CN115887380A

CN115887380A - 一种器官靶向聚合物纳米囊泡系统及其制备方法和应用

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Publication number: CN115887380A
Application number: CN202211413686.8A
Authority: CN
Inventors: 穆婧; 顾文星; 杨亚杰; 李沈华
Original assignee: Peking University Shenzhen Hospital
Current assignee: Peking University Shenzhen Hospital
Priority date: 2022-11-11
Filing date: 2022-11-11
Publication date: 2023-04-04
Anticipated expiration: 2042-11-11
Also published as: CN115887380B

Abstract

本发明属于聚合物纳米药物技术领域，尤其涉及一种器官靶向聚合物纳米囊泡系统及其制备方法和应用。该系统包括器官靶向聚合物纳米囊泡以及所述器官靶向聚合物纳米囊泡内的大分子药物；所述器官靶向聚合物纳米囊泡由内至外依次包括亲水内壳、疏水膜层、亲水外壳以及镶嵌在所述亲水外壳中的电荷基团；该系统由阳离子聚合物、辅助聚合物和大分子药物共同组装制备得到。本发明器官靶向聚合物纳米囊泡具有囊泡状结构，内腔可负载亲水性物质，疏水膜层可负载疏水性物质，并且亲水外壳可有效保护负载物；通过在亲水外壳中镶嵌不同电荷基团，可赋予其不同器官靶向功能。所述器官靶向聚合物纳米囊泡具备高效装载大分子药物的功能。

Description

一种器官靶向聚合物纳米囊泡系统及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于聚合物纳米药物技术领域，尤其涉及一种器官靶向聚合物纳米囊泡系统及其制备方法和应用。

背景技术

药物递送系统是指在空间、时间及剂量上全面调控药物在生物体内分布的技术体系。其目标是在恰当的时机将适量的药物递送到正确的位置，从而增加药物的利用效率，提高疗效，降低成本，减少毒副作用。具体地，药物递送系统可以将药物携带到靶点处，将药物精准释放，以达到更好的治疗效果并且降低药物毒副反应。与此同时，药物递送系统也可通过控制药物的释放速率来维持生物体内的血药浓度的稳定。

过去几十年来，纳米技术的快速发展使得多种生物医学应用的纳米平台被设计构建用于疾病的诊断治疗，且发现纳米颗粒药物递送系统表现出强大功能。用作药物递送系统的纳米颗粒一般是亚微米级颗粒(3-200nm)，包括聚合物(如聚合物纳米粒子，胶束或树枝状聚合物)，脂质(脂质体)，蛋白质(白蛋白，转铁蛋白)，病毒(病毒纳米粒子)，有机金属化合物(纳米管，MOF)，甚至细胞衍生的纳米粒(如红细胞、肿瘤细胞、干细胞)等。目前，基因编辑器、mRNA、小核酸、蛋白质和多肽药物等大都采用脂质纳米颗粒来实现体内递送。究其本质，纳米颗粒是一种载体，它里面包载的药物，决定了它的应用领域，包括疫苗，治疗癌症、罕见病，以及进行基因治疗等等，因此，纳米颗粒递送领域的市场前景非常广阔。

通常情况下，纳米颗粒可以通过以下途径进入人体，包括呼吸道、消化道、皮肤、静脉注射和植入等。例如，mRNA疫苗通过皮肤肌肉注射，脂质体化疗药DOXIL通过静脉注射。吸收后，纳米颗粒通过淋巴系统和血液被带到远端器官。尽管发展了一些局部递送方法，例如脑室内注射、鞘内注射或玻璃体内注射等，但它们通常涉及更具侵入性的和复杂的技术，局限性大。由于纳米颗粒天然的被人体网状内皮系统吞噬，导致其在肝脏和脾脏中的富集量巨大，在其他器官(比如肺、肾、脑等)中富集少，且伴随某些器官的副作用，进而限制了其在某些领域的应用。

近年来，器官靶向纳米递送系统越来越受到关注和研究。然而，目前已报道的器官靶向纳米递送系统大都基于脂质纳米颗粒系统，并且已经形成了严密的专利保护。与此同时，关于聚合物囊泡纳米颗粒在器官靶向递送系统的研究少有人涉及。聚合物材料设计灵活，相比于脂质体材料具有多重优势。因此，聚合物囊泡纳米颗粒是研究器官靶向纳米递送系统的理想载体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种器官靶向聚合物纳米囊泡系统及其制备方法和应用，通过将大分子药物载入具有层状保护结构的聚合物纳米囊泡中实现抗癌药物的运载，再依托聚合物纳米囊泡亲水外壳表面镶嵌的电荷基团实现不同种类器官的精准靶向。

