一种CPPs/NGR修饰载药纳米金棒及其制备方法与应用与流程

本发明属于肿瘤药物开发领域，尤其涉及一种cpps/ngr修饰载药纳米金棒及其制备方法与应用。

背景技术

光热治疗作为根治肿瘤的治疗模式随成像辅助操作程序及纳米技术快速发展。纳米金棒在近红外区具有强表面等离子共振特性，可有效将吸收的光转化成热，是近红外肿瘤热疗的理想光敏材料，在化疗、外科手术等传统治疗方法中作为潜在的肿瘤辅助治疗方法。纳米金棒具有良好的耐光性、生物兼容性及易于表面修饰等特性，近年研究表明，靶向修饰的纳米金棒可通过热疗选择性的杀死癌细胞而并不影响正常细胞，从而减少肿瘤治疗的副作用。然而，基于靶向纳米金棒的光热治疗模式在应用过程中存在明显的局限性，一方面由于能量主要分布在激光光束内部，导致近红外光辐照纳米金棒产生的热量在肿瘤组织内逐渐减弱；另一方面随辐照组织加深，因软组织吸收及深度依赖的激光强度衰减，导致不充分的肿瘤细胞杀伤以及初次治疗后肿瘤复发。

为了提高肿瘤治疗效果，研究者发展了基于纳米金棒热疗-化疗协同治疗方法，如用表面修饰的纳米金棒作为各种治疗方法的运输工具，包括运载化疗药物、质粒dna和小分子干扰rna至癌细胞，在肿瘤部位利用酸性环境下的药物释放，光热调节以及近红外光导致的表面覆盖层的减少等方式，促进靶向纳米金棒对肿瘤细胞的损伤，提高原位肿瘤的治疗有效性。然而，纳米金棒表面复杂的修饰，导致纳米粒子尺寸增大，其在体内血液长循环过程中生物兼容性下降，易被肝脏的网状内皮系统清除掉，且于肿瘤组织的增强渗透与保留效应（epr）降低，导致靶向纳米粒子难以进入肿瘤细胞或在肿瘤靶部位有效浓度不足。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种cpps/ngr修饰载药纳米金棒的制备方法以及由该制备方法所得到的cpps/ngr修饰载药纳米金棒。

本发明的再一目的在于提供上述cpps/ngr修饰载药纳米金棒在在制备治疗肿瘤药物中的应用。

本发明是这样实现的，一种cpps/ngr修饰载药纳米金棒的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）将1-2mg/mlctab-gnrs重悬于1~2ml、ph为8.5的多巴胺的tris-hcl缓冲液中，超声20min，8000rpm/min离心10min，去离子水洗两次，得到聚多巴胺包覆的纳米金棒pda@gnrs；其中，ctab-gnrs、多巴胺、tris-hcl的质量浓度比为（0.5~2mg）：2mm：10mm；

（2）向1ml浓度为1~2mg/ml的pda@gnrs水溶液中加入3~6mg巯基-聚乙二醇-羧基sh-peg-cooh，超声混匀后反应2~4h，8000rpm/min离心10min，pbs洗两次，向溶液中加入200μl的1.5~2.5mg/ml盐酸阿霉素溶液dox，超声混匀后搅拌过夜，离心收集产物，得到装载有阿霉素的聚多巴胺修饰的纳米金棒dox-pda@gnrs；

（3）向1ml浓度为1~2mg/ml的dox-pda@gnrs溶液中加入6~10mgpeg修饰剂sh-peg-sh超声混匀后反应6h，离心后产物分散至1mlpbs溶液中，分别加入4~6mm/l马来酰亚胺修饰的穿模肽与8~10mm/l马来酰亚胺修饰的靶向氨肽酶n的小分子肽，调节溶液ph至7.2，混合溶液反应过夜，离心收集产物，得到cpps/ngr修饰载药纳米金棒cpps/ngr-dox-pda@gnrs。

优选地，在步骤（1）中，所述ctab-gnrs采用种子介导生长法合成得到，合成方法在文献（x.huang,i.h.el-sayed,w.qianandm.a.el-sayed,j.am.chem.soc.,2006,128,2115.）中有详细记载。

