双重靶向兼具pH敏感的抗肿瘤药物载体材料及制备和应用的制作方法

专利名称：双重靶向兼具pH敏感的抗肿瘤药物载体材料及制备和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种双重靶向兼具PH敏感的抗肿瘤药物载体材料及制备和应用，具 体说是基于多功能单层氧化石墨的具有基于磁场靶向和肿瘤细胞表面叶酸受体的分子靶 向兼具PH敏感的可控释放性能的新型药物载体材料及其制备方法和应用，属于医药技术 领域。
背景技术：
自从2004年单层石墨(Graphene)被成功发现，由于它具有理想的平面二维结构， 能够穿透细胞膜并且能够促进细胞对小分子和大分子等的吸收，因而为生物分子包括基 因、药物等的各种传递以及细胞内示踪等提供了许多新的机会。这种纳米材料的好处之一 是经过氧化后，由于其表面具有大量的亲水基团，如羟基、羧基、环氧基等，而在水中具有极 好的分散性。而且它具有很好的生物相容性，并且没有显示细胞毒性，这使得单层氧化石墨 成为理想的药物载体材料。尽管现在的一些药物载体具有很多优异的特性，如能增加药物的溶解性，可以缓 释、控释药物，然而由于它们有限的药物负载量和较低的可功能化程度，大大限制了药物被 靶向输送到肿瘤组织和在肿瘤细胞中释放的效率，而且药物在一些正常组织的蓄积导致严 重的副效应极大的限制了临床应用。所以研究药物的高效输送体系以及增强肿瘤细胞的特 异性吸收并同时实现药物的可控释放具有重要的应用意义。一种常见的实现药物靶向输送 的方法是在药物载体上连接能够与肿瘤细胞表面的某些特定分子相互作用的特异性配体， 这些靶向配体一般包括叶酸、多肽、铁传递蛋白、多糖和单克隆抗体等。然而药物传递体系 在与肿瘤细胞表面特异性配体识别前，需要首先直接到达肿瘤组织部位，这样就需要增加 一个外部的靶向策略，如在外加磁场的作用下，将药物有效的驱动到肿瘤组织中。此前，磁 性纳米药物载体已经得到了广泛研究。很多研究者已经制备了具有各种结构的磁性四氧化 三铁粒子，或将其包裹在二氧化硅、聚合物和脂质体等中实现靶向传递。此外，由于纳米载 药体系一般是通过包吞作用进入肿瘤细胞内部，而载药体系首先在血液传递过程中是处于 PH = 7. 4的生理环境下，在到达肿瘤细胞内部时是处于pH = 5. 0左右的溶媒体中，所以为 了避免药物在血液输送过程中释放导致其它正常组织的副作用以及提高药物在肿瘤细胞 内的释放效率，药物释放的PH敏感性也是非常重要的。由于单层石墨的单原子厚度和二维的平面结构使其具有极大的比表面积，同时具 有可多重修饰的表面化学结构，使其成为能够同时实现高效负载、多重靶向输送和智能可 控释放的理想药物载体材料。然而它在药物的靶向输送方面的研究应用还比较少，只有两 三个实验室报道了研究结果。如Dai Hongjie等人的研究证明了功能化的单层石墨具有 生物相容性，而没有明显的生物毒性，并且用其作为水溶性和非水溶性抗肿瘤药物的靶向 载体(J. Am. Chem. Soc. 2008,130,10876. Nano Res.，2008，1，203)。我们前面的研究工作 (J. Phys. Chem. C 2008，112，17554.)也证明了单层氧化石墨可以高效负载抗肿瘤药物盐酸阿霉素(负载量可达2. 35mg/mg)，并可在不同pH值下得到可控释放。Zhang zhijun等人 制备了叶酸修饰的磺化单层氧化石墨并用其实现两种混合抗肿瘤药物的可控负载和靶向 输送(small 2010,6,537.)。中国专利CN 200810154299.0公开了一种单层氧化石墨与磁性四氧化三铁纳米 粒子复合杂化材料及其制备方法和应用。它是以单层氧化石墨材料和二价、三价铁盐混 合物为原料通过化学沉积方法制备而成，制备方法是单层氧化石墨在氢氧化钠水溶液中分 散，得到具有羧酸钠盐的单层氧化石墨，然后与二价、三价铁盐混合物在氮气保护下进行离 子交换，除去过量铁盐后，用氢氧化钠溶液沉淀，得到固体产物，分离干燥得超顺磁性单层 氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化材料。该材料负载药物，得到具有PH响应的磁性 能的高效可控靶向药物载体。然而已有的研究大多都只能达到一种靶向输送，因而，在此我们制备了一种基于 多功能化单层氧化石墨的具有双重靶向传输功能兼具PH可控释放性能的药物载体材料。

发明内容
