本发明涉及医药领域，特别是NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物的制备及应用。
背景技术：
手术与放射治疗、化学药物治疗是肿瘤治疗的三大常用手段。然而，手术仅能切除肉眼可见的瘤体，对不可见的亚临床病灶却难以清除；传统化疗往往存在靶向性差和剂量限制毒性的问题；而声动力疗法利用超声波对生物组织有较强的穿透能力，并激活一些声敏剂产生活性氧发挥抗肿瘤效应，对正常的细胞没有损坏，故是一种更加安全、高效的肿瘤治疗手段。二氧化钛（TiO2）作为一种优良的声敏剂，由于其具有较高的生物相容性、稳定性好及可通过EPR效应靶向于肿瘤部位等优点已广泛应用于声动力学治疗中。其中中空介孔二氧化钛纳米粒具有规则的孔道结构，载药能力突出，可与其他治疗形式如化疗相结合来加强肿瘤治疗效果。
一氧化氮（NO）作为一种生物信使在人体内发挥着重要的生理作用，且其体内水平异常与多种疾病的发生和发展密切相关。大量研究表明，NO在肿瘤的发生、发展和死亡过程中发挥极其重要的作用。其中NO在肿瘤细胞凋亡过程中起着双重作用：低浓度的NO可抑制细胞调亡，对肿瘤具有保护和促进生长的作用；高浓度的NO通过抑制线粒体呼吸作用，改变一些酶的相互作用等方面诱导肿瘤细胞调亡，阻止肿瘤的扩散和转移。然而，调控NO在靶区的释放浓度和时间是个难题。针对该挑战，可选择将活性氧敏感性的NO供体修饰在声敏剂二氧化钛表面，在靶区加以超声刺激使TiO2产生活性氧，进而诱导TiO2-SNO释放NO，进而达到治疗肿瘤的目的。
对于声动力学治疗来说，由于治疗过程中氧气的消耗导致肿瘤部位严重乏氧。考虑到肿瘤治疗的乏氧耐受性，若将乏氧细胞毒性药物负载到中孔介孔二氧化钛内部可极大的提高预后效果。近年来生物还原剂因其可选择性在肿瘤低氧区经还原酶作用，产生对细胞有毒的代谢产物，成为治疗乏氧性肿瘤的研究热点。
技术实现要素：
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物的制备及应用，可有效解决针对肿瘤进行三重打击交互综合治疗用药的问题，实现癌症诊疗一体化。
本发明解决的技术方案是，由中空介孔二氧化钛纳米粒子与巯丙基三乙氧基硅烷反应得到巯基化的中空介孔二氧化钛复合物，然后再与亚硝酸特丁酯反应得到NO供体型二氧化钛衍生物，最后负载上生物还原剂类的抗肿瘤药物构成；所述的生物还原剂类的抗肿瘤药物为抗肿瘤丝裂霉素C、甲基丝裂霉素、替扎拉明及过渡金属络合物中的一种。
具体包括以下步骤：
（1）将0.7-0.9ml的正硅酸四乙酯与0.3-0.6ml水、19-21ml无水乙醇及0.7-0.9ml氨水混合，搅拌10-14h，12000-15000rpm离心10-20min得沉淀，沉淀加无水乙醇复溶，再离心再复溶，如此重复2-3次，得中空介孔二氧化硅纳米粒；
（2）将步骤（1）制得的中空介孔二氧化硅纳米粒分散在5-15ml无水乙醇和0.1-0.3ml水混合的混合液中，然后加入0.1-0.5g 羟丙基纤维素搅拌30min得溶液，将1-3ml叔丁醇钛溶于3-7ml乙醇后，用注射器缓慢滴加到上述的溶液中，80-90℃回流90-110min，12000-15000rpm离心5-10min得沉淀，沉淀加无水乙醇复溶，再离心再复溶，如此重复2-3次，得沉淀物中空介孔二氧化硅@二氧化钛复合物；
（3）将步骤（2）制得的中空介孔二氧化硅@二氧化钛复合物烘干，将烘干物在空气中以400℃煅烧4h，将煅烧后产物分散于10-40ml水中，加质量浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液1-3ml，75-85℃加热搅拌10-14h，12000-15000rpm离心5-10min得沉淀，沉淀加超纯水复溶，再离心再复溶，如此重复2-3次，得中空介孔二氧化钛；
（4）将10-20mg中空介孔二氧化钛分散于3-15ml无水乙醇中，加入80-260μl巯丙基三乙氧基硅烷和80-260μl氨水，氮气保护下搅拌10-14h，12000-15000rpm离心5-10min得沉淀，沉淀加无水乙醇复溶，再离心再复溶，如此重复2-3次，得巯基化的中空介孔二氧化钛复合物；
