内嵌放射性金属富勒烯衍生物及其制备方法与在肿瘤诊疗中的应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种内嵌放射性金属富勒烯衍生物及其制备方法与在肿瘤诊疗中的 应用，属于放射性诊疗一体化试剂的制备及应用领域。
【背景技术】
[0002] 近年来癌症的发病率和死亡率均呈上升趋势，已成为仅次于心血管类疾病的人类 健康第二大杀手，严重地威胁着人类生命和经济社会的发展。到目前为止，尚没有有效地肿 瘤诊断与治疗试剂，寻找新型有效的癌症的诊治疗方法尤为迫切。在肿瘤的诊断方面，放 射性成像技术（PET，SPECT)以其高度的灵敏性以及较强的组织穿透能力（Y射线）受到人 们的广泛重视，同时，应用放射性同位素衰变所产生的a射线、0射线对肿瘤进行杀伤的 放疗方法也得到了广泛的探索。衰变过程中同时放射a射线射线）和 Y射线的放射 性同位素是一种集肿瘤的诊断与治疗于一体的理想材料。放射性同位素Lu-177、Ho-166、 Gd-157、Sm-153既可以产生Y射线又可以产生P射线，其Y射线能量较低，对生物体的 损伤比较小，可以用作Y射线示踪与成像试剂，而且P射线能量适中，可以用作肿瘤的放 射性治疗试剂。并且，他们的半衰期合理，既能满足材料制备纯化所需的时间，又属于较短 半衰期的范畴，便于放射性废料的处理，因此在医学应用和研究领域具有广阔的前景。到目 前为止，已经开发出一系列能够络合 mLu3+、166H〇3+、 157Gd3+、153Sm3+的有机配合物药物，在肿瘤 的诊疗方面取得了良好的效果。然而，由于有机配合物在生理条件下存在一定的不稳定性， 尤其是在放射性核素衰变时更容易解离，使 177Lu3+、166H〇3+、 157Gd3+、153Sm3+裸离子游离到体内， 可能造成严重的后果，因此设计更加安全可靠的放射性同位素载体有着非常重要的意义。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种内嵌放射性金属富勒烯衍生物及其制备方法与在肿瘤 诊疗中的应用，本发明利用靶向性生物分子（PEG)对内嵌放射性金属富勒烯进行水溶性修 饰，得到了具有高肿瘤靶向性的集肿瘤诊断与放射性治疗于一体的试剂。
[0004] 本发明首先提供了内嵌放射性金属富勒烯衍生物的制备方法，包括如下步骤：
[0005] (1)内嵌放射性金属富勒烯依次经加成反应和水解反应得到表面带有羧基、羟基 或氨基的内嵌放射性金属富勒烯衍生化分子；
[0006] (2)所述内嵌放射性金属富勒烯衍生化分子与端基为氨基、羟基或羧基的聚乙二 醇进行反应，即得所述内嵌放射性金属富勒烯衍生物；
[0007] 所述内嵌放射性金属富勒烯衍生化分子与所述聚乙二醇之间发生如下1)_4)中任 一种反应：
[0008] 1)表面带有氨基的所述内嵌放射性金属富勒烯衍生化分子与端基为羧基的所述 聚乙二醇发生酰胺化反应；
[0009] 2)表面带有羟基的所述内嵌放射性金属富勒烯衍生化分子与端基为羧基的所述 聚乙二醇发生酯化反应；
[0010] 3)表面带有羧基的所述内嵌放射性金属富勒烯衍生化分子与端基为氨基的所述 聚乙二醇发生酰胺化反应；
[0011] 4)表面带有羧基的所述内嵌放射性金属富勒烯衍生化分子与端基为羟基的所述 聚乙二醇发生酯化反应。
[0012] 上述的制备方法中，所述内嵌放射性金属富勒烯的内核具体可为放射性金属原子 团簇或金属原子；
[0013] 所述放射性金属原子团簇具体可为mLuxLu (3_x)N、166H〇xH〇 (3_x)N、157GdxGd (3_X)N或 153SmxSm (3-x)N, I ^x^ 3 ；
[0014] 所述金属原子具体可为mLu、166Ho、 157Gd或153Sm ;
[0015] 壳层可为C8。或C82。
[0016] 上述的制备方法中，步骤（1)中，所述加成反应具体可为富勒烯Proto反应（[2+3] 环加成反应）或bingel反应；
[0017]所述富勒烯proto反应指的是：氨基酸与醛反应经脱羧和失水而制得亚胺叶立 德，通过1，3-偶极环加成而与富勒烯碳笼形成五元环稳定结构。
[0018] 所述Bingel反应指的是：富勒烯与溴代丙二酸酯在碱(如氢化钠、DBU)存在下加 成为单一的6-6闭环产物的反应。
[0019] 上述的制备方法中，步骤（1)中，所述加成反应需要在无水无氧的条件下进行；
[0020] 所述水解反应具体可在浓盐酸和冰醋酸存在的条件下进行，所述浓盐酸的加入量 可为：每mL反应体系中加入0. 1~0. 2mL所述浓盐酸，如加入0. 15mL浓盐酸；
[0021] 所述冰醋酸的加入量可为：每mL反应体系中加入0. 3~0. 6mL所述冰醋酸，如加 入0. 4mL冰醋酸；