一种器官靶向聚合物纳米囊泡系统，其中，包括器官靶向聚合物纳米囊泡以及所述器官靶向聚合物纳米囊泡内的大分子药物；

所述器官靶向聚合物纳米囊泡由内至外依次包括亲水内壳、疏水膜层、亲水外壳以及镶嵌在所述亲水外壳中的电荷基团；

所述器官靶向聚合物纳米囊泡系统由阳离子聚合物、辅助聚合物和大分子药物共同组装制备得到。

可选地，所述阳离子聚合物的分子链包括依次连接的聚乙二醇、聚乳酸-羟基乙酸共聚物和聚氨基酸九肽；

所述阳离子聚合物中聚乙二醇的分子量为3000～8000Da；

所述阳离子聚合物中聚乳酸-羟基乙酸共聚物的分子量为聚乙二醇段分子量的2.5～6倍；

所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物中聚乳酸与聚羟基乙酸的摩尔比为75:25；

所述聚氨基酸九肽为聚精氨酸九肽或者聚组氨酸九肽。

可选地，所述辅助聚合物的分子链包括依次连接的电荷基团、聚乙二醇、聚乳酸-羟基乙酸共聚物；

所述辅助聚合物中聚乙二醇的分子量为3000～8000Da；

所述辅助聚合物中聚乳酸-羟基乙酸共聚物的分子量为聚乙二醇分子量的2.5～6倍；

所述电荷基团为双膦酸基团或者两性离子基团。

可选地，所述大分子药物为抗原蛋白、免疫佐剂、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶中的一种或多种。

可选地，所述阳离子聚合物、辅助聚合物的质量比为50:50。

可选地，所述器官靶向聚合物纳米囊泡中，所述亲水内壳的材料为聚氨基酸九肽，所述聚氨基酸九肽为聚组氨酸九肽或聚精氨酸九肽，所述疏水膜层的材料为聚乳酸-羟基乙酸共聚物，所述亲水外壳的材料为聚乙二醇，所述电荷基团为双膦酸基团或两性离子基团。

一种本发明所述的器官靶向聚合物纳米囊泡系统的制备方法，其中，包括步骤：以所述阳离子聚合物、所述辅助聚合物和所述大分子药物为原料，通过溶剂置换法得到器官靶向聚合物纳米囊泡系统

一种如本发明所述的器官靶向聚合物纳米囊泡系统在制备肿瘤免疫治疗药物中的应用；

或者，一种如本发明所述的器官靶向聚合物纳米囊泡系统在制备预防、治疗肝损伤药物中的应用。

可选地，用于制备肿瘤免疫治疗药物时，所述器官靶向聚合物纳米囊泡系统中，所述亲水内壳的材料为聚组氨酸九肽，所述电荷基团为双膦酸基团，所述大分子药物为抗原蛋白和免疫佐剂，所述器官靶向为脾脏靶向。

可选地，用于制备预防、治疗肝损伤药物，所述器官靶向聚合物纳米囊泡系统中，所述亲水内壳的材料为聚精氨酸九肽，所述电荷基团为两性离子基团，所述大分子药物为过氧化氢酶和/或超氧化物歧化酶，所述器官靶向为肝脏靶向。

有益效果：本发明提供了一种器官靶向聚合物纳米囊泡系统，该系统由内至外依次包括亲水内壳、疏水膜层、亲水外壳以及镶嵌在所述亲水外壳中的电荷基团。所述器官靶向聚合物纳米囊泡具有囊泡状结构，内腔可负载亲水性物质，疏水膜层可负载疏水性物质，并且亲水外壳可有效保护负载物；通过在亲水外壳中镶嵌不同电荷基团，可赋予其不同器官靶向功能。所述器官靶向聚合物纳米囊泡具备高效装载mRNA、siRNA、寡聚核苷酸、蛋白质、酶、多肽等大分子药物的功能。

附图说明

图1为本发明实施例1和实施例2中合成的聚合物的核磁氢谱图；

图2为本发明实施例3中制备的聚合物纳米囊泡的动态光散射粒径图和透射电镜图；

图3为本发明实施例5中流式细胞术和激光共聚焦实验结果；

图4为本发明实施例6中聚合物的细胞毒性实验结果；

图5为本发明实施例7中NIR-II可视聚合物纳米囊泡的动态光散射粒径图和表面电位；

图6为本发明实施例7中NIR-II可视聚合物纳米囊泡的NIR-II成像图；

图7为本发明实施例7中NIR-II可视特异性脾靶向聚合物纳米囊泡的离体及在体NIR-II成像图；

图8为本发明实施例7中NIR-II可视特异性肝靶向聚合物纳米囊泡的离体NIR-II成像图；

图9为本发明实施例8中特异性脾靶向聚合物纳米囊泡递送抗原和佐剂用于急性髓系白血病的免疫治疗。

具体实施方式

本发明提供了一种器官靶向聚合物纳米囊泡系统及其制备方法和应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种器官靶向聚合物纳米囊泡系统，包括器官靶向聚合物纳米囊泡以及所述器官靶向聚合物纳米囊泡内的大分子药物；

