一种产泡聚乳酸羟基乙酸泡腾药物及制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于药物化学领域，涉及一种治疗肿瘤的药物，具体来说是一种产泡聚乳酸羟基乙酸泡腾药物及制备方法和应用。
[0002]
【背景技术】
[0003]众所周知，癌症已成为当今社会威胁人类生命健康的巨大杀手。随着材料科学与纳米工程的发展，发展高疗效、低毒副作用的肿瘤诊疗方法，对提高人类的生活质量和发展国民经济等具有重要意义。高强度聚焦超声(High-1ntensity focused ultrasound,HIFU)治疗肿瘤是近年来兴起的一种肿瘤微/无创治疗方法，它利用超声波具有良好的方向性，穿透能力强等特点，通过一定方法将超声波聚焦于肿瘤靶点处，并以最小侵入或非侵入性方法的方式向组织中沉积声能。高强度声能量几乎被完全聚焦到病变组织处，并产生瞬间的高温高压，致使病变组织发生大量的物理、化学变化而坏死。自上世纪40年代被用于局部肿瘤治疗后，HIFU已成为一种临床上广泛使用的肿瘤治疗手段。相对于传统的手术治疗、化疗、放疗以及其他微无创治疗手段，HIFU治疗肿瘤所具有的操作简单、无辐射、无创、适形热消融、实时影像监控等技术特点顺应了当前高疗效、低毒副作用治疗肿瘤的发展要求，成为了医学科研界研究的热点。
[0004]目前，临床上多采用核磁共振成像(MRI)或超声成像(US)介导下实现肿瘤的HIFU消融。适用的治疗范围也从最初的胰腺癌发展到当前的肝癌、乳腺癌、骨肉瘤及子宫肌瘤等多种肿瘤。然而，HIFU在临床肿瘤治疗应用中的推广还需要解决下面两个重要问题。首先，精准的HIFU治疗需要利用先进的临床成像系统(如US、MR1、计算机断层扫描成像(CT)、正电子发射计算机断层显像(PET-CT)等)对肿瘤病灶进行定位;其次，在实际HIFU治疗中，超声波在传播过程中的能量降低使其难以消除深部病变组织。针对上述问题，除了进行高昂的仪器设备升级外，研究者开始开发各种各样的HIFU增效剂，以实现在较小的超声功率下，达到满意的肿瘤消融效果。在治疗中，HIFU治疗的空化效应是指HIFU的正负声压变换会产生强大的空化效应而形成大量气泡。这些气泡会吸收声能量，并振动、膨胀、破裂，而增加焦点组织的热量、对肿瘤组织造成更大的损伤。研究表明，微纳米生物材料能够改变组织的声学环境，增加超声能量在病变组织中的沉积，增加肿瘤的消融效果。
[0005]基于这一事实，从纳米技术的角度出发，研究者们将气泡或可以产生气泡的纳米材料通过表面靶向配体作用主动输运或者利用肿瘤组织部位血管增强的通透性(即EPR效应)被动富集到肿瘤组织内。在HIFU的刺激下，这些气泡与HIFU发生复杂反应而增加HIFU对肿瘤组织的消融效果。例如，声诺维(即注射用六氟化硫微泡)是一种已经商品化的超声造影剂。研究表明，除了作为临床超声造影剂外，声诺维还可以减少HIFU治疗子宫肌瘤时的超声能量，提高HIFU消融子宫肌瘤的效果。又如，以无机材料介孔二氧化硅为载体，通过真空灌注温敏性全氟戊烷，Shi等人设计了出了基于介孔二氧化硅的HIFU增效剂，在体外实验和动物实验中增强了 HIFU对肿瘤的消融效果。Zheng等人通过用磷脂装载氟碳化合物实现了肿瘤的超声成像和HIFU增效。然而，大部分注射的无机材料都被肝脏等器官捕捉;此夕卜，有机微泡的粒径较大(微米级别)，难以通过肿瘤的血管内皮间隙，导致在肿瘤内气泡的富集量很少。而且，温敏型全氟化合物热稳定性差，在材料的储存过程中气泡容易破裂，进一步的HIFU临床应用受到了很大的制约。
