TW201340996A - 含鐵合金粒子在製備治療癌症之藥物的用途 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種治療癌症的方法，其包括：將有效劑量之複數個含鐵合金粒子施用於一所需之受試者，其中每一含鐵合金粒子之材料係包含鐵之一第一金屬以及一第二金屬之一合金。

Description

使用含鐵合金粒子治療癌症之醫藥組成物及其方法
本發明係關於一種治療癌症的方法，尤其係關於一種以含鐵合金粒子治療癌症的方法。
本發明係主張於2012年3月12日所提出之美國專利申請序號61/609,430之優先權(35 USC § 119(e)(1))，其專利名稱為「用於腫瘤治療之非氧化含鐵合金粒子之應用」。
食物或食品添加劑、以及環境污染已成為近幾年來促發癌症的成因或催化因子。無獨有偶地，相同情況發生於發展中國家並遍及全世界，並警示著癌症的高發生率。根據美國癌症協會公布的數據，已證實癌症對公眾健康造成了重大的威脅。
一般治療癌症的方法包括手術、放射治療、化療及免疫治療。近年來，已發展了數種利用新抗癌機制而進行癌症治療的治療藥劑，且目前已證實病患可藉此藥劑之服用而提高治療的存活率。一般來說，治療藥劑可透過 抑制細胞週期進行、血管新生、法尼基轉移酶(farnesyl transferase)及酪氨酸激酶進行癌症治療，即使習知抗癌藥劑對癌症具有治療功效，然而該些藥劑的有效對象卻不具限制，舉例來說，一般化學藥劑不僅能夠殺死癌細胞，亦能殺死正常細胞。因此，目前亟需提供一種新穎的抗癌藥物，其僅能毒殺癌細胞，無法毒殺正常細胞。
另一方面，奈米粒子因尺寸大小而具有獨特的電性、化學性、物理性及光學性質等相關性質。目前已有將有機或無機粒子用於傳輸、遞送藥物或基因至目標器官或細胞之應用，且部分奈米粒子能夠轉換外部能量，來進行熱療、自由基生成及離子輻射。由於奈米粒子具有上述特性，因此，假使具有抗癌特性的奈米粒子能加以改善，則將更能夠提升其應用價值。
本發明之目的為提供一種治療癌症的方法，其中在此使用之含鐵合金粒子可選擇性地殺死癌症細胞，但對正常細胞不具有細胞毒性。
為達成上述目的，本發明之治療癌症的方法包含：將有效劑量之複數個含鐵合金粒子施用於一所需之受試者，其中每一含鐵合金粒子之材料係包含鐵之一第一金屬以及一第二金屬之合金。
在本發明之治療癌症的方法中，含鐵合金粒子可被用作自我解毒抗癌藥。當應用本發明之含鐵合金粒子 於癌症治療時，其有效劑量可選擇性地殺死腫瘤細胞並抑制腫瘤細胞的成長。此外本發明之含鐵合金粒子可選擇性地殺死腫瘤細胞且對正常細胞不會有不利的影響。因此，當含鐵合金粒子應用於腫瘤治療時，在完成抗癌治療後，合金裡含的鐵第一金屬可自發性氧化，而進一步降低其副作用。此外，本發明之含鐵合金粒子也可用來作為診斷劑，例如對於磁振造影(MRI)或電腦斷層掃瞄(CT)之顯影劑。因此，當將含鐵合金粒子施用於所需之受試者時，便更能達到含鐵合金粒子之目標追蹤。因此本發明之含鐵合金粒子具有抗癌藥及顯影劑的雙重功效。
在本發明的方法中，受試者可為哺乳類，較佳為人類。
在本發明的方法中，癌症可以是任一種在習知的癌症，例如膀胱癌、骨癌、腦癌、乳腺癌、子宮頸癌、結腸癌、子宮內膜癌、食道癌、白血病、肝癌、淋巴瘤、腎臟癌、骨肉瘤、卵巢癌、胰腺癌、前列腺癌、包括鱗狀上皮癌和黑色素瘤的皮膚癌、小腸癌、胃癌、胸腺癌和甲狀腺癌，但是本發明之應用範圍不限於此。較佳情況下，癌症為口腔癌，其可以分為不同的組織類型，如畸胎瘤、衍生自於一主、次之唾液腺癌、由扁桃體或其它淋巴組織之淋巴瘤、或由口頭粘膜的色素生成細胞之黑色素瘤。