在本实施例中，所述器官靶向聚合物纳米囊泡具有囊泡状结构，内腔可负载亲水性物质，疏水膜层可负载疏水性物质，并且亲水外壳可有效保护负载物。所述器官靶向聚合物纳米囊泡具备高效装载mRNA、siRNA、寡聚核苷酸、蛋白质、酶、多肽等大分子药物的功能。

表面电荷基团具有多种电荷模式，赋予其不同器官靶向功能；当表面电荷基团为双膦酸基团，亲水内壳的材料为聚组氨酸九肽时，该聚合物纳米囊泡为特异性脾脏靶向，可以增强抗原和佐剂等在脾脏的富集，激活体内免疫系统，实现肿瘤免疫治疗；当表面电荷基团为两性离子基团，亲水内壳的材料为聚精氨酸九肽时，该聚合物纳米囊泡为特异性肝脏靶向，可以增强抗氧化酶(如过氧化氢酶和/或超氧化物歧化酶)等在肝脏的富集，可实现肝损伤的预防和治疗。

在一种实施方式中，所述器官靶向聚合物纳米囊泡中，所述亲水内壳的材料为聚氨基酸九肽，所述聚氨基酸九肽为聚组氨酸九肽或聚精氨酸九肽，所述疏水膜层的材料为聚乳酸-羟基乙酸共聚物，所述亲水外壳的材料为聚乙二醇，所述电荷基团为双膦酸基团或两性离子基团。器官靶向聚合物纳米囊泡内腔可负载亲水性物质，疏水膜层可负载疏水性物质，并且亲水外壳聚乙二醇可有效保护负载物；通过在亲水外壳中镶嵌不同电荷基团，可赋予其不同器官靶向功能。

在一种实施方式中，所述阳离子聚合物的分子链包括依次连接的甲氧基聚乙二醇(简写为mPEG，属于亲水链段)、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(简写为PLGA，属于疏水链段)和聚氨基酸九肽；

所述阳离子聚合物中聚乙二醇的分子量为3000～8000Da；

所述聚氨基酸九肽为聚精氨酸九肽(简写为PA9)或者聚组氨酸九肽(简写为PH9)。

因此，如上所述阳离子聚合物可以表示为mPEG-PLGA-PA9或mPEG-PLGA-PH9。

在一种具体的实施方式中，所述mPEG-PLGA-PA9的制备方法包括以下步骤：将mPEG-PLGA的端羟基通过氯甲酸对硝基苯酯活化，再与PA9反应制得mPEG-PLGA-PA9。

其中，所述mPEG-PLGA具有如下化学结构式：

其中，所述PA9具有如下化学结构式：

在一种具体的实施方式中，所述阳离子聚合物具有如下化学结构式中的任一种：

在一种实施方式中，所述辅助聚合物的分子链包括依次连接的电荷基团、甲氧基聚乙二醇(简写为mPEG，属于亲水链段)、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(简写为PLGA，属于疏水链段)；

所述辅助聚合物中聚乙二醇的分子量为3000～8000Da；

所述电荷基团为双膦酸基团(简写为-Aln)或者两性离子基团(可以为-ZP5、-ZP6、-ZP7)。

因此，如上所述辅助聚合物可以表示为Aln-PEG-PLGA、ZP5-PEG-PLGA、ZP6-PEG-PLGA、ZP7-PEG-PLGA。

在一种具体的实施方式中，所述Aln-PEG-PLGA的制备方法包括以下步骤：由Aln和COOH-PEG-NH-Boc酰胺化反应得到Aln-PEG-NH-Boc，经过一步TFA脱Boc反应，然后和PLGA-NHS酰胺化反应制得Aln-PEG-PLGA。

其中，所述NHS为N-羟基硫代琥珀酰亚胺，所述Aln具有如下化学式：

所述COOH-PEG-NH-Boc具有如下化学结构式：

所述PLGA-NHS具有如下化学结构式：

在一种具体的实施方式中，所述辅助聚合物具有如下化学结构式中的任一种：

在一种实施方式中，所述大分子药物可以为抗原蛋白、免疫佐剂、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶等中的一种或多种，但不限于此。

在一种实施方式中，所述阳离子聚合物、辅助聚合物的质量比为50:50。

一种本发明实施例所述的器官靶向聚合物纳米囊泡系统的制备方法，其中，包括步骤：以所述阳离子聚合物、所述辅助聚合物和所述大分子药物为原料，通过溶剂置换法得到器官靶向聚合物纳米囊泡系统。