[0006]泡腾崩解剂通常是有机酸(如柠檬酸)和碳酸钠、碳酸氢钠组成的混合物;泡腾崩解剂放入水后会发生剧烈的复分解反应，产生大量二氧化碳。这种气泡的产生是一种瞬时的变化过程，无法直接应用于HIFU治疗。基于上述技术问题，设想可以通过一定的技术手段，将泡腾崩解剂束缚于肿瘤部位，并控制气泡的产生速度，以应用于HIFU治疗。聚乳酸羟基乙酸共聚物(poly(lactide-co-glycolide)，PLGA)是一种已经被美国食品与药物管理局(FDA)批准使用，具有良好的生物相容性和生物降解性的高分子聚合物。作为一种优良的生物医用材料，PLGA已被广泛地应用于可植入材料和组织工程用支架材料领域。PLGA具有一个显著的物理特性，即强疏水性。截止目前，尚没有文献报道通过控制泡腾的崩解、融化，利用其气泡增加HIFU对肿瘤的消融效果。
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【发明内容】
[0008]针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种产泡聚乳酸羟基乙酸泡腾药物及制备方法和应用，所述的这种产泡聚乳酸羟基乙酸泡腾药物及制备方法和应用解决了现有技术中采用高强度聚焦超声治疗肿瘤的效果不佳的技术问题。
[0009]本发明提供了一种产泡聚乳酸羟基乙酸泡腾药物，由聚乳酸-羟基乙酸、泡腾物、化疗药物和有机溶剂组成，所述的有机溶剂为1-甲基-2-吡咯烷酮或N，N-二甲基甲酰胺中的任一种;所述的聚乳酸-轻基乙酸在有机溶剂中的浓度为0.1 g /m L?1.0 g / m L;所述的泡腾物由有机酸和碱性物质组成，所述的有机酸的在有机溶剂中的浓度为0.lg/mL?0.5 g/mL，所述的碱性物质在有机溶剂中的的浓度为0.1 g/mL?0.5 g/mL，所述的有机酸为梓檬酸、酒石酸、枸橼酸、果酸、或者谷氨酸中的任一种;所述的碱性物质为碳酸钠、或者碳酸氢钠中的任一种;所述的化疗药物为盐酸阿霉素、紫杉醇、喜树碱、或者康普瑞汀中的任一种，所述的化疗药物的浓度在有机溶剂中的浓度为1-1 Omg/mL。
[0010]本发明提供了一种产泡聚乳酸羟基乙酸泡腾药物的制备方法，包括如下步骤:
1)将聚乳酸-羟基乙酸溶解于有机溶剂中，搅拌使聚乳酸-羟基乙酸完全溶解，所述的聚乳酸-羟基乙酸在有机溶剂中的浓度为0.lg/mL?1.0 g/mL;所述的有机溶剂为1-甲基-2-吡咯烷酮或N，N-二甲基甲酰胺中的任一种；
2)在搅拌下，将泡腾物和化疗药物均匀分散于步骤(I)所得的聚乳酸-羟基乙酸溶液中，得聚乳酸-羟基乙酸/泡腾/化疗药物溶液;所述的泡腾物由有机酸和碱性物质组成，分散后，所述的有机酸的浓度为0.1 g/mL?0.5 g/mL，所述的碱性物质的浓度为0.1 g/mL?0.5g/mL，所述的有机酸为柠檬酸、酒石酸、枸橼酸、果酸、或者谷氨酸中的任一种;所述的碱性物质为碳酸钠、或者碳酸氢钠中的任一种;所述的化疗药物为盐酸阿霉素、紫杉醇、喜树碱、或者康普瑞汀中的任一种，分散后，所述的化疗药物的浓度为1-lOmg/mL。
[0011]进一步的，所述的聚乳酸-羟基乙酸的分子量为1000?10000道尔顿，其中，单体乳酸和羟基乙酸的摩尔比为10:90?90:10。
[0012]进一步的，步骤(I)中所述的搅拌为磁力搅拌，其速率为50-200r/min，时间为30分钟-12小时。
[0013]本发明还提供了一种产泡聚乳酸羟基乙酸泡腾药物支架材料的制备方法，包括如下步骤:
1)将聚乳酸-羟基乙酸溶解于有机溶剂中，搅拌使PLGA完全溶解，所述的聚乳酸-羟基乙酸在有机溶剂中的浓度为0.lg/mL?1.0 g/mL;所述的有机溶剂为1-甲基-2-吡咯烷酮或N，N-二甲基甲酰胺中的任一种；
