一种光动力治疗深部肿瘤靶向纳米光敏剂及其制备方法

一种光动力治疗深部肿瘤靶向纳米光敏剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生物靶向纳米医药技术领域，具体是一种光动力治疗深部肿瘤的靶向纳米光敏剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]我国是肿瘤疾病多发的国家之一，世界上大约四分之一的癌症死亡病例出现在中国。人身深部肿瘤，如原发性细胞性肝癌(HCC)在我国位居高死亡率肿瘤第二，我国大多数HCC患者具有乙肝和肝硬化背景，起病隐匿，早期症状多不明显，早期检出率低、手术切缘难界定、术后复发率高、化疗及术后化疗靶向性不强且毒性大。所以，深部肿瘤治疗靶向性的提高，微创治疗降低皮肤光毒性，防止术后转移与复发是临床急需解决的关键性难题。
[0003]光动力疗法(Photodynamic Therapy, PDT)在二十世纪八十年代初就已经被称为“有前景的新型癌症治疗模式”。这可以部分归功于PDT这一有吸引力的概念——三种治疗成份的结合:光敏药物、光和氧。三者本身都是相对无害的，但是三者结合就会产生具有细胞毒性的单线态氧(活性氧)对肿瘤进行杀伤且不产生抗药性。因而，PDT效率在很大程度上取决于单态氧等活性氧的产生效率。光只有传输到光敏剂上才能激活氧分子产生PDTo临床上许多肿瘤无法进行光动力治疗。其原因之一是PDT常用的激发光(紫外、可见或800nm以内的近红外光，800nm及以上波长的近红外光能量过低无法激发光敏剂产生单线态的氧)对人体组织的穿透能力太弱，只能用于浅表性肿瘤的治疗。第二，常用的激发光源是线性激光光源，因激光光源成本贵、功率小、辐射面积过窄，间歇式发光，难以同时大面积、多方位、快速清除残存瘤细胞，所以激光为光源的光动力治疗只能对瘤腔及扩散区域实施逐行扫描式的清除，难免遗漏，因为肿瘤细胞会随着血液或淋巴液迀移。
[0004]常用的光敏剂因为易被日光中可见光、近红外光所激发，因此具有皮肤光毒性。皮肤光毒性反应是PDT最常见的并发症之一。静脉注射卟啉类光敏剂后，一般静脉注射的患者，注射后30天内均可出现皮肤光敏反应。此外，现有上转换稀士靶向纳米材料、二氧化钛靶向纳米材料都有较强的毒副作用。
[0005]为了解决普通光的穿透能力弱的问题，人们主要集中力量发展穿透能力较强的近红外光敏剂，如上转化靶向纳米粒。但是能发生光动力治疗的近红外光波长不能超过800nm。超过800nm低于比喻980nm只适用焚光影像而不能用于光动力治疗。
[0006]2014年美国德克萨斯大学(阿灵顿)陈伟教授小组在实验过程中偶然发现铜的半胱胺配合物在X线激发下，能够产生强的荧光并且对肿瘤具有光动力治疗作用。他们对该配合物进行了结构表征、光学性质测定、毒性检测及对前列腺癌的光动力治疗作用。结果表明它的毒副作用很小，在X线激发下能有效清除前列腺肿瘤细胞，但是半胱胺铜配合物水溶性差，颗粒大，细胞内吞时间长，需要24小时及以上。2014年起陆续有X线激发光动力治疗的报道，如有稀土发光材料为内核(SrA1204:Eu2)，介孔硅为外壳的 X 线激光动力治疗研究(Hongmin Chen 等 Nano Letters, 2015, 15 (4), pp 2249 -2256)，Slavka Kascakova等人用金丝桃素和稀土镧系发光材料为X线激发光敏剂(Nanoresearch, 2015,8(7):2373-2379)，F.Rossi等人用P卜啉偶联碳化娃、氧化娃革El向纳米线为X 线光敏剂(Scientific Repaorts, 2015, do1:10.1038/sr印07606)，该方法要么有重多属元素内核，要么无法代谢掉的碳化硅内核。因此需要发明水溶性好、生物兼性好、无毒副作用的深部肿瘤X激发光敏剂。
[0007]我国是丝绸大国，每年生产约15万吨生丝，广西蚕茧生产已连续多年位居全国第一，生丝产量占全国的23%。将蚕茧抽出蚕丝的工艺概称繅丝，一般的做法是将蚕茧放在热碱水中进行煮茧，抽丝，卷绕于丝筐上。在煮茧和精炼过程中产生的繅丝废水中含有大量的丝胶蛋白和氨基酸。目前，繅丝废水中的丝胶蛋白几乎不回收，基本是作为废液全部排出，由于排放污水中蛋白质含量过高，流入河道将会大量消耗水中的溶解氧，使水体丧失自净能力，既浪费大量宝贵的可溶性丝胶蛋白资源，又导致排污废水C0D值(化学需氧量)超标，造成环境污染。
[0008]蚕蛹是蚕茧抽丝后剩下的副产品，由于缺乏深加工技术，大量蚕蛹基本上都用作饲料和肥料，甚至被白白浪费，资源利用率和附加值低。其实，蚕蛹是很宝贵的资源，研究发现，在蚕蛹中，含有25-29 %的蚕蛹油，以及51-59 %的蛋白质，因此，蚕蛹的综合利用大有可为。
[0009]本发明提供了一种光动力治疗深部肿瘤靶向纳米光敏剂，利用人血清蛋白，牛血清蛋白，繅丝煮茧废水或蚕蛹水解后的可溶性蛋白质、多肽或氨基酸为原料，与可溶性铜盐水溶液反应，得到平均直径< lOOnm的铜蛋白质靶向纳米光敏剂、铜多肽靶向纳米光敏剂，或铜氨基酸靶向纳米光敏剂。利用临床现有的X线设备耦合X线激发靶向纳米光敏剂，对不适合手术的临床各期肿瘤患者实施低剂量照射，就可清除实体瘤或肿瘤细胞，可解决现有可见光、近红外光对组织穿透性差的技术难题，是一种市场潜力巨大的新技术。

