条件为：温度24～26℃，优选25℃；时间4～6h，优选5～6h，所述搅拌的转速为150～200r/min，优选为160～180r/min。
任一所述的纳米药物载体或任一所述的载药系统在制备近红外光照射下治疗肿瘤疾病的药物中的应用。所述应用为将所述载药系统注射到病体内，在近红外光照射下进行治疗。所述近红外光的波长为600～700nm或800～900nm，优选为660nm和808nm。
所述步骤(1)中混合在超声的条件下进行，所述超声的功率为200～400W，时间为10～20min。在本发明中，所述混合得到的悬浊液的温度优选为24～26℃，更优选为25℃。
所述步骤(1)中装载后还优选包括将装载后的产物进行离心，得到所述负载有药物的卟啉金属有机框架材料。所述离心的转速为10000～12000r/min，优选为11000～11500r/min；时间为10～20min，优选为15～18min。
所述步骤(2)中混合优选包括以下步骤：将负载有药物的卟啉金属有机框架材料和Tris-HCl缓冲溶液进行第一混合，得到初级悬浊液；将所述初级悬浊液和多巴胺进行第二混合，得到悬浊液；将异丙醇滴加至所述悬浊液中，得到自聚合反应液。滴加的速率为10～30滴/min，优选为20～25滴/min。
所述步骤(2)中自聚合反应后还优选包括将自聚合反应后的产物进行离心，得到所述包裹有聚多巴胺层的卟啉金属有机框架材料。离心的转速为10000～12000r/min，优选为11000～11500r/min；时间为10～20min，优选为15～18min。
所述步骤(3)中螯合反应后还优选包括将螯合反应后的产物进行离心，得到所述载药系统。所述离心的转速为10000～12000r/min，优选为11000～11500r/min；时间为10～20min，优选为15～18min。
本发明纳米药物载体中的卟啉金属有机框架和聚多巴胺对正常细胞没有毒副作用，在体内容易代谢，所述纳米药物载体具有良好的生物相容性。
药物载体表面螯合的三价铁离子，能够分解肿瘤组织部位积累的大量过氧化氢产生氧气，具体反应方程式如式1所示：Fe3++H2O2→Fe2++O2↑+2H+ 式1。
三价铁离子与过氧化氢反应产生氧气的同时，三价铁离子被还原为二价铁离子，所述二价铁离子与过氧化氢通过芬顿效应能够产生羟基自由基，具体反应方程式如式2所示：
Fe2++H2O2→Fe3++OH-+OH· 式2。
本发明提供的药物载体能够与过氧化氢反应产生氧气缓解光动力治疗中的缺氧问题，被还原的二价铁离子与过氧化氢通过芬顿效应产生羟基自由基，提高了化学动力治疗效果。
本发明纳米药物载体中的卟啉金属有机框架在近红外光照射下，与肿瘤细胞内氧气作用生成单线态氧，杀伤肿瘤细胞；聚多巴胺层在近红外光的照射下可以将光能转化为热能，迅速升温至50～70℃，杀死癌细胞；药物载体表面螯合的三价铁离子，能够分解肿瘤组织部位积累的大量过氧化氢产生氧气，从而缓解光动力治疗中缺氧的问题；同时三价铁离子与过氧化氢发生反应，产生氧，被还原的二价铁通过芬顿反应产生羟基自由基杀死肿瘤细胞，从而提高化学动力治疗效果。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明纳米药物载体中的卟啉金属有机框架与聚多巴胺对正常细胞没有毒副作用，在体内容易代谢，具有良好的生物相容性；本发明纳米药物载体具有光热治疗特点，能够更好的提高光动力治疗效果和化学动力治疗效果，多模式更好的抑制肿瘤细胞的生长。
附图说明
图1为实施例1中卟啉金属有机框架的TEM图；
图2为实施例2制备得到的包裹有聚多巴胺层的卟啉金属有机框架材料的TEM图；
图3为药物载体光动力治疗与化学动力治疗体外性能检测；
图4为药物载体光动力治疗与化学动力治疗体外性能检测；
图5为抗肿瘤纳米载药系统对肿瘤细胞的杀伤作用图。
具体实施方式
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
在本发明中，如无特殊说明，所有原料均为常规市售产品。
实施例1：
将5mg粒径为70nm的卟啉金属有机框架、1mg化疗药物β-拉帕醌和6mLpH值为6，质量浓度为0.2mol/L的磷酸缓冲液在功率为200W的条件下超声10min，得到温度为24℃的悬浊液，将所述悬浊液在10r/min的转速下翻转10h后在10000r/min的转速下离心10min，得到负载有药物的卟啉金属有机框架材料；