（5）将巯基化的中空介孔二氧化钛复合物探超分散于3-15ml甲醇和甲苯按照体积比3：1混合的混合液里，然后加100-600μl的亚硝酸特丁酯，避光搅拌10-14h，12000-15000rpm离心5-10min得沉淀，沉淀加无水乙醇复溶，再离心再复溶，如此重复2-3次，即得NO供体型二氧化钛衍生物；
（6）取步骤（5）得到的NO供体型二氧化钛衍生物 3-9mg 探超分散于3-9 ml甲醇中，加入3-9 ml质量浓度为2mg/ml的抗肿瘤药物的甲醇溶液，室温搅拌24h，12000-15000rpm离心5-10min，即得NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物；所述的抗肿瘤药物为抗肿瘤丝裂霉素C、甲基丝裂霉素、替扎拉明及过渡金属络合物中的一种。
所述方法制备的NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物的粒径为150-200nm。
所述方法制备的NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物在制备抗肿瘤药物中的应用，将NO供体型二氧化钛衍生物和生物还原性剂类药物相结合制成纳米载药系统，所述的生物还原性剂类药物为抗肿瘤丝裂霉素C、甲基丝裂霉素、替扎拉明及过渡金属络合物类 (如钴、铬等金属的络合物)。
所述方法制备的NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物在制备治疗肿瘤药物注射剂、口服剂或植入给药剂中的应用。
所述方法制备的NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物在制备基于NO的声动力学治疗联合化疗药物中的应用。
所述方法制备的NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物在制备超声成像药物中的应用。
本发明操作方便，方法稳定可靠，所制得的NO供体型二氧化钛及其药物组合物具有生物相容性好、靶向性强、毒副作用小等优点，在肿瘤治疗方面可发挥TiO2的声疗、NO的抗肿瘤治疗作用及生物还原剂的杀伤作用，针对肿瘤进行三重打击的交互综合治疗。并能够利用产生的NO气体的超声成像特性将前期诊断和后期治疗整合起来，是肿瘤治疗药物上的创新，经济和社会效益巨大。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作详细说明。
实施例1
本发明所述的NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物的制备方法，包括以下步骤：
（1）将0.8ml的正硅酸四乙酯与0.45ml水、20ml无水乙醇及0.8ml氨水混合，搅拌12h，14000rpm离心15min得沉淀，沉淀加无水乙醇复溶，再离心再复溶，如此重复2次，得中空介孔二氧化硅纳米粒；
（2）将步骤（1）制得的中空介孔二氧化硅纳米粒分散在10ml无水乙醇和0.2ml水混合的混合液中，然后加入0.3g 羟丙基纤维素搅拌30min得溶液，将2ml叔丁醇钛溶于5ml乙醇后，用注射器缓慢滴加到上述的溶液中，85℃回流100min，14000rpm离心8min得沉淀，沉淀加无水乙醇复溶，再离心再复溶，如此重复2次，得沉淀物中空介孔二氧化硅@二氧化钛复合物；
（3）将步骤（2）制得的中空介孔二氧化硅@二氧化钛复合物烘干，将烘干物在空气中以400℃煅烧4h，将煅烧后产物分散于25ml水中，加质量浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液2ml，80℃加热搅拌12h，14000rpm离心8min得沉淀，沉淀加超纯水复溶，再离心再复溶，如此重复2次，得中空介孔二氧化钛；
（4）将15mg中空介孔二氧化钛分散于9ml无水乙醇中，加入170μl巯丙基三乙氧基硅烷和170μl氨水，氮气保护下搅拌12h，14000rpm离心8min得沉淀，沉淀加无水乙醇复溶，再离心再复溶，如此重复2次，得巯基化的中空介孔二氧化钛复合物；
（5）将巯基化的中空介孔二氧化钛复合物探超分散于9ml甲醇和甲苯按照体积比3：1混合的混合液里，然后加350μl的亚硝酸特丁酯，避光搅拌12h，14000rpm离心8min得沉淀，沉淀加无水乙醇复溶，再离心再复溶，如此重复2次，即得NO供体型二氧化钛衍生物；