【发明内容】

[0010]本发明的目的提供了一种光动力治疗深部肿瘤靶向纳米光敏剂及其制备方法，利用人血清蛋白，牛血清蛋白，繅丝煮茧废水或蚕蛹水解后的可溶性蛋白质、多肽或氨基酸为原料，与可溶性铜盐水溶液反应，得到平均直径< 100nm的铜蛋白质靶向纳米光敏剂或铜氨基酸靶向纳米光敏剂。此靶向纳米光敏剂在低剂量X线激发下能够产生强的荧光并且对肿瘤具有光动力治疗作用。该靶向纳米光敏剂粒径小，水溶性好，毒副作用小，易被深部肿瘤细胞内吞。同时该靶向纳米光敏剂的激发光源为X射线，避免了近红外光穿透能力弱的问题，治疗效率高。利用临床上现有的X光设备，低剂量照射靶向纳米光敏剂可产生活性氧，产生光动力作用，可解决现有光动力治疗无法对深部肿瘤进行光动力治疗、皮肤光毒性的难题，反应条件温和，可工业化制造，节能环保，能促进蚕桑产业链向高附加值产业方向发展。
[0011]本发明是这样实现的:
[0012]—种光动力治疗深部肿瘤靶向纳米光敏剂，其特征是:利用蛋白质、多肽或氨基酸为原料，分别与铜盐水溶液反应，分别得到平均直径< 100nm的铜蛋白质靶向纳米光敏剂、铜多肽革G向纳米光敏剂或铜氨基酸革G向纳米光敏剂；
[0013]所述铜蛋白质靶向纳米光敏剂的结构式为:蛋白质是种多官能团折叠成的高分子螯合结构，蛋白质是人血清白蛋白(HSA)、牛血清蛋白(BSA)或蚕丝水解成的可溶性蛋白；所述人血清白蛋白为以单链多肽包含585个氨基酸，每个血清白蛋白可与多个一价的铜离子可形成螯合物，其中至少每两个巯基与一个一价的铜结合:HAS (Cu (I)) x，其中X为几个到数十个不同X数的铜蛋白质靶向纳米光敏剂；
[0014]所述铜多肽靶向纳米光敏剂含巯基的多肽，所述多肽以两个谷胱甘肽(GSH)与一个一价的铜结合为配合物，其分子式是:Cu(I) (GSH)2;
[0015]所述铜氨基酸靶向纳米光敏剂含氨基酸，所述氨基酸以两个半胱氨酸(Cys)与一个一价的铜形成配合物，分子式为:Cu(I) (Cys)2。
[0016]所述的铜蛋白质革El向纳米光敏剂、铜多肽革E1向纳米光敏剂或铜氨基酸革G向纳米光敏剂主要经过溶解、合成反应、还原脱色、除杂干燥工序；其主要操作步骤是:
[0017](1)溶解:将原料加入纯净水中溶解，室温搅拌至原料全部溶解，用酸碱调节剂调节pH至弱碱性，得到原料溶液；
[0018](2)合成反应:向步骤(1)中加入可溶性铜盐，室温搅拌，当反应溶液呈现蓝色继续搅拌5-10分钟，得到铜配合物中间体溶液；
[0019](3)还原脱色:向步骤(2)的铜配合物中间体溶液，加入还原剂还原，得到无色的铜配合物溶液；
[0020](4)交联反应:根据靶向肿瘤组织或肿瘤细胞的需要，加入交联剂和靶向剂，室温搅拌4小时以上，得到交联铜革E1向纳米光敏剂；
[0021](5)除杂干燥:将步骤(3)或(4)的铜配合物溶液过滤，经超声雾化靶向纳米化的干燥装置进行超声雾化干燥，得到粒子直径< lOOnm的铜靶向纳米光敏剂；所述过滤按常规过滤、超滤、纳滤中一种以上。
[0022]所述原料包括蛋白质，主要有人血清白蛋白、牛血清蛋白、香丝水解蛋白、大?蛋白、鸡蛋清蛋白，多肽主要有谷胱甘肽、谷胱甘肽、及含巯基的多肽；
[0023]所述氨基酸主要有半胱氨酸、胱氨酸、乙酰半胱氨酸；
[0024]所述溶解的原料与纯水的重量比1 一 5: 100 ；
[0025]所述酸碱调节剂为稀盐酸、稀硫酸、稀醋酸、稀柠蒙酸，稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钾溶液、稀氨水。
[0026]所述合成反应的原料与铜离子的重量比=100: 1-25 ；
[0027]所述可溶性铜盐主要为二氯化铜、硫酸铜、硝酸铜；
[0028]所述还原剂主要是:抗坏血酸、萄葡糖、果糖、山梨酸、山梨酸钾中一种以上；还原剂的用量与铜离子的物质的用量相等。
[0029]步骤(4)所述交联剂为生物交联剂，主要是从桅子、油橄榄叶、忍冬茎叶、女贞子、白花蛇舌草植物提取的天然环烯醚萜苷