优选地，在步骤（2）中，所述sh-peg-cooh的mw为3400。

本发明进一步公开了上述制备方法所得到的cpps/ngr修饰载药纳米金棒在制备治疗肿瘤药物中的应用。

优选地，所述肿瘤包括人纤维肉瘤。

本发明克服现有技术的不足，提供一种cpps/ngr修饰载药纳米金棒及其制备方法与应用。本发明首先采用种子介导方法合成ctab-gnrs，为了减少ctab对细胞的毒性，利用多巴胺在碱性条件下自聚合作用与自发沉积作用在ctab-gnrs表面包覆一层5nm左右的聚多巴胺即形成pda@gnrs；然后通过疏水-疏水相互作用，在pda@gnrs表面加载化疗药物阿霉素（dox），同时通过巯基-聚乙二醇将穿膜肽mal-cpps（mal-ygrkkrrqrrr）与靶向小分子多肽mal-ngr（mal-kngrg）共价偶联到纳米金棒表面，利用聚乙二醇提高纳米金棒的生物相容性及长循环时间，利用cpps将修饰的纳米金棒转运至肿瘤组织内，利用ngr靶向肽来实现肿瘤新生血管与肿瘤细胞同步靶向作用，在此基础上来发挥cpps/ngr修饰载药纳米金棒（cpps/ngr-dox-pda@gnrs）的化疗-热疗协同靶向治疗肿瘤作用。

本发明通过制备cpps/ngr修饰载药纳米金棒，一方面通过穿模肽带动纳米金棒进入肿瘤组织，靶向肽靶向cd13高表达的肿瘤细胞及新生血管；另一方面，通过在ctab-gnrs表面包覆一层聚多巴胺装载化疗药物阿霉素。通过靶向性及溶酶体追踪研究表明，cpps/ngr-dox-pda@gnrs可有效提高靶细胞的内化能力，且阿霉素在溶酶体酸性环境中缓慢释放；cpps/ngr-dox-pda@gnrs化疗与热疗协同治疗肿瘤研究表明，近红外激光辐照可进一步促进阿霉素的释放，其化疗与热疗协同促进cpps/ngr-dox-pda@gnrs对ht1008活性抑制，发挥化-热疗协同治疗作用。本发明表明cpps/ngr-dox-pda@gnrs可发挥临床辅助治疗肿瘤的作用。

相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明制备方法简便易行，仅采用20min的超声即可在纳米金棒表面形成多巴胺聚合层，将阿霉素有效装载至纳米金棒表面，同时巯基聚乙二醇易与聚多巴胺聚合而成的化学键共价结合，既提高血循环时间又能将功能小分子连接至纳米金棒表面。

（2）在治疗效果上，本发明cpps/ngr修饰载药纳米金棒通过穿模肽与靶向肽共同作用，能够将该多功能纳米金有效蓄积至肿瘤部位，采用化疗与光热治疗协同作用进一步促进肿瘤治疗效率的提升。

附图说明

图1是各产物的透射电镜图；其中，图1a为ctab-gnrs，图1b为pda@gnrs，图1c为cpps/ngr-dox-pda@gnrs；

图2是ctab-gnrs、pda@gnrs及cpps/ngr-dox-pda@gnrs的uv-vis吸收图谱；

图3是不同浓度阿霉素载药纳米金棒的吸收图谱；

图4是pda@gnrs装载阿霉素能力图；

图5是载药阿霉素纳米金棒在酸性及中性缓冲液中随时间释放图；

图6是载药阿霉素纳米金棒在酸性及中性缓冲液中联合近红外激光照射后随时间释放图；

图7是不同载药阿霉素纳米金棒在磷酸盐缓冲液中稳定性；

图8是不同浓度cpps/ngr-dox-pda@gnrs与人纤维肉瘤细胞孵育24h、48h及60h的细胞存活率；

图9是化疗与光热治疗对人纤维肉瘤细胞治疗协同作用图，其中，图9a为cpps/ngr-pda@gnrs；图9b为cpps/ngr-dox-pda@gnrs。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。

