用于癌症光动力学治疗的靶向纳米光药物的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是2012年02月13日递交的申请号为200980160922. 6,发明名称为"用于 癌症光动力学治疗的靶向纳米光药物"的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及癌症治疗以及用于癌症治疗的治疗制剂。特别是，本发明涉及用于癌 症光动力学治疗的纳米药物、以及制备所述纳米药物的方法。
【背景技术】
[0003] 光动力学治疗（PhotodynamicTherapy，F1DT)是用于治疗许多类型癌症和各 种非恶性疾病的新兴治疗方式。在光动力学治疗中，光敏药物的光活化可产生活性氧簇 (ReactiveOxygenSpecies，R0S)，诸如：单线态氧（1O2)、氧自由基或过氧化物，这些活性 氧簇可以氧化破坏包括血浆、线粒体、溶酶体和细胞核膜在内的细胞区室，从而导致肿瘤细 胞的不可逆损伤。在适当的条件下，光动力学治疗的优点是它是一种有效地、选择性地破坏 病体组织而不损害相邻健康组织的方法。然而，尽管与目前的治疗方法（例如手术、放射疗 法、和化学疗法）相比光动力学治疗具有其优点，但其作为癌症主流治疗手段的一般临床 接受度仍然很低。这是因为目前光动力学治疗技术存在一些重要的限制因素，诸如由于光 敏（Photosensitive，PS)药物的非特异性生物分布所造成的身体的过长光敏感性、药物对 组织穿透较好的光谱范围的光吸收性低、光敏药物的疏水性导致的在血液循环中不可控的 聚集和给药困难、亲水性药物的快速光漂白、非特异性的药物分布导致的在靶部位达不到 药物的最佳浓度。
[0004] 考虑到传统方法缺乏有效的靶向性，因而目前技术水平的光动力学治疗必须继续 开发用于靶向光动力学治疗的结合物（该结合物将光敏剂与靶向配体，例如单克隆抗体、 肽、叶酸等，结合到一起）。重要的是，注意到这些方法与靶向光学诊断结合物的开发紧密 相关；靶向光学诊断结合物组合了小荧光分子，该小荧光分子与靶向光动力学治疗所用的 相同的靶向配体相结合。然而，靶向光动力学治疗目前的技术水平具有一些重大挑战。（1) 大部分有效的光敏剂本质上是疏水性的，具有固有的低水溶性，并且对脂类环境具有高亲 和性。这会导致两种结果：第一，当在生理条件下注射光敏剂结合物时，光敏剂结合物形成 与血浆蛋白结合的聚集体，并被细胞内网系统从宿主中清除。这限制了结合物在任何靶组 织中可以达到的有效浓度。第二，当光敏剂结合物与靶细胞发生相互作用时，光敏剂的高亲 脂性促进非特异性细胞摄取。此过程与活性靶向受体竞争，导致结合物在不表达靶受体的 正常细胞中聚集。（2)单个光敏剂分子连接在单个靶向配体上的事实，意味着并入具有有限 数量受体的细胞中的光敏剂的量是有限的。虽然将多个光敏剂分子（或它们的前体）与单 个靶向配体相连接已经做出很多的努力，但这仍然是个显著的问题。此外，自由光敏剂的一 个重要特性是产生活性氧簇的同时其自身被破坏，在光敏剂-配体结合物中存在相似的作 用。此作用限制了传送给组织的活性氧的总剂量。因此，在每个受体中达到光敏剂的高浓 度是很重要的。
【发明内容】
[0005] 本发明的第一方面提供了一种制备含光敏剂的纳米颗粒的方法，所述纳米颗粒适 用于光动力学治疗，该方法包括：
[0006] 提供纳米颗粒前体分子；
[0007] 将光敏剂偶联到所述纳米颗粒前体分子，从而产生结合光敏剂的纳米颗粒前体； 并且
[0008] 利用所述纳米颗粒前体的溶液沉淀或者自组装，由所述结合光敏剂的纳米颗粒前 体形成纳米颗粒。
[0009] 在一个特别优选的实施例中，本发明提供了一种制备含光敏剂的纳米颗粒的方 法，所述纳米颗粒适用于分子成像辅助靶向光动力学治疗，该方法包括：
[0010] 提供纳米颗粒前体分子；
[0011] 将光敏剂与所述纳米颗粒前体分子偶联，从而提供结合光敏剂的纳米颗粒前体；