（6）取步骤（5）得到的NO供体型二氧化钛衍生物 6mg 探超分散于6ml甲醇中，加入6ml质量浓度为2mg/ml的抗肿瘤药物替扎拉明的甲醇溶液，室温搅拌24h，14000rpm离心8min，即得NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物。
实施例2
本发明所述的NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物的制备方法，包括以下步骤：
（1）将0.7ml的正硅酸四乙酯与0.3ml水、19ml无水乙醇及0.7ml氨水混合，搅拌10h，12000rpm离心20min得沉淀，沉淀加无水乙醇复溶，再离心再复溶，如此重复2次，得中空介孔二氧化硅纳米粒；
（2）将步骤（1）制得的中空介孔二氧化硅纳米粒分散在5ml无水乙醇和0.3ml水混合的混合液中，然后加入0.1g 羟丙基纤维素搅拌30min得溶液，将1ml叔丁醇钛溶于7ml乙醇后，用注射器缓慢滴加到上述的溶液中，80℃回流110min，12000rpm离心10min得沉淀，沉淀加无水乙醇复溶，再离心再复溶，如此重复2次，得沉淀物中空介孔二氧化硅@二氧化钛复合物；
（3）将步骤（2）制得的中空介孔二氧化硅@二氧化钛复合物烘干，将烘干物在空气中以400℃煅烧4h，将煅烧后产物分散于10ml水中，加质量浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液3ml，75℃加热搅拌14h，12000rpm离心10min得沉淀，沉淀加超纯水复溶，再离心再复溶，如此重复2次，得中空介孔二氧化钛；
（4）将10mg中空介孔二氧化钛分散于3ml无水乙醇中，加入80μl巯丙基三乙氧基硅烷和80μl氨水，氮气保护下搅拌10h，12000rpm离心10min得沉淀，沉淀加无水乙醇复溶，再离心再复溶，如此重复2次，得巯基化的中空介孔二氧化钛复合物；
（5）将巯基化的中空介孔二氧化钛复合物探超分散于3ml甲醇和甲苯按照体积比3：1混合的混合液里，然后加600μl的亚硝酸特丁酯，避光搅拌10h，12000rpm离心10min得沉淀，沉淀加无水乙醇复溶，再离心再复溶，如此重复2次，即得NO供体型二氧化钛衍生物；
（6）取步骤（5）得到的NO供体型二氧化钛衍生物 3mg 探超分散于9 ml甲醇中，加入3 ml质量浓度为2mg/ml的抗肿瘤药物甲基丝裂霉素的甲醇溶液，室温搅拌24h，12000rpm离心10min，即得NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物。
实施例3
本发明所述的NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物的制备方法，包括以下步骤：
（1）将0.9ml的正硅酸四乙酯与0.3ml水、21ml无水乙醇及0.7ml氨水混合，搅拌14h，15000rpm离心10min得沉淀，沉淀加无水乙醇复溶，再离心再复溶，如此重复3次，得中空介孔二氧化硅纳米粒；
（2）将步骤（1）制得的中空介孔二氧化硅纳米粒分散在15ml无水乙醇和0.1ml水混合的混合液中，然后加入0.5g 羟丙基纤维素搅拌30min得溶液，将3ml叔丁醇钛溶于7ml乙醇后，用注射器缓慢滴加到上述的溶液中，90℃回流110min，15000rpm离心5min得沉淀，沉淀加无水乙醇复溶，再离心再复溶，如此重复3次，得沉淀物中空介孔二氧化硅@二氧化钛复合物；
（3）将步骤（2）制得的中空介孔二氧化硅@二氧化钛复合物烘干，将烘干物在空气中以400℃煅烧4h，将煅烧后产物分散于40ml水中，加质量浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液3ml，85℃加热搅拌14h，15000rpm离心5min得沉淀，沉淀加超纯水复溶，再离心再复溶，如此重复3次，得中空介孔二氧化钛；
（4）将20mg中空介孔二氧化钛分散于15ml无水乙醇中，加入260μl巯丙基三乙氧基硅烷和80μl氨水，氮气保护下搅拌14h，15000rpm离心5min得沉淀，沉淀加无水乙醇复溶，再离心再复溶，如此重复3次，得巯基化的中空介孔二氧化钛复合物；