实施例1

（1）将0.5mgctab-gnrs重悬于2ml、ph为8.5、浓度为2mm的多巴胺的tris-hcl缓冲液（10mm）中，超声20min，8000rpm/min离心10min，去离子水洗两次，得到聚多巴胺包覆的纳米金棒pda@gnrs；

（2）向1ml浓度为2mg/ml的pda@gnrs水溶液中加入6mg、mw为3400的巯基-聚乙二醇-羧基sh-peg-cooh，超声混匀后反应4h，8000rpm/min离心10min，pbs洗两次，向溶液中加入200μl的2.5mg/ml盐酸阿霉素溶液dox，超声混匀后搅拌过夜，离心产物，得到装载有阿霉素的聚多巴胺修饰的纳米金棒dox-pda@gnrs；

（3）向1ml浓度为1mg/ml的dox-pda@gnrs溶液中加入10mgpeg修饰剂sh-peg-sh超声混匀后反应6h，离心后产物分散至1mlpbs溶液中，分别加入6mm马来酰亚胺修饰的穿模肽（mal-cpps：mal-ygrkkrrqrrr）与8mm马来酰亚胺修饰的靶向氨肽酶n的小分子肽（mal-ngr：mal-kngrg），调节溶液ph至7.2，混合溶液反应过夜，离心收集产物，得到cpps/ngr修饰载药纳米金棒cpps/ngr-dox-pda@gnrs。

实施例2

（1）将2mgctab-gnrs重悬于2ml、ph为8.5、浓度为2mm的多巴胺的tris-hcl缓冲液（10mm）中，超声20min，8000rpm/min离心10min，去离子水洗两次，得到聚多巴胺包覆的纳米金棒pda@gnrs；

（2）向1ml浓度为1mg/ml的pda@gnrs水溶液中加入3mg、mw为3400的巯基-聚乙二醇-羧基sh-peg-cooh，超声混匀后反应2h，8000rpm/min离心10min，pbs洗两次，向溶液中加入200μl的1.5mg/ml盐酸阿霉素溶液dox，超声混匀后搅拌过夜，离心产物，得到装载有阿霉素的聚多巴胺修饰的纳米金棒dox-pda@gnrs；

（3）向1ml浓度为2mg/ml的dox-pda@gnrs溶液中加入6mgpeg修饰剂sh-peg-sh超声混匀后反应6h，离心后产物分散至1mlpbs溶液中，分别加入4mm马来酰亚胺修饰的穿模肽（mal-cpps：mal-ygrkkrrqrrr）与10mm马来酰亚胺修饰的靶向氨肽酶n的小分子肽（mal-ngr：mal-kngrg），调节溶液ph至7.2，混合溶液反应过夜，离心收集产物，得到cpps/ngr修饰载药纳米金棒cpps/ngr-dox-pda@gnrs。

效果实施例1

以实施例2中制得的cpps/ngr修饰载药纳米金棒cpps/ngr-dox-pda@gnrs为对象进行观察和研究。

1、由图1、图2可知，合成的ctab-gnrs横向长度平均约为14nm，纵向长度平均约为45nm，经pda自聚合作用后在ctab-gnrs表面形成一层约5nm厚度的包覆层，装载dox及连接靶向分子后，并未观察到明显的粒径变化；同时可观察到pda@gnrs与cpps/ngr-dox-pda@gnr的纵向吸收峰发生明显的红移，由825nm移至875nm，在215nm~340nm之间可见明显的dox吸收与肽分子的吸收峰。

2、采用阿霉素与纳米金棒的质量比分别为0：1、0.25：1、0.5：1、1：1及2：1制备不同浓度阿霉素载药纳米金棒，并利用uv-vis吸收仪检测其吸收；为了研究阿霉素的释放曲线，cpps/ngr-dox-pda@gnrs被重悬于20mlpbs缓冲液中（ph=5.0与ph=7.4），并将上述溶液置于透析袋中（截留分子量8000-10000），37℃，搅拌，于不同时间点取出一定量的溶液，同时补入相同体积的新鲜pbs缓冲液，采用荧光光谱仪于600nm检测阿霉素的荧光。