[0012] 将磁和/或光对比剂加入到光敏剂纳米颗粒前体结合物中；并且
[0013] 利用溶液沉淀或者分子自组装，由含磁和/或光对比剂的所述光敏剂-纳米颗粒 前体混合物形成纳米颗粒。
[0014] 在所述方法的一个优选实施例中，所述纳米颗粒是由选自由金属硫酸盐、 金属磷酸盐、金属氧化物、壳聚糖、羧甲基壳聚糖（CarboxymethylChitosan，CMC)、 聚乙稀醇（PolyvinylAlcohol，PVA)、聚苯乙稀（Polystyrene，PS)、聚乙稀P比略烧 酮（Polyvinylpyrrolidone，PVP)、聚乳酸（PolylacticAcid，PLA)、聚乙稀亚胺 (Polyethylenimine，PEI)、乳酸-羟基乙酸共聚物（Poly(Lactic-co_GlycolicAcid)， PLGA)、聚己内醋（Polycaprolactone，PCL)、聚乙二醇（PolyetheleneGlycole，PEG)、以及 其组合所组成的组的材料形成。
[0015] 在所述方法的另一个优选实施例中，所述金属氧化物是二氧化硅，所述前体分子 是正硅酸酯，所述纳米颗粒的形成是通过用溶胶-凝胶法形成硅酸盐粉末，使硅酸盐粉末 在碱性pH值以及超声条件下的水解和缩合过程而形成胶体二氧化硅纳米颗粒。
[0016] 在所述方法的又一个优选实施例中，所述光敏剂选自：二氢P卜吩e6 (Ce6)、 间-四（3-羟基苯基）二氢卟吩（m-THPC)、苯并卟啉衍生物单酸环A(BH)或者维替泊芬 (verteporfin))、卟吩姆钠（photofrin)、替莫泊芬（temoporfin) (Foscan? )、玫瑰红、金 属酞菁、以及其组合。
[0017] 本发明的另一个方面，提供了一种含光敏剂的纳米颗粒，所述含光敏剂的纳米颗 粒可通过如上所述的根据本发明的方法获得。
[0018] 本发明的另一个方面，提供了一种含光敏剂的纳米颗粒；所述纳米颗粒包含：光 敏剂，该光敏剂通过至少一部分所述纳米颗粒共价键合到纳米颗粒基质材料上并以单体分 子与聚集体分子混合物的形式并入纳米基质材料中，其中，所述纳米颗粒的Q带吸收与索 雷氏带（Soretband)吸收的比值在0. 05和1. 0之间。
[0019] 在本发明各方面的一个优选实施例中，所述纳米颗粒是由选自金属硫酸盐、金属 磷酸盐、金属氧化物、壳聚糖、聚乙烯吡咯烷酮（PVP)、聚乳酸（PLA)、聚乙烯亚胺（PEI)、乳 酸-羟基乙酸共聚物（PLGA)、以及其组合所组成的组的材料形成。
[0020] 在本发明的一个特别优选的实施例中，所述纳米颗粒是由金属氧化物构成，优选 地，所述金属氧化物是二氧化硅。
[0021] 在根据本发明的纳米颗粒的又一个优选实施例中，所述光敏剂选自二氢卟吩 e6 (Ce6)、间-四（3-羟基苯基）二氢卟吩（m-THPC)、苯并卟啉衍生物单酸环A(BH)或者维 替泊芬）、P卜吩姆钠、替莫泊芬（Fosam? )、玫瑰红、金属酞菁、以及其组合。
[0022] 在根据本发明的纳米颗粒的又一个优选实施例中，所述纳米颗粒用光对比剂和/ 或磁对比功能剂掺杂。
[0023] 在又一个优选实施例中，光对比剂是用MruCu-Al或Cu-卤素掺杂的ZnS的发光量 子点。
[0024] 在又一个优选实施例中，磁对比功能剂是通过用Gd3+、Fe3+或Mn2+掺杂纳米光药物 而得到。
[0025] 在又一个优选实施例中，所述纳米颗粒包含经共价键连接到最外层表面的癌症靶 向配体。优选地，癌症-革巴向配体是奥曲肽（octreotide)。
[0026] 本发明的另一个方面，提供了一种可注射组合物或者用于口服的组合物，所述组 合物包含如上所述根据本发明的纳米颗粒和药学上可接受的载体。
[0027] 本发明的另一个方面，提供了一种利用光动力学治疗法杀死癌细胞的方法，该方 法包括：使所述癌细胞与如上所述根据本发明的纳米颗粒接触，并用治疗有效量的光照射 所述纳米颗粒，从而诱发所述纳米颗粒释放出单线态氧。