在一种具体的实施方式中，以组氨酸九肽PH9、双膦酸基团-Aln、抗原蛋白Ag和免疫佐剂CpG为例，脾脏靶向聚合物纳米囊泡系统的制备方法包括以下步骤：

(1)将mPEG-PLGA的端羟基通过氯甲酸对硝基苯酯活化，再与PH9反应制得mPEG-PLGA-PH9；

(2)Aln和COOH-PEG-NH-Boc酰胺化反应得到Aln-PEG-NH-Boc，经过一步TFA脱Boc反应，然后和PLGA-NHS酰胺化反应制得Aln-PEG-PLGA；

(3)将mPEG-PLGA-PH9和Aln-PEG-PLGA的混合溶液滴加入搅拌下的Ag/CpG缓冲溶液中，搅拌后透析，即得到载Ag/CpG的聚合物纳米囊泡(记为Ag/CpG@Aln-PH9)；具体为将Ag和CpG溶于超纯水中并与4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES，pH6.8，10mM)缓冲液混合均匀，然后在搅拌条件下向其中滴加mPEG-PLGA-PH9和Aln-PEG-PLGA的混合溶液(溶剂为二甲基亚砜，聚合物总浓度为20mg/mL，两聚合物质量比为50:50)，搅拌30分钟后用HEPES(pH7.4，10mM)透析，即得到Ag/CpG@Aln-PA9-50。

在一种具体的实施方式中，以精氨酸九肽PA9、两性离子基团ZP5、过氧化氢酶为例，肝脏靶向聚合物纳米囊泡系统的的制备方法包括以下步骤：

(1)将mPEG-PLGA的端羟基通过氯甲酸对硝基苯酯活化，再与PH9反应制得mPEG-PLGA-PA9；

(2)COP和HO-PEG-NH-Boc反应得到COP-PEG-NH-Boc，然后和ZP5反应，得到ZP5-PEG-NH-Boc，经过TFA脱Boc反应，然后和PLGA-NHS酰胺化反应制得ZP5-PEG-PLGA；

(3)将mPEG-PLGA-PA9和ZP5-PEG-PLGA的混合溶液滴加入搅拌的过氧化氢酶缓冲溶液中，搅拌后透析，即得到载过氧化氢酶的聚合物纳米囊泡(CAT@ZP5-PA9)；具体为将过氧化氢酶溶于超纯水中并与HEPES缓冲液(pH6.8，10mM)混合均匀，然后在搅拌条件下向其中滴加mPEG-PLGA-PA9和ZP5-PEG-PLGA的混合溶液(溶剂为DMSO，聚合物总浓度为20mg/mL，两种聚合物质量比为50:50)，搅拌30分钟后用HEPES(pH7.4，10mM)透析，即得到CAT@ZP5-PA9-50。

一种本发明实施例所述的器官靶向聚合物纳米囊泡系统在制备肿瘤免疫治疗药物中的应用。

在一种实施方式中，所述肿瘤为急性髓系白血病或者黑色素瘤。

一种本发明实施例所述的器官靶向聚合物纳米囊泡系统在制备预防、治疗肝损伤药物中的应用。

在一种实施方式中，所述肝损伤为肝缺血再灌注损伤、药物性肝损伤或者急性肝损伤。

下面通过具体的实施例对本发明作进一步地说明。

实施例1

1、合成阳离子聚合物mPEG-PLGA-PA9：

将PLGA经过活性酯活化后，与mPEG-NH₂进行酰胺化反应制得两亲性嵌段聚合物mPEG-PLGA。然后通过氯甲酸对硝基苯酯(p-NPC)活化上述两亲性嵌段聚合物mPEG-PLGA的末端羟基后，与精氨酸九肽反应制得阳离子聚合物mPEG-PLGA-PA9。其中，mPEG-PLGA-PA9的合成路线如下：

具体合成步骤如下：

(1)：在氮气氛围下，将PLGA(300mg，20μmol)溶解于3mL无水二氯甲烷(DCM)中，依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC，12.4mg，80μmol)、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS,9.2mg，80μmol)和三乙胺(20μL)，继续在室温下搅拌反应24小时，经冰甲醇沉淀、真空干燥，得到产物PLGA-NHS，产率：90.0％。

(2)：将PLGA-NHS(200mg，13.3μmol)溶解于3mL无水DCM中，依次加入mPEG-NH2(100mg，20μmol)和三乙胺(20μL)，继续在室温下搅拌反应24小时，经冰甲醇沉淀、真空干燥，得到产物mPEG-PLGA，产率：85.0％。

(3)：将mPEG-PLGA(200mg，10μmol)溶于2mL无水DCM中，然后转移至冰水浴中并加入吡啶(20μL)，在氮气保护下，向其中滴加p-NPC(10mg，50μmol)的DCM溶液(1.0mL)，继续在室温下搅拌反应24小时，低温离心(4℃，8000rpm)除去吡啶盐固体颗粒，经冰乙醚沉淀、真空干燥，得到产物mPEG-PLGA-NPC，产率：95.0％