由图3可见，在233.5nm，253.5nm与480nm可见明显的阿霉素吸收峰，且随载药浓度的增加，其吸收强度与载药效率不断提高，最大载药效率可达70.2%；由图4~6可见，阿霉素在酸性环境中更易在纳米金棒表面释放，在20h内的释放率达到40%，采用808nm激光器辐照cpps/ngr-dox-pda@gnrs15min后，近红外激光的热效应进一步促进了阿霉素的释放，在15h阿霉素的释放率已达到40%。以上研究结果表明，随阿霉素载药浓度增加，可提高其在纳米金棒表面的载药效率，且cpps/ngr-dox-pda@gnrs在808nm近红外激光的辐照下可促进纳米金棒在酸性环境中的释放。

3、将含1mg/ml不同浓度阿霉素载药纳米金棒的pbs溶液于室温放置6、12h、24h、48h与72h，采用uv-vis吸收仪检测其在pbs中的稳定性。

待人纤维肉瘤细胞株ht1008生长至合适丰度，按照一定浓度接种至96孔板中，贴壁后，按照0、20、50、100、150与200μg/ml浓度，将载不同浓度阿霉素的纳米金棒溶液与细胞共孵育24h，采用cck8法检测不同浓度阿霉素载药纳米金棒对细胞活性影响。

由图7可见，随阿霉素载药浓度增加及时间延长，cpps/ngr-dox-pda@gnrs在pbs中稳定性减弱，当dox:pda@gnrs=0.5:1时，其稳定性最好，在室温放置3d仍能够保持较好的稳定性；而不同浓度阿霉素载药纳米金棒与ht1008共孵育24h后，各浓度的纳米金棒对细胞活性并未产生明显影响。综合稳定性研究实验，采用dox:pda@gnrs=0.5:1的载药浓度与100μg/ml浓度的cpps/ngr-dox-pda@gnrs进行后续研究。

4、待人纤维肉瘤细胞株ht1008生长至合适丰度，按照一定浓度接种至96孔板中，贴壁后，按照0，20，50，100，150与200μg/ml浓度，将cpps/ngr-pda@gnrs与cpps/ngr-dox-pda@gnrs溶液与细胞共孵育24h，48h与60h，采用cck8法检测其对ht1008细胞活性影响。

由图8可见，随cpps/ngr-pda@gnrs与ht1008细胞孵育时间延长，其对细胞活性并未产生明显影响，200μg/ml的cpps/ngr-pda@gnrs与细胞共孵育60h时，细胞存活率高达90%；而随cpps/ngr-dox-pda@gnrs与细胞孵育时间延长，对细胞活性产生不同的抑制作用，200μg/ml的cpps/ngr-dox-pda@gnrs与细胞孵育48h时，细胞存活率为66.7%，60h的存活率为61.8%。以上结果表明，随cpps/ngr-dox-pda@gnrs与细胞孵育时间延长，被细胞内化的纳米金棒逐渐增多且阿霉素逐渐从纳米金棒表面释放，进入细胞核，造成dna损伤，从而影响细胞活性，发挥化疗作用。

5、待人纤维肉瘤细胞株ht1008生长至合适丰度，按照一定浓度接种至96孔板中，贴壁后，以100μg/ml浓度，将cpps/ngr-pda@gnrs与cpps/ngr-dox-pda@gnrs溶液与细胞共孵育6h，用近红外808nm激光器辐照5，10与15min后，利用活细胞染料calceinam与死细胞染料pi，于37℃孵育细胞20min，采用荧光显微镜观察cpps/ngr-pda@gnrs与cpps/ngr-dox-pda@gnrs对ht1008细胞活性影响。

如图9所示，在808nm辐照时间为5min时，cpps/ngr-pda@gnrs对ht1008仅有约5%的损伤，而cpps/ngr-dox-pda@gnrs对细胞的损伤可达到16%左右；随辐照时间延长至15min时，cpps/ngr-pda@gnrs对细胞的损伤约为35%，而cpps/ngr-dox-pda@gnrs对细胞的损伤可高达到91.5%。以上结果表明，近红外激光辐照金纳米棒产生的热量可明显促进阿霉素的释放，其化疗与热疗协同促进cpps/ngr-dox-pda@gnrs对ht1008活性抑制，发挥化-热疗协同治疗作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。