CN115300466A - 增强肿瘤药物敏感性的磁性粒子及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增强肿瘤药物敏感性的磁性粒子及其应用,其特征在于，所述磁性粒子为核壳结构，其中核为磁性纳米颗粒Fe3O4，壳由聚乳酸羟基乙酸共聚物和甲氨蝶呤形成。本发明的磁性粒子可以增强肿瘤药物的敏感性，在旋转磁场的作用下，可以加速抑制肿瘤组织的增殖，大大减小治疗副作用。

Description

增强肿瘤药物敏感性的磁性粒子及其应用
技术领域
本发明属于医药技术领域，具体涉及一种增强肿瘤药物敏感性的磁性粒子及其应用。
背景技术
目前，全球癌症的发病率和死亡率正在迅速增长，全球每年约有880万人死于癌症，占全球每年死亡总人数近六分之一，每年有1400多万新发癌症病例，预计到2030年这一数字将增加到2100多万。在包括我国在内的许多国家，由于人口迅速增长和老龄化，癌症作为国民主要死因的趋势日益突出。根据世界卫生组织2015年的估计，癌症是172个国家中91个国家70岁以前的第一或第二大死亡原因，在另外22个国家中排名第三或第四，成为危害人类健康的重大疾病之一。而遗憾的是至今医学界尚无有效攻克肿瘤的方法，尤其是寻找既对患者伤害少、疗效又突出的肿瘤治疗方法，更是各国医学领域不懈追求的事业，我国亦十分重视对于恶性肿瘤治疗的科研投入。
在肿瘤常规治疗疗效早已达到瓶颈期的今天，各种创新思路不断涌现。目前物理治疗癌症的手段很多，质子束治疗、放射治疗、冷冻治疗、热疗等，各有特点。放疗仍是大多数肿瘤癌症患者的主要选择，但是放疗的副作用始终不可避免。我们经大量文献查阅后发现，近几年磁场治疗癌症作为一种全新的治疗技术其效果已逐步被证实，磁疗已渐渐受到重视。目前国际国内使用磁疗治疗肿瘤的资料报道较多，是一种新型的十分具有潜力的肿瘤治疗方法。其主要原理为，利用磁场产生热能，通过肿瘤细胞对热的敏感性杀伤肿瘤细胞。邵国光等于1992年利用汝铁硼磁片形成均强磁场，观察了0.37T强磁场中S180实体瘤及其带瘤小白鼠的状态，发现荷瘤鼠的肿瘤生长受到明显抑制，与对照组比较差异显著(P＜0.05)，同时观察到磁场对小白鼠心、肝、肾脏无明显损害；柳霞等于2001用S180荷瘤小鼠观察了强磁场联合化疗的抗肿瘤协同效应。首例临床磁能治疗肿瘤的资料报道于1996年，华西医科大学附一院肿瘤科谭厚生等，采用放疗合并磁疗1例滑膜肉瘤效果良好。2002年，国家高科技研究发展计划(项目编号AA302207)肿瘤磁致温热治疗设备进行了研发立项，项目负责人：吴亚。目前市场上已经多见磁反应热能肿瘤治疗仪。
在本发明的在先申请(申请号CN202210862237.5)中，提供了一种抑制肿瘤细胞或组织在体内增殖的装置和方法，包括旋转平台、永磁体、保护罩，所述永磁体位于旋转平台上并与旋转平台一起旋转，所述保护罩位于钕永磁体上方并与永磁体具有小于1cm的空隙，其特征在于所述永磁体的北极(N)朝向上方，所述永磁体的表面磁场强度为0.2T以上1.0T以下，所述旋转平台的旋转速度经过控制器进行控制，其旋转速度介于10-20rpm之间。该装置能够产生空间旋转磁场，通过对磁极方向和转速的控制，有助于抑制肿瘤细胞或者组织在体内的增殖。但是，该装置所使用的磁性粒子为常规的四氧化三铁分散液，其对于肿瘤细胞和组织的抑制作用有限，为了进一步提高抑制肿瘤细胞和组织的作用，本发明对于磁性粒子进行了研究，并由此完成了本发明。
需要说明的是，现有技术中有关磁性粒子的研究已被广泛报道。例如，中国授权专利CN105056243B公开了一种透明质酸修饰的磁性中空介孔硫化铜的药物组合物及其制备方法与应用，可有效解决生物相容性好、磁靶向性强、毒副作用小，以提高肿瘤治疗效果的问题，方法是，在中空介孔硫化铜纳米粒子与巯基乙胺反应得到的氨基化的硫化铜上负载抗肿瘤药物，硫化铜表面静电吸附上四氧化三铁纳米粒，经酰胺键反应在表面修饰上透明质酸，成透明质酸修饰的磁性中空介孔硫化铜的药物组合物；所述的四氧化三铁和硫化铜的质量含量比为1～8︰1，磁性中空介孔硫化铜的粒径为50～300nm。