(4)：将mPEG-PLGA-NPC(200mg，10μmol)溶于2mL无水二甲基亚砜(DMSO)中，依次加入精氨酸九肽(简称PA9，100mg，20μmol)和三乙胺(20μL)，继续在室温下搅拌反应48小时，用含有20％甲醇的DMSO透析42小时(透析袋截留分子量7000Da，更换5次介质)，再用DCM透析6小时，然后收集聚合物溶液并旋蒸浓缩至聚合物浓度为2mL，经冰乙醚沉淀、真空干燥，得到产物mPEG-PLGA-PA9，产率：90.0％。

图1显示了PLGA-NHS、mPEG-PLGA、mPEG-PLGA-NPC和mPEG-PLGA-PA9的核磁氢谱。从图1中可以看到，p-NPC的特征峰(δ7.41和δ8.30ppm)以及PEG-PLGA的特征峰(δ2.03、2.99、3.38、3.63、4.18和4.22ppm)，根据p-NPC特征峰的积分面积与δ3.38ppm处PEG甲基氢峰面积比值计算得到NPC的接枝率约为100％。δ7.41和δ8.30ppm处NPC的特征峰消失，且在δ4.54ppm处出现了一个新的信号峰，即为PA9中次甲基的特征峰。通过比较δ4.54ppm处峰面积与δ1.95ppm处TMC亚甲基氢峰面积的比值计算得到PA9的取代度为～100％。

2、合成阳离子聚合物mPEG-PLGA-PH9：

将PLGA经过活性酯活化后，与mPEG-NH₂进行酰胺化反应制得两亲性嵌段聚合物mPEG-PLGA。然后通过氯甲酸对硝基苯酯(p-NPC)活化上述两亲性嵌段聚合物mPEG-PLGA的末端羟基后，与精氨酸九肽反应制得阳离子聚合物mPEG-PLGA-PH9。其中，mPEG-PLGA-PH9的合成路线如下：

具体合成步骤如下：

(1)：在氮气氛围下，将PLGA(300mg，20μmol)溶解于3mL无水二氯甲烷(DCM)中，依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC，12.4mg，80μmol)、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS，9.2mg，80μmol)和三乙胺(20μL)，继续在室温下搅拌反应24小时，经冰甲醇沉淀、真空干燥，得到产物PLGA-NHS，产率：90.0％。

(2)：将PLGA-NHS(200mg，13.3μmol)溶解于3mL无水DCM中，依次加入mPEG-NH₂(100mg，20μmol)和三乙胺(20μL)，继续在室温下搅拌反应24小时，经冰甲醇沉淀、真空干燥，得到产物mPEG-PLGA，产率：85.0％。

(4)：将mPEG-PLGA-NPC(200mg，10μmol)溶于2mL无水二甲基亚砜(DMSO)中，依次加入组氨酸九肽(简称PH9，100mg，20μmol)和三乙胺(20μL)，继续在室温下搅拌反应48小时，用含有20％甲醇的DMSO透析42小时(透析袋截留分子量7000Da，更换5次介质)，再用DCM透析6小时，然后收集聚合物溶液并旋蒸浓缩至聚合物浓度为2mL，经冰乙醚沉淀、真空干燥，得到产物mPEG-PLGA-PH9，产率：90.0％。

图1显示了mPEG-PLGA-PH9的核磁氢谱。从图1中可计算得到PH9的取代度为～100％。

实施例2

1、合成辅助聚合物Aln-PEG-PLGA：

首先将电荷基团和HOOC-PEG-NH-Boc酰胺化反应，然后通过TFA脱保护，随后与PLGA-NHS酰胺化反应制得辅助聚合物Aln-PEG-PLGA。具体的，Aln-PEG-PLGA的合成路线如下：

具体合成步骤如下：

(1)：将HOOC-PEG-NH-Boc(300mg，150μmol)溶于8mL的4-吗啉乙磺酸(MES，pH5.5，10mM)缓冲溶液中，依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC，116.5mg，750μmol)、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS，86.3mg，750μmol)，室温下搅拌反应2小时后，加入磷酸二氢钠调节反应溶液pH值至7.4，再次加入Aln(250mg，750μmol)继续在室温下搅拌反应24小时，加4mL的TFA脱保护，敞口室温搅拌3小时后，旋蒸除去TFA，用超纯水透析48小时(透析袋截留分子量1000Da，更换5次介质)，冻干后得到产物Aln-PEG-NH₂，产率：80.0％。

(2)：将PLGA-NHS(200mg，13.3μmol)溶解于3mL无水DCM中，依次加入Aln-PEG-NH₂(100mg，20μmol)和三乙胺(20μL)，继续在室温下搅拌反应48小时，经冰甲醇沉淀、真空干燥，得到产物Aln-PEG-PLGA，产率：85.0％。

