一种强靶向多模态纳米药物的制备方法及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种强靶向多模态纳米药物的制备方法及应用，属于纳米生物医学领域。
【背景技术】
[0002]癌症是目前死亡率较高的一种疾病，受到了人们的广泛关注。传统的癌症治疗方法包括:化疗、放疗，以及外科手术切除的办法，这些方法具有一定疗效然而却都对病患产生了不可估量的副作用。如化疗以及放疗，在杀死癌细胞的同时可能也杀死了正常免疫细胞，使得人体免疫力降低，且癌细胞对于这种治疗方法具有一定的记忆功能，而外科手术具有一定的入侵性。与这些传统方法相比，光热疗法具有无组织记忆性，重复性好，非入侵等显著优点，是目前研宄的热门领域。光热疗法属于一种物理疗法，其基本原理在于:通过外源性的靶向肿瘤组织光热剂后，用激光辐射，使光热剂光热转换产生高热量，破坏消除肿瘤细胞。这种疗法的关键在于光热剂的选择，主要是其吸收光的波长以及光热转换效率。在众多可用于光热疗法的材料中，如碳纳米管、聚吡咯、吲哚青绿、上转换纳米材料等，贵金属纳米材料，主要如纳米金、纳米银等的局域表面等离子体振荡(LSPR)特性，使得其具有很强的消光特性，可以在光热转换领域大有作为。
[0003]与纳米银相比，纳米金的生物毒性相对较低，因而在癌症的光热治疗领域应用更加广泛。金纳米颗粒最显著的特点在于其在受到共振激发时，一部分能量通过晶格振荡转化为热能，在合适的尺寸下可以获得90%以上的光热转换效率，能够有效产生过高热来杀死癌细胞，而与此同时由于通过550-900nm的光照产生的表面等离激元是局域的，所以可以不损伤周围的健康细胞。在众多形状的金纳米颗粒中，金纳米球的共振吸收波长基本位于可见光区，这个波长段的光容易被组织吸收，因此只能用于浅表皮层，如皮肤相关的癌症；金纳米棒(GNR)由于其显著的光学特性而在近两年获得广泛研宄，这主要得益于其从可见光到近红外区可调的纵向吸收波长以及近红外光区大的吸收截面，因此可以用于较深组织的光热治疗。
[0004]目前金纳米棒在使用中主要存在两个问题。一是其表面活性剂的毒性；二是金棒在高热条件下的稳定性。由于金棒制备过程当中广泛采用晶种生长法，通过使用高浓度的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为表面活性剂以及稳定剂，通过调整CTAB的浓度可以制备出不同长径比的金纳米棒。CTAB虽然可以增强金棒的水溶性以及分散性，但其却大大增加了其生物毒性。已有一些研宄通过对这种附着CTAB的金棒进行表面修饰以降低其毒性，或直接将其表面活性剂替换为PEG。从稳定性方面来说，在过高热过程当中，金棒本身受到热的影响会产生一定形变，这会影响其在近红外光区的消光效率从而降低其光热转换效率，这一点并没有得到足够重视。近年有研宄提出介孔二氧化硅包覆金纳米棒(GNR@mSi02)可以提高金棒在高热环境下的稳定性(Theranostics 2014, Vol.4, Issue I)。这主要是因为3102是一种相对稳定的物质，可以无变形长期存在且能提高纳米颗粒的生物相容性，同时易于通过很多官能团对其进行修饰。
[0005]通过包覆二氧化硅可以在很大程度上解决前面所列的两大问题，但是细胞在高热条件下的热激蛋白(Heat Shock Protein)在一定程度上保护了癌细胞，使得其具有对高热的抵抗力而不能被彻底杀灭。有研宄证明，GNROmSiC^S壳结构载体在药物治疗联合光热治疗的联合治疗领域已经发挥了越来越重要的作用(药物载体及其制备方法和药物组合物及其应用(CN 103893764 A) ；Internat1nal Journal of Pharmaceutics 470(2014) 1-7)，金纳米棒卓越的光学性质以及介孔二氧化硅巨大的载药潜力使得光热治疗和药物治疗两种方式能够双管齐下，相得益彰。然而在良好的应用前景之下，GNR(gmSi02载体在这种多模态治疗中如何精准的靶向癌细胞一直是一个亟待解决的问题。有研宄报道通过给介孔二氧化硅表面连接RDG肽链来靶向癌细胞(B1materials 34 (2013) 3150-3158)，这在一定程度上提高了靶向但制药过程复杂且并未达到精准识别。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术中GNROmS12载体载药靶向性不好的问题，提供一种新型的靶向方案，该方案使载体具有很强的靶向功能。
[0007]本发明的目的还在于提供一种采用上述靶向方案的新型强靶向多模态纳米药物。
[0008]本发明的目的还在于提供上述强靶向多模态纳米药物在疾病检测以及多模态治疗中的应用。
[0009]本发明提供了一种提高GNROmS12载体针对特定病灶细胞靶向性的方法，也提供了一种基于此方法制备的新型强靶向多模态纳米药物以及此纳米药物在疾病检测以及多模态治疗中的应用。
[0010]本发明首先提供了一种提高GNR(gmSi02药物载体的靶向方法，该方法包括以下步骤:按照已有方法制备GNROmS12，将尽除CTAB的GNROmSi02分散在二氢_3_[3_(三乙氧基硅基)丙基]呋喃_2，5-二酮的乙醇溶液中，反应形成GNR@mSi02-C00H，然后使用N-羟基丁二酰亚胺和1-乙基-(3- 二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺组成的活化剂活化GNR@mSi02-C00H，再加入目标抗体类药物进行反应，清洗后得到纳米药物溶液，接着干燥得到药物粉末。
