氧化石墨烯抗肿瘤药物靶向载体的制备方法及其应用与流程

本发明涉及纳米医药技术领域，特别是涉及一种氧化石墨烯抗肿瘤药物靶向载体的制备方法及其应用。

背景技术：

癌症被世界卫生组织认为是21世纪人类的“第一杀手”，，因此，癌症的控制已成为全球性的卫生战略重点。目前，中国现已成为世界第一癌症大国，癌症不仅严重威胁着人们的生命与健康，而且给家庭、社会、国家造成了沉重的负担。据1994年统计资料表明，癌症在我国城市、农村人口中分别占全死因的21.82％和16.50％，分别从70年代的第三和第四位上升到第二位，在用岁一54岁最佳工作年龄，癌症长期居于各类死因之首。近年来，恶性肿瘤发病和死亡情况更加严重，年新发病例约为160万，死亡达130万，现症病人200多万，平均每死亡5个人中，就有一人死于癌症，每200个家庭中，就有一个家庭因有癌症病人而遭受打击。而且，随着乡镇工业化、居住城市化、人口老龄化进程的加速、环境污染、不良生活习惯与不合理生活方式的普遍存在，多数癌症还将呈上升趋势，尤其是肺癌、肝癌、肠癌急剧上升，值得高度重视。

氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，其颜色为棕黄色，市场上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质，例如，-OH、-COOH、-O-、C＝O等含氧官能团,这些功能性基团赋予氧化石墨烯新的特性，如分散性、亲水性等，同时有利于化学功能化修饰接枝不同的化合物，在生物医学领域表现出极大的应用潜力。

然而，传统的应用单抗、激素和脂质体等作为抗癌药物载体，但都未获得明显的临床应用价值。而且载药量有限，无法达到致死癌细胞的剂量。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种一种氧化石墨烯抗肿瘤药物靶向载体的制备方法及其应用。

本发明解决上述技术问题的方案如下：

一种氧化石墨烯抗肿瘤药物靶向载体的制备方法，包括如下步骤：

(1)将DNA单链溶解在PBS缓冲溶液中，超声溶解，然后将上DNA单链的互补链加入上述冷却后的溶液中进行碱基互补配对的双链的DNA分子；

(2)将氧化石墨烯加入到PBS缓冲溶液中，超声溶解，然后将步骤(1)中碱基互补配对的DNA溶液加入到溶液氧化石墨烯的溶液中，搅拌混合均匀；

(3)将抗肿瘤药物加入到步骤(2)的混合溶液中，搅拌混合均匀后，离心，获得的沉淀即为氧化石墨烯抗肿瘤药物靶向载体。

优选的，所述步骤(1)、(2)中，PBS缓冲溶液的浓度为0.01mol/L，pH为7.0-8.0。

优选的，所述步骤(1)中，在恒温仪中，加热至95℃并保持10min后自然冷却至25℃。

优选的，所述步骤(1)中，碱基互补配对的温度为25℃，反应时间为24h。

优选的，所述步骤(1)中，DNA单链与互补链的摩尔比为1:1。

优选的，所述步骤(1)中，DNA单链的序列为SEQ ID NO:1所示，互补链为SEQ ID NO:2。

优选的，所述步骤(3)中，抗肿瘤药物为阿克拉霉素。

本发明还提供了上述制备方法在肿瘤治疗中的应用。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：

(1)氧化石墨烯的表面积大，可以承载大量的抗肿瘤药物；

(2)氧化石墨烯表面具有多种功能团，易修饰，生物相容性好，稳定性高；

(3)氧化石墨烯表面的DNA分子具有靶向作用，可以精准将药物输送到指定位置。

附图说明

图1为单链DNA和双链DNA的电泳图；

图2为氧化石墨烯上负载单链DNA和双链DNA的荧光光谱图。

图3为不同药物载体的载药率的矩形图。

图4为不同药物载体对K562细胞的存活率图。

图5为不同药物载体负载药物后对不同癌细胞的靶向图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

一种氧化石墨烯抗肿瘤药物靶向载体的制备方法，包括如下步骤：

(1)将DNA单链溶解在PBS缓冲溶液中，超声溶解，然后将上DNA单链的互补链加入上述冷却后的溶液中进行碱基互补配对的双链的DNA分子；

(2)将氧化石墨烯加入到PBS缓冲溶液中，超声溶解，然后将步骤(1)中碱基互补配对的DNA溶液加入到溶液氧化石墨烯的溶液中，搅拌混合均匀；

(3)将抗肿瘤药物加入到步骤(2)的混合溶液中，搅拌混合均匀后，离心，获得的沉淀即为氧化石墨烯抗肿瘤药物靶向载体。

优选的，所述步骤(1)、(2)中，PBS缓冲溶液的浓度为0.01mol/L，pH为7.0-8.0。

优选的，所述步骤(1)中，在恒温仪中，加热至95℃并保持10min后自然冷却至25℃。

优选的，所述步骤(1)中，碱基互补配对的温度为25℃，反应时间为24h。

优选的，所述步骤(1)中，DNA单链与互补链的摩尔比为1:1。

优选的，所述步骤(1)中，DNA单链的序列为SEQ ID NO:1所示，互补链为SEQ ID NO:2。

优选的，所述步骤(3)中，抗肿瘤药物为阿克拉霉素。

为了有助于进一步理解本发明，现结合优选实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。

实施例1

0.01M磷酸盐缓冲液：称取8g NaCl、0.2g KCl、1.44g Na2HPO4和0.24g KH2PO4，溶于800ml蒸馏水中，用HCl调节溶液的pH值至7.4，最后加蒸馏水定容至1L即可。在15lbf/in2(1034×105Pa)高压下蒸气灭菌(至少20分钟)，保存存于室温或4℃冰箱中。