再例如，中国授权专利CN106377769B公开了一种靶向超顺磁单分散纳米花探针及其制备与应用，是纳米花探针由磁性载金颗粒纳米花、一端带巯基和支化末端带羧基的超支化大分子HPG、靶分子三部分组成，通过热溶剂法制得，即先制备Fe3O4载体，然后在载体上负载金种子，得到磁性载金颗粒纳米花，最后依次连接HPG和靶分子，上述纳米探针用于动物体内双靶向成像及交变磁场下肿瘤治疗。
然而，如何提供一种磁性粒子，可以有效增强肿瘤药物敏感性，特别是在配合上述抑制肿瘤细胞或组织在体内增殖的装置的情况下，通过磁性粒子的改进以增强抑制肿瘤细胞或组织在体内增殖的作用效果，仍然是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
基于上述原因，本发明提出增强肿瘤药物敏感性的磁性粒子及其应用。具体而言，为了实现本发明的目的，本发明拟采用如下的技术方案：
本发明一方面涉及增强肿瘤药物敏感性的磁性粒子,其特征在于所述磁性粒子为核壳结构，其中核为磁性纳米颗粒Fe3O4，壳由聚乳酸羟基乙酸共聚物和甲氨蝶呤形成。
在本发明的一个优选实施方式中，所述磁性纳米颗粒Fe3O4的平均粒径为8-12nm。
在本发明的一个优选实施方式中，所述磁性粒子为用含羧甲基纤维素浓度在0.2％-1.5％之间的生理盐水进行分散的分散液，磁性纳米颗粒Fe3O4的浓度为15-25mg/ml。采用该分散液，分散性好，有助于防止磁性粒子的聚集。
在本发明的一个优选实施方式中，所述分散液中甲氨蝶呤的浓度为0.2-0.3mg/ml。
在本发明的一个优选实施方式中，乳酸羟基乙酸共聚物中乳酸(LA)与羟基乙酸(GA)的共聚摩尔比为70-80:20-30。采用该摩尔比的共聚物，有助于提高甲氨蝶呤的载药率。
本发明另一方面还涉及上述磁性粒子的制备方法，其特征在于包括如下步骤：称取聚乳酸羟基乙酸共聚物，将其溶于二氯甲烷，向溶液中加入磁性纳米颗粒Fe3O4，然后超声使其均匀分散；取甲氨蝶呤，溶解于氢氧化钠水溶液中；将所得的甲氨蝶呤溶液滴加到四氧化三铁分散液中，机械搅拌，使二氯甲烷挥发，微球固化；停止搅拌，沉降，倒掉上层液体，收集下层微球，用去离子水洗涤；抽滤，冷冻干燥得磁性载药微球。本发明的制备方法简单，粒径均匀，适合大规模生产。
本发明另一方面还涉及上述磁性粒子的应用，所述磁性粒子用于制备治疗肿瘤或癌症的药物中的应用。
在本发明的一个优选实施方式中，所述肿瘤或癌症为宫颈癌、乳腺癌等。
在本发明的一个优选实施方式中，所述磁性粒子用于与抑制肿瘤细胞或组织在体内增殖的装置配合使用，所述装置包括旋转平台、永磁体、保护罩，所述永磁体位于旋转平台上并与旋转平台一起旋转，所述保护罩位于钕永磁体上方并与永磁体具有小于1cm的空隙，其特征在于所述永磁体的北极(N)朝向上方，所述永磁体的表面磁场强度为0.2T以上1.0T以下，所述旋转平台的旋转速度经过控制器进行控制，其旋转速度介于10-20rpm之间。
在本发明的一个优选实施方式中，所述永磁体为钕永磁体。
在本发明的另一个优选实施方式中，所述钕永磁体的表面磁场强度为0.4-0.5T。
有益效果
本发明的磁性粒子可以增强肿瘤药物的敏感性，在旋转磁场的作用下，可以加速抑制肿瘤组织的增殖，大大减小治疗副作用。
附图说明
图1为实施例1所制备的载药微球的扫描电镜照片，标尺为100nm；
图2为实施例1所制备的载药微球的透射电镜照片，标尺为100nm；
图3为本发明抑制细胞增殖的实验结果图；
图4为本发明实验大鼠给药10天后肿瘤体积的比较图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如无特殊说明，本发明实施例中所涉及的试剂均为市售产品，均可以通过商业渠道购买获得。
实施例1：