[0011]上述二氢-3-[3-(三乙氧基硅基)丙基]呋喃_2，5-二酮的用量可根据载药量的多少自行调节，活化剂N-羟基丁二酰亚胺与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺的摩尔比优选1:4，其用量也是根据二氢-3-[3-(三乙氧基硅基)丙基]呋喃_2，5-二酮的用量进行调节。
[0012]优选反应形成GNRIgmS12-COOH后进行清洗，将GNROmS12-COOH分散于PBS中再加入活化剂。
[0013]上述抗体类药物为抗体药物或抗体药物衍生物。
[0014]本发明还提供了一种包含此载体以及采取上述方法偶联兼具靶向和药疗双重功能抗体类药物的新型强靶向多模态纳米药物。
[0015]本发明还提供了上述纳米药物在疾病检测以及多模态治疗中的应用。
[0016]本发明提供的上述强靶向多模态纳米药物具有靶向病灶细胞、药疗和热疗、成像、检测等多项功能，这些功能可以联合应用。通过靶向分子靶向病灶细胞，将GNR-mSi02纳米颗粒带入病灶部位，可通过检测GNR-mSi02纳米颗粒的双光子荧光信号或光声信号来判断病灶的存在以及发展情况，继而可进入抗体类药物的治疗过程，之后通过一定功率的近红外激光照射，杀灭病灶细胞。
[0017]本发明上述方法得到的强靶向多模态纳米药物作为用于疾病检测、治疗、成像一体化过程中使用药物的应用，尤其在癌症检测、治疗、成像一体化过程中的使用。上述检测方式可采用光声成像、双光子成像方法，也可以将光声成像、双光子成像方法用于治疗过程当中。
[0018]上述强靶向多模态纳米药物作为用于疾病检测、治疗、成像一体化过程中使用的方法，包括以下:将强靶向多模态纳米药物与细胞或动物共同培养一段时间，待靶向药物分子发挥作用以后，再将细胞或动物暴露于近红外波长激光照射下进行。整个治疗过程用双光子荧光成像或光声成像技术监控。
[0019]本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点:
[0020]由于载体上偶联抗体类药物，其具有靶向以及药疗的双重功能，所以在增强GNROmSi02载体靶向性的同时也简化了制药过程，使得整个纳米药物能够精准在病灶区域发挥作用而不影响正常细胞。
[0021]由于纳米药物的基本载体采用金纳米棒-二氧化硅核壳结构，二氧化硅保护层可有效增强金纳米棒在光热条件下的稳定性，保护其不发生变形，从而维持其高效的近红外光转换效率；且二氧化硅大的比表面积为偶联抗体类药物提供了非常大的空间；另外其良好的生物相容性为药物在或体内正常发挥作用提供了保障。
[0022]由于抗体类药物与GNR@mSi02载体之间采用共价偶联的方式，比传统采用静电吸附的方式载药量更大。
[0023]由于载体上偶联抗体类药物，其具有靶向以及药疗的双重功能，所以在增强GNROmSi02载体靶向性的同时也简化了制药过程，使得整个纳米药物能够精准在病灶区域发挥作用而不影响正常细胞。此纳米药物兼具靶向、药疗以及热疗等多重功能，同时还具有双光子荧光成像、光声成像等多重成像功能，可以实现癌症检测功能以及完成成像介导下的治疗过程。
[0024]此纳米药物相对于现有技术中的靶向方式具有更好的靶向效果，本发明的药物兼具靶向、药疗以及热疗等多重功能，同时还具有双光子荧光成像、光声成像等多重成像功能用以疾病的早期检测以及治疗过程的实时监测，可以完成成像介导下的治疗过程。
【附图说明】
[0025]图1是购买的GNR以及本发明制备的GNR@Si02的电子显微镜照片，其中(I)对应购买的GNR，(2)对应制备得到的GNR@Si02 ；
[0026]图2是实施例1中GNR、GNRimSi02以及GNR@mSi02_TDMl的吸收谱对比；
[0027]图3是实施例1中静电吸附和共价偶联两种载药方式载药潜力及靶向能力的对比；
[0028]图4是实施例1中纳米药物GNR@mSi02-TDMl对于HER2少量表达的MCF-7细胞以及HER2过表达的Sk-Br3细胞的靶向对比；
[0029]图5是实施例1中纳米药物GNR@mSi02-TDMl细胞毒性的时间依赖性以及浓度依赖性；
[0030]图6是实施例1中纳米药物GNR@mSi02-TDMl的联合治疗效果，证明其优于单一治疗模式。
【具体实施方式】
[0031]以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当可以理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0032]本发明首先提供了一种提高GNR@mSi02药物载体靶向性的方法，包括:
[0033]将尽除CTAB的GNR@mSi02分散在二氢_3_ [3-(三乙氧基硅基)丙基]呋喃-2，5- 二酮的乙醇溶液中，加入N-羟基丁二酰亚胺以及1-乙基-(3- 二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺活化剂，再加入目标抗体类药物进行反应，清洗后得到纳米药物溶液，接着可燥得到此纳米药物粉末。
[0034]按照本发明，所述的金纳米棒可采用本领域常用的方法制备，没有特殊限制，优先选用种子生长法，具体可参考文献“Improved Size-Tunable Synthesis ofMonodisperse Gold Nanorods through the Use of Aromatic Additives.(ACSNano, 2012，6(3)，2804-2817)”。
[0035]按照本发明，所述的GNROmSi02核壳结构药物载体的制备方法可参照本领域常用的方法，没有特殊限