将所述负载有药物的卟啉金属有机框架材料5mg和5mL pH值为8.5，质量浓度为0.05mol/L的Tris-HCl缓冲溶液混合，得到初级悬浊液；将所述初级悬浊液和5mg多巴胺混合，得到悬浊液；将1mL异丙醇按照10滴/min的滴加速率滴加至所述悬浊液中，在转速为150r/min，温度为24℃的条件下进行自聚合反应6h后，在10000r/min的转速下离心10min，得到包裹有聚多巴胺层的卟啉金属有机框架材料；
将所述包裹有聚多巴胺层的卟啉金属有机框架材料5mg，5mLpH值为6，质量浓度为0.2mol/L的磷酸缓冲液和5mg六水合三氯化铁混合，在24℃，转速为170r/min的条件下进行螯合反应4h后在10000r/min的转速下离心10min，得到粒径为150nm的载药系统。
对卟啉金属有机框架进行透射电镜检测，得到透射电镜图，如图1所示，卟啉框架结构呈现方形，具有规则结构，粒径在100nm左右。
实施例2：
将6mg粒径为75nm的卟啉金属有机框架、2mg化疗药物β-拉帕醌和6mLpH值为7，质量浓度为0.3mol/L的磷酸缓冲液在功率为300W的条件下超声15min，得到温度为25℃的悬浊液，将所述悬浊液在15r/min的转速下翻转12h后在11000r/min的转速下离心15min，得到负载有药物的卟啉金属有机框架材料；
将所述负载有药物的卟啉金属有机框架材料6mg和6mL pH值为9.5，质量浓度为0.08mol/L的Tris-HCl缓冲溶液混合，得到初级悬浊液；将所述初级悬浊液和6mg多巴胺混合，得到悬浊液；将1.5mL异丙醇按照20滴/min的滴加速率滴加至所述悬浊液中，在转速为175r/min，温度为25℃的条件下进行自聚合反应8h后，在11000r/min的转速下离心15min，得到包裹有聚多巴胺层的卟啉金属有机框架材料；
将所述包裹有聚多巴胺层的卟啉金属有机框架材料6mg、6mLpH值为7，质量浓度为0.3mol/L的磷酸缓冲液和6mg六水合三氯化铁混合，在25℃，转速为180r/min的条件下进行螯合反应5h后在11000r/min的转速下离心15min，得到粒径为180nm的载药系统。
对所述包裹有聚多巴胺层的卟啉金属有机框架材料进行透射电镜检测，得到透射电镜图，如图2所示，形成聚多巴胺层以后，纳米粒子形状变为圆形，粒径在150nm左右，表明聚多巴胺成功装载。
实施例3：
将8mg粒径为80nm的卟啉金属有机框架、3mg化疗药物β-拉帕醌和8mLpH值为8，质量浓度为0.3mol/L的磷酸缓冲液在功率为400W的条件下超声20min，得到温度为26℃的悬浊液，将所述悬浊液在20r/min的转速下翻转14h后在12000r/min的转速下离心20min，得到负载有药物的卟啉金属有机框架材料；
将所述负载有药物的卟啉金属有机框架材料8mg和8mL pH值为10.5，质量浓度为0.1mol/L的Tris-HCl缓冲溶液混合，得到初级悬浊液；将所述初级悬浊液和8mg多巴胺混合，得到悬浊液；将2mL异丙醇按照30滴/min的滴加速率滴加至所述悬浊液中，在转速为200r/min，温度为26℃的条件下进行自聚合反应10h后，在12000r/min的转速下离心20min，得到包裹有聚多巴胺层的卟啉金属有机框架材料；
将所述包裹有聚多巴胺层的卟啉金属有机框架材料8mg、8mLpH值为8，质量浓度为0.4mol/L的磷酸缓冲液和8mg六水合三氯化铁混合，在26℃，转速为160r/min的条件下进行螯合反应6h后在12000r/min的转速下离心20min，得到粒径为200nm的载药系统。
对合成的纳米粒子进行光动性能检测，通过DPBF实验进行不同实验分组检测，其中H2O2浓度为10mmol/L，体积为100μL。将各组样品加入到装有2mL浓度为100μg/mLDPBF乙醇溶液的离心管中(注意避光)，时间为30min。每隔5min测定DPBF溶液在417nm波长下的紫外吸收，最后用酶标仪测定各个反应溶液在300nm到700nm波长的全谱。结果见图3、图4。经过660nm波长激光照射后，除对照组外，其余组DPBF溶液吸光度均都有一定程度下降，充分表明纳米粒子具有良好的产生ROS能力，可用于光动力治疗和化学动力治疗。