[0028] 本发明的另一个方面，提供了一种利用成像辅助光动力学治疗法杀死癌细胞的方 法；该方法包括：使所述癌细胞与如上所述根据本发明的纳米颗粒接触，并且用治疗有效 量的光照射所述纳米颗粒，从而诱发所述纳米颗粒释放出单线态氧；其中所述纳米颗粒用 光对比剂和/或磁对比剂掺杂，所述照射的方向用成像技术来引导，其中所述光对比剂或 磁对比剂被用作标记物，以指示癌细胞的位置、大小和扩散范围。
【附图说明】
[0029] 图1示出了实施例1中所述实验的结果：基于二氧化硅的、大小为90-100nm的纳 米光药物的透射电子显微照片；
[0030] 图2示出了实施例1~3中所述实验的结果：基于二氢卟吩e6@二氧化硅的纳米 光药物的荧光激发光谱，表明与自由的光药物相比，由于特定的处理条件，NPM-1、NPM-2和 NPM-3在654nm处的吸收系统地增加；
[0031] 图3示出了实施例4中所述实验的结果：基于mTHPC0二氧化硅的纳米光药物的光 致发光激发光谱，表明激发光谱完全改变，导致与自由mTHPC相比，基于mTHPC@二氧化硅的 纳米光药物在红色吸收带的吸收增加约6倍；
[0032] 图4示出了实施例5中所述实验的结果：将纳米光药物的光降解性质与具有几乎 相同的初始荧光强度的自由二氢卟吩％进行比较。由于光敏作用期间产生的单线态氧，自 由& 6显示出非常快速的光漂白性质，而NPM即使在IOJ的照射后仍显示出完全不同的非 线性漂白特征，从而导致药物的光稳定性延长；
[0033] 图5示出了实施例6中所述实验的结果：在激光照射（405nm，30秒，左图）下，自 由二氢卟吩e6在癌细胞内快速光漂白的共聚焦显微图像，而在纳米光药物处理的细胞中， 即使在延长照射（360秒，右图）后仍然显示药物的光活性；
[0034] 图6示出了实施例7中所述实验的结果：(a)X_射线衍射，（b)光致发光 (Photoluminescence，PL)光谱，和（c)照片，表明ZnS:Mn掺杂的量子点的纳米光药物的焚 光发射；
[0035] 图7示出了实施例10中所述实验的结果：振动样品磁强计数据，表明Gd3+掺杂的 纳米光药物的顺磁性，与自由光药物（Ce6)的抗磁性相比，GcT掺杂的纳米光药物适合于磁 共振成像；
[0036] 图8示出了实施例10中所述实验的结果：参照水和自由Ce6，不同浓度的纳米光药 物（Nanophotomedicine，NPM)的磁共振虚拟图像；
[0037] 图9示出了实施例11中所述实验的结果：共聚焦显微图像，表明sst2受体+ve癌 细胞（K562)对肽结合的纳米光药物的高效的细胞内摄取；
[0038] 图10示出了实施例11中所述实验的结果：癌细胞的光动力学治疗数据，表明与相 同浓度的自由二氢卟吩e6和对照纳米颗粒相比，用纳米光药物处理K562细胞中细胞死亡 增加（低细胞存活率）。图10表明基于在654nm处的吸收，NPM的光动力学治疗效果更好。
【具体实施方式】
[0039] 定义
[0040] 本文中所用的术语"纳米颗粒"是指大小为约20~500nm、优选地50~200nm、最 优选地为约IOOnm的微晶或者原始颗粒。该纳米颗粒可以是有机或无机的纳米颗粒，包括 高分子纳米颗粒。该颗粒可制成干粉或液体分散体的形式。一般而言，具有较高附加值产 品形式的纳米颗粒，需要进一步处理以形成浆体、薄膜或者器件。在本发明中，用作器件是 可预见的。纳米颗粒可以是实心的或者多孔的，并且可以包括被一个或多个连续或准连续 的壳所包围的内核，或者可以包括单个整体的颗粒。核和壳都可以是有机、无机或者高分子 的。合适的用于制备纳米颗粒的纳米微粒材料是简单的金属氧化物，诸如氧化硅（SiO2)、氧 化钛（TiO2)、氧化铝（Al2O3)、氧化铁（Fe304、Fe2O3)、氧化锌（ZnO)、氧化铺（CeO2)和氧化错 (ZrO2)。混合氧化物也是合适的，诸如氧化铟锡（In2O3-SnO2或者IT0(Indium-TinO