在本發明的方法中，鐵之第一金屬為零價鐵。第二金屬可為至少一選自由：銀、鉑及金之組成群組。較 佳情況下，第二金屬為金。每一含鐵合金粒子之具體的實例可包含鐵銀粒子、鐵鉑粒子或鐵金粒子。更佳情況下，含鐵合金粒子為鐵金粒子。
此外在本發明的方法中，每一含鐵合金粒子之粒徑分別為在奈米或次微米的尺度。舉例來說，每一含鐵合金粒子之粒徑分別介於2 nm至5μm。較佳情況下，每一含鐵合金粒子之粒徑系分別介於2 nm至1μm。更佳情況下，每一含鐵合金粒子之粒徑係分別介於2 nm至50 nm。
再者，在本發明的方法中，只要鐵合金粒子粒徑符合上述條件，則每一含鐵合金粒子之形狀並沒有特別限制。舉例來說，每一含鐵合金粒子之形狀可為一柱狀、一球狀、一立方狀或一啞鈴狀，且每一含鐵合金粒子之形狀較佳係一球狀或一立方狀。
除了前述治療癌症的方法外，本發明更提供一治療癌症之醫藥組成物，其包含一有效劑的前述含鐵合金粒子；及一醫藥可用之載體。
本發明用於治療癌症之鐵系粒子及醫藥組成物可經由非腸胃、吸入、局部、直腸、鼻腔、舌下、陰道等途徑、或植入儲器的方式給藥。此處「非腸胃式給藥」一詞包含皮下、真皮內、靜脈注射、關節內、動脈內、滑膜、胸膜內、鞘內、局部和顱內注射。
根據本發明之醫藥組成物，「醫藥可用之載體」一詞意為載體必須與藥物活性成份相容(且較佳能使該活性 藥物成份安定)並且不會對治療的受試者有害。載體可為至少一選自由：活性劑、輔助劑、分散劑、潤濕劑和懸浮劑之組成群組。載體的例子可為微晶纖維素、甘露糖醇、葡萄糖、非脂乳粉末、聚乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、澱粉或其組合。
此外用於本發明之「治療」一詞係指將鐵系粒子或含鐵系粒子之醫藥組成物應用或施用在具有癌症症狀或傾向之受試者上，以治療、治愈、減輕、緩解、改變、補救、改善、改進、預防、或影響癌症的症狀或傾向。另外還有，用於此處之「一有效劑量」一詞係指每一活性成分(例如像鐵系粒子)能使受試者達到舒緩的治療功效的劑量，在此的有效劑量可根據服用途徑、賦形劑使用及與其他活性成分的共用而改變。
本發明之其它目的、優點、和新穎特徵將結合附圖及下列詳細描述而更加顯而易見。
圖1係本發明實施例1之鐵金合金粒子之細胞毒性結果。
圖2係本發明實施例1之曝露於空氣中時鐵金合金粒子之細胞毒性結果。
圖3係顯示新鮮配置且儲存於-20℃六個月之純鐵粒子之細胞毒性結果。
本發明以說明的方式描述，然需了解，在此所使用之術語僅為說明之用途，並不加以限制，且可依據上述教示而進行各種修飾及改良。因此，除非有特別說明，否則在申請專利範圍下，皆可實施本發明。
[材料與方法] 實際例1-鐵金合金粒子的製備
於氬氣中，溶解五羰基鐵(50 mM)、乙酸金(12.5 mM)和1,2-十六烷基二醇(75 mM)於具有油酸(25 mM)和油胺(25 mM)的二辛醚溶液，至最後體積為20 mL。在室溫攪拌1小時後，然後升溫至250℃，再於氬氣下回流一小時以形成鐵金粒子。隨後，將反應物降至室溫並藉由添加40 mL乙醇進行沉澱。透過磁鐵將沉澱物回收，其後，以己烷和乙醇沖洗3小時。最後，在真空下乾燥洗過之粒子。在前述過程後，可獲得含鐵合金粒子(即鐵金合金粒子)。在此，每一鐵金合金粒子的粒徑為約4.90±1.16 nm，並且其形狀為球形。