(1)将10μL ssDNA(10μM)溶解在0.01M PBS缓冲溶液中，超声溶解，在恒温仪中，加热至95℃并保持10min后自然冷却至25℃；

然后将10μL、10μM)ssDNA的互补链加入上述冷却后的溶液中进行碱基互补配对，碱基互补配对的温度为25℃，反应时间为24h，即可得到双链的DNA分子；

(2)将0.2g氧化石墨烯加入到0.01M PBS缓冲溶液中，超声溶解，然后将步骤(1)中碱基互补配对的DNA溶液加入到溶液氧化石墨烯的溶液中，搅拌混合均匀；

(3)将0.2g阿克拉霉素加入到步骤(2)的混合溶液中，搅拌混合均匀后，离心，获得的沉淀即为氧化石墨烯抗肿瘤药物靶向载体。

试验例1电泳试验

(1)50×TAE：称取242g Tris、37.2g Na2EDTA.2H2O添加到1L的烧杯中，然后加入800mL的去离子水，充分搅拌溶解。再加入57.1mL的醋酸，充分混匀。加去离子水定容至1L，室温保存。在使用时，将其稀释为1×的TAE的缓冲溶液。

(2)1.0％琼脂糖凝胶的制备：称取0.7g琼脂糖置于锥形瓶中，加入70mL1×TAE，瓶口倒扣小烧杯。微波炉加热煮沸至琼脂糖全部融化，摇匀，即成1.0％琼脂糖凝胶液。

(3)电泳：将1％琼脂糖凝胶加入到模具中静置成胶。加入2μL的DNA功能化CdTe量子点后以100V电压通电30min，最后用UVP凝胶成像系统成像。

利用1％的琼脂糖凝胶电泳在100V的电压下对ssDNA与氧化石墨烯的混合液进行了表征，如图1所示，条带1表示ssDNA与氧化石墨烯的混合液，条带2为dsDNA与氧化石墨烯的混合液，显而易见，dsDNA与氧化石墨烯的混合液电泳迁移率更快，主要是因为ssDNA的磷酸骨架上带有大量负电荷，在电场中会向正极移动，而带有更多负电荷的dsDNA会以更快的迁移速率向正极移动，这表明了ssDNA已经结合在氧化石墨烯的表面上。

试验例2杂交试验

取10μL ssDNA与置于0.5mL的离心0.2g氧化石墨烯于0.5mL的离心管中。随后加入不同浓度的互补链，混合均匀后再添加Tris-HCl(pH＝8.0,0.1M,0.1M NaCl)缓冲溶液定容总体积至400μL，并充分混合均匀。常温下孵育12h，最后用荧光分光光度计和电泳进行表征。

表征结果如图1、图2所示，由于ssDNA的末端修饰了荧光染料Cy5，当氧化石墨烯混合后，用光激发会发出荧光。当双链DNA与氧化石墨烯混合后，会堆积在氧化石墨烯的表面，发生能量共振转移，Cy5的荧光强度会降低。

试验例3负载药物试验

将氧化石墨烯、氧化石墨烯和单链DNA、实验例1制备的氧化石墨烯和双链DNA的混合物药物载体对阿克拉霉素，将阿克拉霉素添加到上述药物载体溶液中，搅拌过夜，离心提纯，除去未负载的药物。通过计算得出如图3所示，双链DNA与氧化石墨烯的混合物载体的负载阿克拉霉素的量最大。

试验例4毒性评价试验

对氧化石墨烯、氧化石墨烯和单链DNA、实验例1制备的氧化石墨烯和双链DNA的混合物药物载体，采用CCK-8试剂盒进行毒性评价。结果如图4所示，双链DNA降低了氧化石墨烯的毒性，提高了生物相容性。

试验例5靶向试验

将氧化石墨烯、氧化石墨烯和单链DNA、实验例1制备的氧化石墨烯和双链DNA的混合物药物载体负载阿克拉霉素，并对白血病细胞(K562细胞)、甲状腺未分化癌细胞(TA-K细胞)、人胃癌细胞(NCT-N87)细胞进行靶向试验。结果如图5所示，双链DNA增加了氧化石墨烯的靶向性，对K562细胞具有靶向作用。

本发明还提供了上述制备方法在肿瘤治疗中的应用。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：

(1)氧化石墨烯的表面积大，可以承载大量的抗肿瘤药物；

(2)氧化石墨烯表面具有多种功能团，易修饰，生物相容性好，稳定性高；

(3)氧化石墨烯表面的DNA分子具有靶向作用，可以精准将药物输送到指定位置。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

序列表

<110> 广西中医药大学

<120> 氧化石墨烯抗肿瘤药物靶向载体的制备方法及其应用

<141> 2018-02-14

<160> 2

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 71

<212> DNA

<213> Artificial Sequence

<400> 1

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<210> 2

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