称取聚乳酸羟基乙酸共聚物(PLGA)2000mg，其中：乳酸(LA)与羟基乙酸(GA)的共聚比为75:25，将其溶于二氯甲烷，向溶液中加入50mg的磁性纳米颗粒Fe3O4(平均粒径为10nm)，然后超声2min使其均匀分散；取1mg甲氨蝶呤，溶解于1ml pH为10.4的氢氧化钠水溶液中；将所得的甲氨蝶呤溶液滴加到四氧化三铁分散液中，机械搅拌3h，使二氯甲烷挥发，微球固化；停止搅拌，沉降，倒掉上层液体，收集下层微球，用去离子水洗涤三次；用布氏漏斗抽滤，冷冻干燥即得磁性载药微球，将磁性载药微球分散在含羧甲基纤维素浓度在0.2％-1.5％之间的生理盐水中，四氧化三铁的浓度为20mg/ml，甲氨蝶呤的浓度为0.24mg/ml(载药率为60％)。
所得到的磁性载药微球的扫描电镜照片如图1所示，透射电镜照片如图2所示。
实施例2：
称取聚乳酸羟基乙酸共聚物(PLGA)2000mg，其中：乳酸(LA)与羟基乙酸(GA)的共聚比为65:35，将其溶于二氯甲烷，向溶液中加入50mg的磁性纳米颗粒Fe3O4(平均粒径为10nm)，然后超声2min使其均匀分散；取1mg甲氨蝶呤，溶解于1ml pH为10.4的氢氧化钠水溶液中；将所得的甲氨蝶呤溶液滴加到四氧化三铁分散液中，机械搅拌3h，使二氯甲烷挥发，微球固化；停止搅拌，沉降，倒掉上层液体，收集下层微球，用去离子水洗涤三次；用布氏漏斗抽滤，冷冻干燥即得磁性载药微球，将磁性载药微球分散在含羧甲基纤维素浓度在0.2％-1.5％之间的生理盐水中，四氧化三铁的浓度为20mg/ml，甲氨蝶呤的浓度为0.19mg/ml(载药率为48％)。
比较例1：
取平均粒径为10nm的四氧化三铁，用含羧甲基纤维素浓度在0.2％-1.5％之间的生理盐水分散，四氧化三铁的浓度为20mg/ml，然后加入的NaOH水溶液(pH＝10.4)。
实施例3：肿瘤细胞增殖抑制实验
(1)取96孔板，分别加入200μL全培养基(含10％小牛血清的RPMI1640，下同)，其中含有处于对数生长期的肿瘤细胞(宫颈癌细胞Hela或人乳腺癌细胞MCF-7)5×104个，将培养板置于细胞培养箱37℃，5％CO2培养过夜；
(2)待细胞完全贴壁后，将孔内全培养基换成无血清培养基(RPMI1640，下同)，培养板置于细胞培养箱饥饿处理4小时；
(3)将步骤(2)饥饿处理后的无血清培养基吸除，每孔分别加入100μL实施例1和比较例1所制备的四氧化三铁分散液、生理盐水(对照组)和甲氨蝶呤的浓度为0.24mg/ml的PBS分散液(阳性对照组)，培养板置于细胞培养箱37℃，5％CO2培养48小时；
(4)将处理好的培养板内液体吸除，每孔加入含有10ml无血清培养基和2ml MTT溶液的混合液，置于细胞培养箱37℃，5％CO2孵育4小时；
(5)吸除培养板内混合液，每孔加入20ml DMSO，之后将培养板置于摇床快速震荡10min使沉淀充分溶解；
(6)将培养板置于酶标仪检测570nm处吸光值OD，记录检测结果；
(7)计算细胞增殖抑制率，所述抑制率＝(对照组OD-实验组OD)/对照组OD×100％。
结果如图1所示，实验结果表明，比较例1的四氧化三铁分散液对于抑制Hela和MCF-7细胞增殖作用不明显，其中实施例1的抑制作用明显优于阳性对照组，由此说明本发明的磁性粒子可以增强肿瘤药物敏感性。
实验例4：小鼠体内抑瘤实验
一、实验装置
本发明所使用的抑制肿瘤细胞或组织在体内增殖的装置，包括旋转平台、钕永磁体、保护罩，所述钕永磁体位于旋转平台上并与旋转平台一起旋转，所述保护罩位于钕永磁体上方并与钕永磁体具有小于1cm的空隙，所述保护罩用于承载患者，其特征在于所述钕永磁体的北极(N)朝向上方，所述钕永磁体的表面磁场强度为0.4-0.5T，所述旋转平台的旋转速度经过控制器进行控制，其旋转速度介于10-20rpm之间。
有关实验装置的具体说明参见本发明的在先申请(申请号CN202210862237.5)，该在先申请的全文被并入本发明的说明书并作为本发明说明书的一部分，申请人保留基于该在先申请的权利要求书和说明书所记载的内容修改本发明的权利。
二、实验方法