細胞毒性試驗(MTT比色法(MTT assay))：
為了評估所得粒子之細胞毒性，將餵養於對數生長期成長的細胞種植於每孔具有5000細胞密度之96孔細胞培養盤中。在每個體外試驗實驗前，將實際例1之粒子回溶於濃度為10 mg/mL之磷酸緩衝生理食鹽水溶液(PBS)中。接著，在預定濃度下添加至細胞48小時。以培養溶液稀釋溶於PBS中之10倍MTT現成溶液(stock solution)(5 mg/mL)，以作為工作溶液，將工作溶液添加至細胞1小時。然後，以50 μL DMSO置換工作溶液，以溶解紫色結晶。在微孔盤分析儀中，測量490 nm波長的光學吸收(Sunrise Absorbance Reader；Tecan,Männedorf,Switzerland)，其中細胞存活率定義為：(O.D.有添加的細胞-O.D.DMSO空白)/(O.D.未添加的細胞-O.D.DMSO空白) * 100%
[結果] 評估於實際例1之鐵金合金粒子的細胞毒性
OECM1細胞株(腫瘤細胞)及Vero細胞株(正常細胞)之鐵金合金粒子的細胞毒性係各自由前述MTT比色法評估，結果如圖1所示。
圖1的X軸為鐵金合金粒子的添加量，Y軸為添加有鐵金合金粒子之癌細胞和正常細胞的細胞存活率，其中沒有添加鐵金合金粒子的細胞之細胞存活率視為100%。如圖1所示，當將鐵金粒子添加至癌細胞時，在劑量為10μg/mL下，癌細胞之細胞存活率約為25%。然而，即使鐵金粒子之劑量多達50μg/mL，正常細胞的細胞存活率仍約為100%。此結果顯示，實際例1製備之鐵金粒子能選擇性地殺死癌細胞，而留下大多數正常細胞。
曝露於空氣時之實際例1鐵金合金粒子之細胞毒性的老化過程
鐵金合金粒子中的零價鐵被視為殺死癌細胞的關鍵因子。因此，藉由前述MTT比色法，比較新鮮現配 鐵金合金粒子與曝露於空氣一段時間之粒子的抗癌特性，在此使用的細胞株為OECM1細胞株(癌細胞)以及hNOK細胞株(正常細胞)。結果如圖2所示，其中X軸為鐵金合金粒子的添加量，而其Y軸為鐵金合金粒子添加至癌細胞和正常細胞的細胞存活率，其中沒有添加鐵金合金粒子的細胞之細胞存活率視為100%。
如圖2所示，現合成的鐵金合金粒子能選擇性殺死癌細胞，而留下大多數的正常細胞；且此結果與圖1所示相符。此外，如圖2所示，鐵金合金粒子的抗癌效果隨著曝露於空氣中的時間增加而減少。此結果顯示鐵金合金粒子中的零價鐵為殺死癌細胞的重要因子。因此，所合成之鐵金合金粒子必須被儲於適合的條件下，以保持鐵金合金粒子中鐵的零價數，並維持其抗癌活性。
根據圖1及圖2的結果，鐵金合金粒子具選擇性的抗癌效果，並且在完成其抗癌任務後，能自發性的自我去毒性。
鐵金合金粒子的儲放及保存
由於含鐵合金粒子的快速的去毒(detoxification)效果可能會影響臨床的應用，為此需合適的儲存條件，以利含鐵合金粒子的臨床運用並降低潛在成本。Fe的氧化反應中，包括厭氧腐蝕(1)與有氧腐蝕(2)。
Fe(0)+2H2O → Fe2++H2+2OH- (1)
2Fe(0)+O2+2H2O → 2Fe2++4OH- (2)
已知水為鐵腐蝕的重要條件，因此在本實際例中，需將所獲之鐵金合金粒子儲存於缺氧的乙醇中，以防止鐵粒子的氧化。