[0022] 所述反应体系为所述内嵌放射性金属富勒烯的加成产物与所述水解反应的溶剂 的总和；
[0023] 所述水解反应的温度可为110~120°C，时间可为30~40小时，具体可在120°C 的条件下反应36小时。
[0024] 上述的制备方法中，步骤（1)中，所述内嵌放射性金属富勒烯与式I所示甲基腙进 行bingel反应；
[0025]
[0026] 式I中，Ts表示对甲苯磺酰基。
[0027] 上述的制备方法中，步骤（2)中，所述内嵌放射性金属富勒烯衍生化分子与端基为 氨基的聚乙二醇进行酰胺化反应，如单氨基PEG5000。
[0028] 上述的制备方法中，步骤（2)中，所述内嵌放射性金属富勒烯衍生化分子与所述端 基为氨基、羟基或羧基的聚乙二醇的摩尔比可为1 :10~30,如1 :20 ;
[0029] 所述反应的时间可为24~48小时，反应温度可为100~120°C，具体可在120°C 下反应24小时。
[0030] 本发明方法还包括对所述内嵌放射性金属富勒烯衍生物进行纯化的步骤，如萃 取、透析除盐或寸排阻色谱法。
[0031] 本发明进一步提供了由上述方法制备得到的内嵌放射性金属富勒烯衍生物。
[0032] 本发明提供的内嵌放射性金属富勒烯衍生物可用于制备肿瘤靶向造影剂或肿瘤 放射性治疗药物。
[0033] 更进一步地，本发明提供了一种肿瘤靶向造影剂或肿瘤放射性治疗药物，其活性 成分为本发明提供的上述内嵌放射性金属富勒烯衍生物。
[0034] 本发明所使用的原料内嵌放射性金属富勒烯，是利用富勒烯的碳笼能够包覆金属 原子或原子团簇的特性，将放射性Lu-177、H〇-166、Gd-157或Sm-153内嵌于富勒烯碳笼中， 这种结构一方面可以保证放射性同位素的诊断治疗一体化的特性，另一方面，由于碳笼的 屏蔽作用，使放射性金属同位素原子或原子团簇不能够释放到碳笼意外，最大限度地保证 了生物体的安全性。再者，本发明通过聚乙二醇（PEG)分子对富勒烯碳笼的修饰，增加了材 料的生物相容性和在生物体血液中代谢的时间，改善了材料在生物活体内的代谢分布。本 发明提供的制备方法简单快速，材料稳定且生物相容性好，对肿瘤组织具有高度的靶向性， 作为一种靶向于肿瘤的诊疗一体化试剂具有良好的实用前景。
[0035] 本发明提供了一种新型的集肿瘤诊断与治疗于一体的内嵌放射性金属富勒烯衍 生物试剂，通过具有靶向性的生物分子对内嵌放射性金属富勒烯进行水溶性共价修饰，改 善了内嵌放射性金属富勒烯的生物相容性，并且保持了富勒烯碳笼结构的稳定性。更为重 要的是，该试剂可以高效富集在肿瘤组织中。荷肉瘤小鼠模型代谢实验结果表明，该试剂在 生物体内具有较长的血液循环时间，合理的组织器官分布特性，以及优异的肿瘤靶向性能。 该试剂具有集肿瘤诊断与治疗于一身，制备方法简单快速，生物相容性好，在肿瘤组织高度 富集的特性。同时，内嵌的放射性金属可以用于肿瘤的P射线治疗和中子治疗，其作为一 种新型的肿瘤诊断与放射性治疗药物具有良好的应用前景。
【附图说明】
[0036]图 1 为实施例 1 制备 177LuxLu Aj0NIgC8ci-PCBPEG 的流程图。
[0037] 图2为中间反应产物177LuxLu (3_x)NOC8ci-PCBM的高效液相色谱分离图。
[0038] 图3为中间产物mLuxLu (3_X)N@C8(|-PCBM的基质辅助激光电离飞行时间质谱(正离 子)，峰值为1690. 25。
[0039] 图4为中间产物mLuxLu (3_X)N@C8(|-PCBA的基质辅助激光电离飞行时间质谱(正离 子)，峰值为1675. 85。
[0040]图 5 为 177LuxLu (3_x)NIgC8ci-PCBPEG 水溶液与 177LuxLu (3_x)NOC8ci-PCBM 甲苯溶液及 177LuxLu (3_x)N@C8(i甲苯溶液的光学照片。
[0041]图 6 为 177LuxLu (3_x)NIgC8ci-PCBPEG 水溶液与 177LuxLu (3_x)NOC8ci-PCBM 甲苯溶液及 177LuxLu (3_X)N@C8Q甲苯溶液的紫外-可见光谱图。
[0042] 图7为mLuxLu(3_x)NlgC8ci-PCBPEG在水中的粒径分布图与（7(a))与ZETA电势图 (7 (a))。
[0043] 图8为实施例2中单位质量肿瘤组织与肌肉组织的放射性活度之比随时间的变化 曲线。
【具体实施方式】
[0044] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0045] 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0046] 本发明实