2、合成辅助聚合物ZP5-PEG-PLGA：

首先将电荷基团和PEG-NH-Boc酰胺化反应，然后通过TFA脱保护，随后与PLGA-NHS酰胺化反应制得辅助聚合物ZP5-PEG-PLGA。具体的，ZP5-PEG-PLGA的合成路线如下：

具体合成步骤如下：

(1)：将HO-PEG-NH-Boc(300mg，150μmol)溶于8mL的无水四氢呋喃溶液中(THF)，在冰浴条件下，依次2-氯-2-氧代-1,3,2-二氧磷杂环戊烷(COP，300μmol)和三乙胺(20μL)，室温下搅拌反应48小时后，旋蒸除去THF即得到COP-PEG-NH-Boc，产率100％。

(2)将COP-PEG-NH-Boc(300mg，150μmol)溶于8mL的无水二氯甲烷中，加二丁胺(ZP5，600μmol)继续在室温下搅拌反应48小时，加4mL的TFA脱保护，敞口室温搅拌3小时后，旋蒸除去TFA，用超纯水透析48小时(透析袋截留分子量1000Da，更换5次介质)，冻干后得到产物ZP-PEG-NH₂。

(3)：将PLGA-NHS(200mg，13.3μmol)溶解于3mL无水DCM中，依次加入ZP-PEG-NH₂(100mg，20μmol)和三乙胺(20μL)，继续在室温下搅拌反应48小时，经冰甲醇沉淀、真空干燥，得到产物ZP5-PEG-PLGA，产率：85.0％。

图1中所示ZP5-PEG-PLGA的核磁谱图，根据TMC(δ2.03、4.24ppm)和DTC(δ3.02、4.19ppm)特征峰与PEG特征峰(δ3.65ppm)积分面积的比值，计算出TMC和DTC的聚合度分别为147和10；表明ZP5-PEG-PLGA成功合成。

实施例3

脾脏靶向聚合物纳米囊泡系统的制备：

脾脏靶向聚合物纳米囊泡系统通过溶剂置换法制备，借助大分子药物与氨基酸九肽之间的静电相互作用进行装载，以实施例1中合成的mPEG-PLGA-PH9和实施例2中合成的Aln-PEG-PLGA装载抗原蛋白Ag和免疫佐剂CpG，具体制备步骤如下：

将mPEG-PLGA-PH9和Aln-PEG-PLGA的DMSO溶液(聚合物总浓度为20mg/mL，其中mPEG-PLGA-PH9和Aln-PEG-PLGA的质量比为50:50)取0.5mL，边搅拌(500rpm)边滴加到4.5mL含有Ag(2mg)和CpG(200μg)的4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES，pH6.8，10mM)缓冲液中，继续室温搅拌30分钟，用HEPES(pH7.4，10mM)透析8小时即得到脾脏靶向聚合物纳米囊泡系统Ag/CpG@Aln-PH9。

通过图2动态光散射结果表明Ag/CpG@Aln-PH9的粒径在90纳米左右，粒径分布较窄(～0.2)；透射电镜图显示Ag/CpG@Aln-PH9的尺寸为75纳米左右，囊泡膜厚度约为4nm，说明其类似双层膜结构。Ag/CpG的包载效率在95％以上。

实施例4

肝脏靶向聚合物纳米囊泡系统的制备：

肝脏靶向聚合物纳米囊泡系统通过溶剂置换法制备，借助大分子药物与氨基酸九肽之间的静电相互作用进行装载。以实施例1中合成的mPEG-PLGA-PA9和实施例2中合成的ZP5-PEG-PLGA装载过氧化氢酶CAT，具体制备步骤如下：

将mPEG-PLGA-PA9和ZP5-PEG-PLGA的DMSO溶液(聚合物总浓度为20mg/mL，其中mPEG-PLGA-PA9和ZP5-PEG-PLGA的质量比为50:50)取0.5mL，边搅拌(500rpm)边滴加到4.5mL含有过氧化氢酶CAT(0.2mg)的4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES，pH6.8，10mM)缓冲液中，继续室温搅拌30分钟，用HEPES(pH7.4，10mM)透析8小时即得到肝脏靶向聚合物纳米囊泡系统CAT@ZP5-PA9。

实施例5

聚合物纳米囊泡系统的细胞内吞和溶酶体逃逸行为：

Cy5标记的Ag，Cy5.5标记的CpG，制备得到Cy5标记的聚合物纳米囊泡系统(制备方法参考实施例3，将Ag更换为Cy5-Ag，将CpG更换为Cy5.5-CpG)，并通过流式细胞术研究Cy5标记的聚合物纳米囊泡系统在巨噬细胞RAW264.7中的内吞，通过激光共聚焦研究Cy5标记的聚合物纳米囊泡系统在巨噬细胞RAW264.7中的内吞和溶酶体逃逸行为，具体的：