此處，將純鐵粒子添加至OECM1細胞株(腫瘤細胞)以鑑別其細胞毒性。純鐵的粒子的合成如下：將20毫升1-十八碳烯和0.3毫升的油胺於連續的氬氣環境下，在120℃下混合30分鐘。隨後，將0.7毫升五羰基鐵加入1-十八碳烯和油胺的混合物，在連續氬氣條件下，於180℃下混合20分鐘。將該溶液冷卻至160℃，然後再加入0.15毫升的五羰基鐵，接著，將溶液在160℃下30分鐘於0.3毫升油酸(1 mM)的存在下熟化(age)，將顆粒用己烷和乙醇洗滌後，保存於氬氣中，以供使用。
將所獲之粒徑為15.34±1.39 nm之球形之純鐵粒子，以前述MTT比色法檢驗，結果如圖3所示，其中X軸為純鐵粒子的添加量，Y軸為添加純鐵粒子之癌細胞和正常細胞的細胞存活率，其中沒有添加純鐵粒子的細胞之細胞存活率係視為100%。
如圖3所示，相較於現配之純鐵粒子，儲存於冷凍庫之缺氧乙醇之純鐵粒子，具有相似的細胞存活率。此結果顯示，鐵粒子的適合儲存條件可有效的保存鐵粒子的細胞毒性。
總結來說，本發明之未具任何修飾的含鐵合金粒子對腫瘤細胞具有很好的殺傷選擇性。此外，當含鐵合 金粒子儲存於適當條件時，例如冷乙醇或低反應性的液體，則含鐵合金粒子的活性將能長時間維持。因此，本發明之含鐵合金粒子可預先製備，然後再施用於腫瘤醫療。此外，含鐵合金粒子具有磁性，因此可被應用於不同的診斷。舉例來說，鐵銀合金粒子具有非線性光學倍頻，故具應用於醫療顯像的潛力。另外，鐵鉑合金粒子也可用作用於電腦斷層掃描(CT)顯像的造影劑。因此。本發明之含鐵合金粒子可依照病患的症狀、應用、診斷方法及醫療方法而調製。
雖然本發明已由較佳之實施態樣進行說明，然必須了解的是，許多其它可能的修飾及變化可以在不悖離其精神及專利申請範圍而實施。

Claims (9)

  1. 一種治療癌症的方法，包括：將有效劑量之複數個含鐵合金粒子施用於一所需之受試者，其中每一含鐵合金粒子之材料係包含鐵之一第一金屬以及一第二金屬之一合金。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該癌症為一口腔癌。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中鐵之該第一金屬為零價鐵。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第二金屬係至少一選自由：銀、鉑及金之組成群組。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中每一含鐵合金粒子分別為一鐵銀粒子、一鐵鉑粒子或一鐵金粒子。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中每一含鐵合金粒子之粒徑係分別介於2 nm到5μm的範圍。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中每一含鐵合金粒子之粒徑係分別介於2 nm到1μm的範圍。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中每一含鐵合金粒子之粒徑係分別介於2 nm到50 nm的範圍。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中每一含鐵合金粒子之形狀係一柱狀、一球狀、一立方狀或一啞鈴狀。
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