（5）将中空介孔二氧化钛复合物探超分散于15ml甲醇和甲苯按照体积比3：1混合的混合液里，然后加100μl的亚硝酸特丁酯，避光搅拌14h，15000rpm离心5min得沉淀，沉淀加无水乙醇复溶，再离心再复溶，如此重复3次，即得NO供体型二氧化钛衍生物；
（6）取步骤（5）得到的NO供体型二氧化钛衍生物 9mg 探超分散于3ml甲醇中，加入9 ml质量浓度为2mg/ml的抗肿瘤药物丝裂霉素C的甲醇溶液，室温搅拌24h，15000rpm离心5min，即得NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物。
在中空介孔二氧化钛修饰上NO供体——亚硝酸特丁酯，将生物还原剂药物负载到中孔介孔二氧化钛内部，即得TiO2-SNO及其药物组合物。在超声刺激下声敏剂TiO2消耗氧气产生活性氧，进一步诱导TiO2-SNO产生NO。该载体及其药物组合物的合成方法简单，并将二氧化钛的声疗、NO的抗肿瘤治疗作用及生物还原剂的杀伤作用集合在一起共同治疗肿瘤。故而针对肿瘤进行三重打击交互综合治疗，且产生的NO有潜在的超声成像特性，实现诊疗一体化。另外由于正常组织常氧，且缺乏超声刺激，故可保证正常组织部位的安全性。
经科学试验，本发明所制得的NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物的合成方法简单，并将二氧化钛的声疗、NO的抗肿瘤治疗作用及生物还原剂的杀伤作用有机的整合于一体，加之释放的NO有潜在的超声成像特性，与传统化疗相比具有高效、可控的优势。并且，由于正常组织常氧，且缺乏超声刺激，故可保证正常组织部位的安全性。有关资料如下：
一、负载替扎拉明的NO供体型二氧化钛衍生物的表征
1、NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物中替扎拉明（TPZ）含量的测定
采用紫外分光光度法，于460 nm波长处测定替扎拉明的含量。以公式（1）计算样品的载药量。载药量达到53%左右。
载药量（%）=载入的药物量/（载入的药物量+载体量）×100 （1）
2、负载替扎拉明的NO供体型二氧化钛衍生物的粒径和电位的测定
取适量负载替扎拉明的NO供体型二氧化钛衍生物分散于水中，用Nano-ZS90 型激光纳米粒度分析仪测得其粒径和电位分别为175nm和-12.4 ±2.8 mV。
二、NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物在体外产生活性氧实验
选择对数生长期的MCF-7人乳腺癌细胞，调整细胞数为3×105/ml接种于6孔培养板，每孔2ml，细胞贴壁生长24h后加药，依次为空白组、TiO2组、TiO2-SNO组、TiO2-SNO/TPZ 组，并分设超声组（1.5/cm2，10s，加药4h后超声）和非超声组，其中TiO2终浓度设为10μg/ml。培养24 h后，弃去旧培养液，每孔用新鲜的PBS洗2~3遍，每孔加1ml 含DHE的活性氧探针培养基，37℃培养30min后，用新鲜的PBS洗2~3遍，在显微镜下观察。结果发现除空白组外，所有超声组均检测到红色的DHE荧光信号。该结果与文献报道一致，TiO2作为一种优良的声敏剂可在超声刺激下与产生大量的活性氧。
三、NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物的体外释放NO的检测
选择对数生长期的MCF-7人乳腺癌细胞，调整细胞数为3×105/ml接种于6孔培养板，每孔2ml，细胞贴壁生长24h后加药，依次为空白组、TiO2-SNO组、TiO2-SNO/TPZ 组，并分设超声组（1.5/cm2，10s，加药4h后超声）和非超声组，其中TiO2-SNO终浓度设为10μg/ml。培养24 h后，弃去旧培养液，每孔用新鲜的PBS洗2~3遍，每孔加入含有DAF-FM DA的NO探针的培养基，37℃培养30min后，用新鲜的PBS洗2~3遍，在显微镜下观察。结果发现TiO2-SNO组、TiO2-SNO/TPZ组的超声组均显示高强度的DAF-FM DA绿色荧光，而其他各组均显示微弱的绿色荧光。该实验与上述活性氧产生实验一致，NO的产生是由于超声刺激下TiO2产生的活性氧将活性氧敏感的NO供体释放出NO。