检测抗肿瘤纳米载药系统对肿瘤细胞的杀伤作用，结果如图5所示，随着各组材料浓度的升高，肿瘤细胞存活率均明显下降，其中LPPF+808nm+660nm光照处理组细胞活力最低，对肿瘤细胞杀伤作用最好，表明协同化疗-光热-光动-化学动力的多模式联合治疗能够更有效起到抗肿瘤效果。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种多模式抗肿瘤的纳米药物载体，其特征在于包括卟啉金属有机框架，包裹在卟啉金属有机框架表面的聚多巴胺层，螯合在聚多巴胺表面的三价铁离子；
所述卟啉金属有机框架、聚多巴胺层与三价铁离子的质量比为5～10:5～10:5～10。
2.如权利要求1所述的一种多模式抗肿瘤的纳米药物载体，其特征在于所述卟啉金属有机框架的粒径为70～80nm，所述聚多巴胺层的厚度为100～150nm。
3.一种载药系统，其特征在于包括如权利要求1或2任一所述的纳米药物载体和抗肿瘤药物。
4.如权利要求3所述的一种载药系统，其特征在于所述抗肿瘤药物负载于卟啉金属有机框架中，所述抗肿瘤药物和卟啉金属有机框架的质量比为1～4:5～10，所述载药系统的粒径为150～200nm。
5.如权利要求3所述的一种载药系统，其特征在于所述抗肿瘤药物包括紫杉醇、阿霉素或β-拉帕醌，优选为β-拉帕醌。
6.如权利要求3-5任一所述的一种载药系统的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)取卟啉金属有机框架、抗肿瘤药物和磷酸缓冲液混合均匀，在翻转的条件下进行装载，得到负载有抗肿瘤药物的卟啉金属有机框架材料；
(2)将上述步骤(1)得到的负载有抗肿瘤药物的卟啉金属有机框架材料、多巴胺、异丙醇和Tris-HCl缓冲溶液混合均匀，在搅拌条件下进行自聚合反应，得到包裹有聚多巴胺层的卟啉金属有机框架材料；
(3)将上述步骤(2)得到的包裹有聚多巴胺层的卟啉金属有机框架材料、三价铁离子和磷酸缓冲液混合均匀，在搅拌条件下进行螯合反应，得到载药系统。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中卟啉金属有机框架和抗肿瘤药物的质量比为5～10:1～4，所述卟啉金属有机框架与磷酸缓冲液的质量与体积比为5～10mg:5～10mL，所述磷酸缓冲液的质量浓度为0.2～0.4mol/L，磷酸缓冲液的pH值为6～8，所述翻转的转速为10～15r/min，时间为10～14h。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中负载有抗肿瘤药物的卟啉金属有机框架材料与多巴胺的质量比为5～10:5～10，所述负载有抗肿瘤药物的卟啉金属有机框架材料与Tris-HCl缓冲溶液的质量体积比为5～10mg:5～10mL，所述负载有抗肿瘤药物的卟啉金属有机框架材料与异丙醇的质量体积比为5～10mg:1～3mL；所述Tris-HCl缓冲溶液的质量浓度为0.05～0.1mol/L，Tris-HCl缓冲溶液的pH值为8.5～10.5；所述自聚合反应的条件为：温度24～26℃，时间6～10h；所述搅拌的转速为150～200r/min。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中三价铁盐包括六水合三氯化铁，包裹有聚多巴胺层的卟啉金属有机框架材料与三价铁离子的质量比为5～10:5～10，所述包裹有聚多巴胺层的卟啉金属有机框架材料与磷酸缓冲液的质量体积比为5～10mg:5～10mL，所述磷酸缓冲液的质量浓度为0.2～0.4mol/L，所述磷酸缓冲液的pH值为6～8，所述螯合反应的条件为：温度24～26℃，时间4～6h，所述搅拌的转速为150～200r/min。
10.如权利要求1或2任一所述的纳米药物载体或如权利要求3-5任一所述的载药系统在制备近红外光照射下治疗肿瘤疾病的药物中的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117384389A (zh) * 2023-10-25 2024-01-12 广州医科大学附属第一医院（广州呼吸中心） 一种纳米材料及其制备和应用

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