采用雌性大鼠(体重180-220g)接种宫颈癌细胞(U14)。将U14细胞接种到健康的雌鼠腹腔内，5-7天后在无菌条件下将腹水取出，并用生理盐水将细胞数稀释到5×106个/mL。皮下注射200μLU14细胞对雌鼠的右后肢进行荷瘤。荷瘤3天后，将种瘤的鼠随机分为3组，每组3只，即(a)生理盐水组；(b)四氧化三铁分散液组，以尾静脉注射的方式每隔2天对小鼠进行给药，给药量为1mL，之后每天置于抑制肿瘤细胞或组织在体内增殖的装置上的玻璃缸中自由活动一小时，活动过程中钕永磁体按照设计速度旋转；(c)实验组，以尾静脉注射的方式每隔2天对小鼠注射实施例1的载药磁性载药微球分散液体，给药量为0.5mL，之后每天置于抑制肿瘤细胞或组织在体内增殖的装置上的玻璃缸中自由活动一小时，活动过程中钕永磁体按照设计速度旋转。在第10天将雌鼠麻醉并采用断颈法处死，将肿瘤剖出，称重，拍照。
三、实验结果
统计结果表明，实验中可以观察到注射生理盐水组肿瘤体积从初试时间的135.45±25.32mm3持续上升到第10天的1808.52±152.36mm3,这表明肿瘤快速增长，注射四氧化三铁分散液组的肿瘤体积从初试时间的132.88±26.35mm3持续上升到第10天的1025.39±29.35mm，实验组的肿瘤体积从初试时间的132.88±26.35mm3缓慢上升到第10天的205.35±15.18mm。实验组与四氧化三铁分散液组相比，第10天的肿瘤体积有显著性差异，这表明本发明的磁性粒子可以增强肿瘤药物敏感性，有助于肿瘤药物在体内发挥抑制肿瘤组织增殖的作用。
以上描述了本发明优选实施方式，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员对在此公开的实施方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的改进和变化。

Claims (10)

1.一种增强肿瘤药物敏感性的磁性粒子,其特征在于，所述磁性粒子为核壳结构，其中核为磁性纳米颗粒Fe3O4，壳由聚乳酸羟基乙酸共聚物和甲氨蝶呤形成。
2.根据权利要求1所述的磁性粒子，所述磁性纳米颗粒Fe3O4的平均粒径为8-12nm。
3.根据权利要求1所述的磁性粒子，所述磁性粒子为用含羧甲基纤维素浓度在0.2％-1.5％之间的生理盐水进行分散的分散液，磁性纳米颗粒Fe3O4的浓度为15-25mg/ml。
4.根据权利要求1所述的磁性粒子，所述分散液中甲氨蝶呤的浓度为0.2-0.3mg/ml。
5.根据权利要求1所述的磁性粒子，乳酸羟基乙酸共聚物中乳酸(LA)与羟基乙酸(GA)的共聚摩尔比为70-80:20-30。
6.权利要求1-5任意一项所述磁性粒子的制备方法，其特征在于包括如下步骤：称取聚乳酸羟基乙酸共聚物，将其溶于二氯甲烷，向溶液中加入磁性纳米颗粒Fe3O4，然后超声使其均匀分散；取甲氨蝶呤，溶解于氢氧化钠水溶液中；将所得的甲氨蝶呤溶液滴加到四氧化三铁分散液中，机械搅拌，使二氯甲烷挥发，微球固化；停止搅拌，沉降，倒掉上层液体，收集下层微球，用去离子水洗涤；抽滤，冷冻干燥得磁性载药微球。
7.权利要求1-5任意一项所述磁性粒子的应用，所述磁性粒子用于制备治疗肿瘤或癌症的药物中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，所述肿瘤或癌症为宫颈癌、乳腺癌。
9.根据权利要求7或8所述的应用，所述磁性粒子用于与抑制肿瘤细胞或组织在体内增殖的装置配合使用，所述装置包括旋转平台、永磁体、保护罩，所述永磁体位于旋转平台上并与旋转平台一起旋转，所述保护罩位于钕永磁体上方并与永磁体具有小于1cm的空隙，其特征在于所述永磁体的北极(N)朝向上方，所述永磁体的表面磁场强度为0.2T以上1.0T以下，所述旋转平台的旋转速度经过控制器进行控制，其旋转速度介于10-20rpm之间。
10.根据权利要求9所述的应用，所述永磁体为钕永磁体。
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