四、NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物的细胞增殖抑制实验
采用SRB法，选择对数生长期的MCF-7人乳腺癌细胞，调整细胞数为5×104/ml接种于96孔培养板，细胞贴壁生长24h后加药，依次为空白组、TiO2组、TiO2-SNO组、TPZ组、TiO2-SNO/TPZ 组，并分设超声组（2W/cm2，3min，加药4h后超声）和非超声组，其中药物终浓度设为2.5μg/ml。细胞在乏氧环境（pO2: 10%）中孵育24 h后，每孔加入50μl 4℃预冷的50%三氯乙酸（TCA）固定细胞，固定10min后移入4℃冰箱固定1h，取出弃去固定液，用去离子水洗5遍，甩干，室温自然干燥。室温晾干后，每孔加入SRB染液50μ1，室温避光放置15~30min染色，弃染液，用1%的冰醋酸洗5遍，室温干燥。之后，用150μl非缓冲Tris碱液（10mM，pH=10.5）溶解与细胞蛋白结合的染料，摇床微振荡（37℃，100rpm，10min）后，于酶标仪515 nm波长处测每个小孔的OD值，计算肿瘤细胞生长抑制率(% )= (1-实验组OD值/对照组OD值)×100%，计算得到TiO2组、TiO2-US组、TiO2-SNO组、TiO2-SNO-US组、TPZ组、TPZ-US组、TiO2-SNO/TPZ 组、TiO2-SNO/TPZ-US 组等各组的细胞生长抑制率分别为：2.9%，15% ，4.9%，25.8%，47.2%，49.3%，53.4%，81.2%。结果表明，载体TiO2及TiO2-SNO在实验剂量下对细胞无明显毒性，但在超声下有较明显的声动力效应及NO抗肿瘤效应，不仅如此，乏氧条件下更增加了细胞毒性。该实验说明TiO2-SNO/TPZ 组在乏氧条件下给与超声刺激可极大的发挥抗肿瘤效应，则是声疗、NO的抗肿瘤作用和生物还原剂的杀伤作用协同治疗的结果。
五、NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物的药效学研究
购买昆明小鼠（雌性，3~4周龄），在小鼠的右上肢背部皮下接种S-180腹水瘤细胞，7天后测量肿瘤体积，取肿瘤体积≥100 mm3 且肿瘤体积和体重相似的小鼠，将其随机分为8组，每组6只。具体分组如下：生理盐水组、生理盐水-US组、TiO2-SNO组、TiO2-SNO-US组、TPZ组、TPZ-US组、TiO2-SNO/TPZ 组、TiO2-SNO/TPZ-US组，超声组使用的功率为1.5W/cm2，给药3h后超声肿瘤部位，每次超声时间为1min。各组小鼠的给药方式均采用尾静脉注射，每两天一次，共给药7 次。整个实验过程中保证小鼠每日正常饮食，每两天称量每只小鼠的体重，并使用数显游标卡尺测量荷瘤小鼠肉瘤的长径(A)与短径(B)，按公式肿瘤体积V=A× B2/2计算肿瘤体积。记录的数据显示，TiO2-SNO组、TiO2-SNO-US组、TPZ组、TPZ-US组、TiO2-SNO/TPZ 组、TiO2-SNO/TPZ-US组的抑瘤率分别为11.46%，32.84%，41.56%，45.85%，56.43%，87.68%。结果表明，TiO2-SNO/TPZ-US组的药效显著，可极大抑制肿瘤生长。该实验证明了该肿瘤靶向给药系统的基于NO的声动力学治疗和化疗相结合协同治疗效果。
实验表明，本发明与现有技术相比，具有以下突出的有益技术效果：
（1）本发明提供的NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物物在超声的作用下刺激声敏剂TiO2消耗氧气产生活性氧进行声动力学治疗，从而释放高浓度的NO信号分子，又与乏氧药物联合作用，从而针对肿瘤进行三重打击交互综合治疗。另外释放的NO气体可以进行超声成像，在治疗过程中可以进行实时监测，为肿瘤的诊断和治疗提供了新方向为肿瘤的诊断和治疗提供了新方向；
（2）本发明提供的NO供体型二氧化钛衍生物的药物组合物物需超声刺激才能发挥抗肿瘤效应，由于正常组织常氧，且缺乏超声刺激，故可保证正常组织部位的安全性。