以Cy5-Ag/CpG@Aln-PH9为例，首先将巨噬细胞RAW264.7铺在玻底圆皿中(3×10⁵个/孔)，置于培养箱孵育24小时后，皿内加入200μLCy5-Ag/CpG@Aln-PH9(Cy5孔内浓度为2.0μg/mL)，对照组加200μL PBS。孵育6小时后，吸走液体，并用PBS清洗三次，用Lysotracker Red染色50分钟，并用PBS清洗三次，随后用多聚甲醛固定15分钟，并用PBS清洗三次，最后用含DAPI封片剂封片，盖上圆形盖玻片，最后用激光共聚焦进行观察。

流式细胞术测试结果显示(见图3a)，将Ag和CpG负载于聚合物纳米囊泡载体中后，在RAW264.7细胞中的内吞量显著增加。激光共聚焦测试结果显示(见图3b)，Cy5-Ag/CpG@Aln-PH9具有高效的细胞内吞，并且在孵育6小时后，几乎所有的纳米颗粒均从内涵体中逃逸出来，说明聚合物纳米囊泡系统具有优异的内涵体逃逸功能。

实施例6

载体聚合物的细胞毒性，载体聚合物的细胞毒性采用CCK8法进行测定，具体步骤如下：

对实施例1中合成的PEG-PLGA-PH9的细胞毒性进行测定。首先，将HEK-293T细胞、RAW264.7细胞、小鼠来源的未成熟骨髓巨噬细胞(BMDC)株分别铺于96孔板中(2×10⁴个/孔)，置于培养箱中孵育24小时后，向每孔加入10μL PEG-PLGA-PH9溶液(聚合物用DMSO溶解，完全培养基稀释，孔内聚合物的最终浓度分别为50、100、200和400μg/mL)，对照组加10μL PBS。孵育48小时后，每孔加入10μL CCK8，置于培养箱继续孵育。最后通过酶标仪检测450nm波长下吸光度。测试结果显示，细胞存活率＝(实验组吸光度值-空白吸光度)/(对照组吸光度值-空白吸光度)×100％计算得到，实验平行进行三个复孔。

图4为载体聚合物对细胞株HEK-293T、RAW264.7和小鼠来源的BMDC的细胞毒性。结果表明，在三种细胞中，实施例1和实施例2中所合成的聚合物均无明显细胞毒性，具有良好的生物相容性。

实施例7

NIR-II可视聚合物纳米囊泡的活体成像：

为了观察聚合物纳米囊泡系统的体内分布，使用AIE染料标记聚合物纳米囊泡系统，其制备方法参考实施例3，将AIE染料添加到聚合物的DMSO溶液中(聚合物和AIE染料的质量比为90:10)。将Ag/CpG@Aln-PH9-20-AIE通过小鼠尾静脉注射到小鼠体内(注射剂量为0.4mg聚合物纳米囊泡系统/只老鼠，注射体积为200μL聚合物纳米囊泡系统/只老鼠)，在注射8小时后对小鼠进行解剖，取心、肝、脾、肺、肾和胃进行NIR-II离体成像。成像条件：滤光片1300LP，曝光时间200ms，电流3000mA。

图5表明AIE标记的聚合物纳米囊泡系统的粒径在100纳米左右，表面电势介于-10～0之间。Aln系列纳米囊泡表面电位，随Aln-PEG-PLGA聚合物掺杂比例的增加而降低；而ZP5系列纳米囊泡的表面电位，并没有较大差异，原因是ZP5-PEG-PLGA聚合物的两性离子基团对外表现出电中性，其掺杂比例并不影响纳米囊泡的表面电位。NIR-II区成像结果表明(附图6)，AIE标记的纳米囊泡均具有较强的II区荧光信号。

从活体成像结果看(附图7)，Aln-PH9系列纳米囊泡具有明显的脾脏靶向性，且Aln-PH9-20掺杂比例的富集量最高。此外，在体成像结果表明，Aln-PH9系列纳米囊泡在6-22小时，脾脏中的荧光信号均高于肝脏或脾脏中的荧光信号，说明Aln-PH9系列纳米囊泡具有优异的脾脏靶向功能。此外，附图8结果显示，ZP5-PA9、ZP6-PA9和ZP7-PA9系列纳米囊泡具有明显的肝脏或脾脏靶向性，且随着ZP5-PEG-PLGA、ZP6-PEG-PLGA和ZP7-PEG-PLGA掺杂比例的增加，ZP5-PA9、ZP6-PA9和ZP7-PA9系列纳米囊泡在肝脏或脾脏中的富集量增加；同时，相比于ZP6-PA9和ZP7-PA9，ZP5-PA9系列纳米囊泡具有更高的肝脏或脾脏富集，且ZP5-PA9-50掺杂比例的富集量最高，可能的原因是ZP5-PEG-PLGA聚合物中两性离子基团的pka为5，更有利于纳米囊泡的肝脏或脾脏靶向。