2)在搅拌下，将泡腾物和化疗药物均匀分散于步骤(I)所得的PLGA溶液中，得聚乳酸-羟基乙酸/泡腾/化疗药物溶液;所述的泡腾物由有机酸和碱性物质组成，分散后，所述的有机酸的浓度为0.lg/mL?0.5 8/1^，所述的碳酸氢钠的浓度为0.]^/111]^?0.5 g/mL，所述的有机酸为柠檬酸、酒石酸、枸橼酸、果酸、或者谷氨酸中的任一种;所述的碱性物质为碳酸钠、或者碳酸氢钠中的任一种;所述的化疗药物为盐酸阿霉素、紫杉醇、喜树碱、或者康普瑞汀中的任一种，分散后，所述的化疗药物的浓度为1-1 Omg/mL ；
3)将该聚乳酸-羟基乙酸/泡腾/化疗药物溶液加入水中，所述的聚乳酸-羟基乙酸/泡腾/化疗药物溶液和水的体积比为I: 10~30，形成产泡聚乳酸羟基乙酸泡腾药物支架材料。
[0014]本发明还提供了上述的一种产泡聚乳酸羟基乙酸泡腾药物在制备治疗肿瘤药物中的应用。
[0015]本发明还提供了通过的方法获得的一种产泡聚乳酸羟基乙酸泡腾药物支架材料在制备治疗肿瘤药物中的应用。
[0016]本发明将泡腾崩解剂、PLGA和抗肿瘤药物溶解于NMP溶剂中，得泡腾崩解剂、PLGA和化疗药物分散液体。注射所得分散液体至肿瘤内，在与肿瘤内水分子接触后，PLGA因疏水而蜷缩，泡腾崩解剂和化疗药物被束缚于所形成的PLGA支架中，形成PLGA/泡腾(PT)/药物支架。在无HIFU刺激时，疏水的PLGA阻止了泡腾崩解剂和药物与水分子的接触，因而无气泡产生，药物释放缓慢;在HIFU刺激下，PLGA分子间隙瞬时增大，水分子与泡腾崩解剂和药物接触，产生气泡;束缚于支架内的药物也可被释放出来。产生的气泡可以增强肿瘤的HIFU治疗效果，而释放的药物可以杀死肿瘤。因此，该支架材料兼具气泡的HIFU增效效果和化疗药物的化疗治疗肿瘤的功效;且气泡稳定性高、气泡和药物利用率高，避免了对正常组织和脏器的损伤，有效地弥补了静脉注射微泡或产泡材料和化疗药物的不足，具有重要的临床转化意义。
[0017]通过实验证明注射PLGA/Dox并施加同等强度和时间的HIFU组、注射PLGA/PT并施加同等强度和时间的HIFU组、注射PLGA并施加同等强度和时间的HIFU组的肿瘤生长均受到抑制，但程度较低，抑制顺序:
照组。这一实验结果表明PLGA/PT/药物支架可以增强HIFU消融的效果，实现HIUF治疗和化疗联合治疗。
[0018]本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明工艺简单，所得药物和支架具有良好的血液相容性和生物相容性，可以实现对肿瘤的化疗治疗，并增强HIFU对肿瘤的消融效果，在肿瘤治疗等领域具有广阔的应用前景。而且所用PLGA和泡腾崩解剂成本低，药物利用率高，原料易得。
【附图说明】
[0019]图l、(a)PLGA/PT/化疗药物支架FESEM图片(泡腾崩解剂:柠檬酸+碳酸氢钠;化疗药物:0(?);(13迚11^/?1'(左)和?11^/?171)(?(右)分散体系的数码照片，溶剂为匪？;((3)标准I mL注射器中的PLGA/PT/Dox; (d)空气中悬挂于标准I mL注射器针尖的PLGA/PT/Dox; (e)蒸馏水中泡腾崩解剂剧烈反应的照片；(f)蒸馏水中PLGA/PT/Dox形成支架。
[0020]图2、HIFU 刺激前的(a)PLGA、(c)PLGA/PT/Dox 和刺激后的(b)PLGA、(d)PLGA/PT/Dox照片；(e)PLGA/PT/Dox支架在不同条件下的DOX释放曲线。
[0021]图3、不同方法治疗后肿瘤体积随时间的变化曲线。
[0022I图4、(a)治疗后荷瘤兔的体重变化；(b)-(d)治疗I周后不同组的肿瘤照片:(b)对照组、(c)PLGA/PT+HIFU 和(d)PLGA/PT/Dox+HIFU。
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