实施例8

脾脏靶向聚合物纳米囊泡在急性髓系白血病小鼠中的抗肿瘤免疫治疗效果：

为了研究脾脏靶向聚合物纳米囊泡对荷WHEI-3-GFP-Luc急性髓系白血病小鼠的抗肿瘤免疫治疗效果，建立了荷WHEI-3-GFP-Luc急性髓系白血病小鼠模型。所有动物实验及操作均获得北京大学深圳医院实验动物中心和动物伦理委员会的批准。小鼠模型的建立需使用Balb/c品系小鼠(6周龄，雌性，体重20g)。将WHEI-3-GFP-Luc细胞(1×106个细胞/只小鼠)通过尾静脉注射到小鼠体内。接种之后，通过小动物活体成像观察白血病细胞在小鼠体内的扩散和增殖情况。设计了如下治疗方案(附图9a)：以Ag/CpG@Aln-PH9-20为例，接种后第6天注射第一针，第12天注射第2针。Ag剂量为200μg/只小鼠，CpG的剂量为10μg/只小鼠。未治疗组注射相同体积的生理盐水，每组均有10只荷瘤小鼠。小鼠生物发光荧光成像典型图像(附图9b)显示，空白组小鼠的WHEI-3-GFP-Luc细胞持续快速增殖，并且20天左右快速发病死亡。Ag/CpG@Aln-PH9-20组能够显著抑制WHEI-3-GFP-Luc细胞的增殖，说肿瘤细胞增殖。Ag/CpG@Aln-PH9-20组小鼠生存期显著延长，且有2只小鼠在治疗结束后存活(附图9c)。此外，在给药期间体重无明显降低(附图9d)，表明小鼠对此剂量耐受良好。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种器官靶向聚合物纳米囊泡系统，其特征在于，包括器官靶向聚合物纳米囊泡以及所述器官靶向聚合物纳米囊泡内的大分子药物；

所述器官靶向聚合物纳米囊泡系统由阳离子聚合物、辅助聚合物和分子药物共同组装制备得到。

2.根据权利要求1所述的器官靶向聚合物纳米囊泡系统，其特征在于，所述阳离子聚合物的分子链包括依次连接的聚乙二醇、聚乳酸-羟基乙酸共聚物和聚氨基酸九肽；

所述阳离子聚合物中聚乙二醇的分子量为3000～8000Da；

所述聚氨基酸九肽为聚精氨酸九肽或者聚组氨酸九肽。

3.根据权利要求1所述的器官靶向聚合物纳米囊泡系统，其特征在于，所述辅助聚合物的分子链包括依次连接的电荷基团、聚乙二醇、聚乳酸-羟基乙酸共聚物；

所述辅助聚合物中聚乙二醇的分子量为3000～8000Da；

所述电荷基团为双膦酸基团或者两性离子基团。

4.根据权利要求1所述的器官靶向聚合物纳米囊泡系统，其特征在于，所述分子药物为抗原蛋白、免疫佐剂、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的器官靶向聚合物纳米囊泡系统，其特征在于，所述阳离子聚合物、辅助聚合物的质量比为50:50。

6.根据权利要求1所述的器官靶向聚合物纳米囊泡系统，其特征在于，所述器官靶向聚合物纳米囊泡中，所述亲水内壳的材料为聚氨基酸九肽，所述聚氨基酸九肽为聚组氨酸九肽或聚精氨酸九肽，所述疏水膜层的材料为聚乳酸-羟基乙酸共聚物，所述亲水外壳的材料为聚乙二醇，所述电荷基团为双膦酸基团或两性离子基团。

7.一种如权利要求1-6任意一项所述的器官靶向聚合物纳米囊泡系统的制备方法，其特征在于，包括步骤：以所述阳离子聚合物、所述辅助聚合物和所述大分子药物为原料，通过溶剂置换法得到器官靶向聚合物纳米囊泡系统。

8.一种如权利要求1-6任意一项所述的器官靶向聚合物纳米囊泡系统在制备肿瘤免疫治疗药物中的应用；

或者，一种如权利要求1-6任意一项所述的器官靶向聚合物纳米囊泡系统在制备预防、治疗肝损伤药物中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，用于制备肿瘤免疫治疗药物时，所述器官靶向聚合物纳米囊泡系统中，所述亲水内壳的材料为聚组氨酸九肽，所述电荷基团为双膦酸基团，所述大分子药物为抗原蛋白和免疫佐剂，所述器官靶向为脾脏靶向。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，用于制备预防、治疗肝损伤药物，所述器官靶向聚合物纳米囊泡系统中，所述亲水内壳的材料为聚精氨酸九肽，所述电荷基团为两性离子基团，所述大分子药物为过氧化氢酶和/或超氧化物歧化酶，所述器官靶向为肝脏靶向。