本发明的目的是提供一种双重靶向兼具pH敏感的抗肿瘤药物载体材料及制备和 应用，它是基于单层氧化石墨的具有基于磁场靶向和肿瘤细胞表面叶酸受体的分子靶向兼 具PH敏感的可控释放功能制备的新型药物载体材料。利用单层氧化石墨的结构特点，首先 与四氧化三铁磁性纳米粒子复合，制成一种超顺磁单层氧化石墨与四氧化三铁纳米复合杂 化材料。然后通过偶联剂在四氧化三铁纳米粒子表面连接能够与肿瘤细胞表面的叶酸受体 相互作用的叶酸分子。由于单层氧化石墨经过这样的功能化后仍然含有大量羧基，所以对 药物的释放具有较好的PH敏感性。用该药物载体材料负载各种芳香性抗肿瘤药物，均得到 较高负载量，体外释放显示了较好的PH可控释放性能，并对叶酸受体表达较高的肿瘤细胞 具有较好的靶向性和杀伤性。本发明材料具有超顺磁性，具有肿瘤细胞靶向性，作为高效纳 米药物载体能够负载大量抗肿瘤药物，可用于实现可控的药物多重靶向输送。本发明提供的一种双重靶向兼具pH敏感的抗肿瘤药物载体材料是负载叶酸的单 层氧化石墨材料与四氧化三铁纳米粒子复合杂化材料，叶酸的负载量为5 50wt%。四氧化三铁纳米粒子在单层氧化石墨上的复合量为10 40wt% ；饱和磁通量为 1 50emu/go所述的单层氧化石墨是指分子骨架由六边形晶格排列的单层石墨原子组成，且经 过功能化而得到的含有含氧基团(羧基、羟基、环氧基和羰基)的二维平面材料，其厚度分 布在0. 3nm到2nm之间，大小分布在IOnm2到400 μ m2之间。该材料可采用机械剥离法、晶 体外延生长法及化学氧化等方法制备。该单层氧化石墨材料能很好的分散到水溶液中。本发明提供的一种双重靶向兼具pH敏感的抗肿瘤药物载体材料的制备方法包括 的步骤如下1)超顺磁单层氧化石墨与四氧化三铁纳米粒子复合杂化材料的制备将单层氧 化石墨超声分散于氢氧化钠溶液中，搅拌12-48小时，然后进行透析，以蒸馏水为透析液， 搅拌，直至透析液呈中性，除去过量的氢氧化钠，得到含有羧酸钠盐的单层氧化石墨溶液。2)在氮气保护下，按计量将含有羧酸钠盐的单层氧化石墨的水溶液与二价(四水 合二氯化铁)和三价铁盐(六水合三氯化铁)水溶液混合均勻，搅拌12小时，然后通过离心、超声分散(水浴超声60W，2分钟)，水洗，除去过量的铁盐。3)将单层氧化石墨的铁盐重新分散在水溶液中，加入氢氧化钠溶液，搅拌下60 70°C下反应2-4小时，反应结束后固体产品经离心洗涤，水洗至中性，得到单层氧化石墨和 四氧化三铁纳米粒子复合杂化材料。所述的单层氧化石墨、四水合二氯化铁和六水合三氯 化铁的质量比为1 0.4-1.8 10-60。单层氧化石墨材料的制备过程可参考(ACSNano，2008，2，463-470)。4)通过偶联剂连接叶酸分子上述的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合 杂化物分散在乙醇和水的混合溶剂中，加入偶联剂，室温搅拌2天，产物用乙醇彻底离心洗 涤，得到氨基修饰的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物。5)将叶酸和脱水剂混溶于N，N_二甲基甲酰胺中，超声1小时使其充分反应，离心， 将上清液加入到上述氨基修饰的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物中，机械 搅拌12小时。反应结束后离心，水洗三次以上。或者先制备叶酸活性酯，再与氨基修饰的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂 化物反应，即将叶酸溶解于含有三乙胺的二甲基亚砜中，加入脱水剂反应24小时，所得反 应混合物倒入乙醚和乙醇的混合溶剂，析出沉淀，乙醚洗涤，干燥，得到叶酸活性酯，再与氨 基修饰的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物在含有三乙胺的二甲基亚砜中 反应24小时，产物用二甲基亚砜中和水分别彻底洗涤。所述的单层氧化石墨和偶联剂的质量比为1 0.01-1.00。所述的叶酸和脱水剂的比例为1 0.1 10。所述的修饰的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物和叶酸活性酯的 比例为1 1 1000。所述的偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷或带有活性氨 基的其它硅烷。M 白勺月兑 7jC ^lJ 为 l-ethyl-3(3-dimethy amino-propyl) carbodiimide (EDC) 及其盐酸盐，l，3-dicyclohexylcarbodi-imide (DCC)及其盐酸盐，1， 3-diisopropylcarbodi-imide (DIC)及其盐酸盐，1，3-dihexylcarbodi-imide (DHC)及其 盐酸盐，N-hydroxy succinimide (NHS)及其钠盐，N-hydroxysulfosuccinimide (sulfo-NH S)及其钠盐，1-hydroxybenzotriazole hydrate (HOBt)中的一种或多种。本发明提供的一种双重靶向兼具pH敏感的抗肿瘤药物是以负载叶酸的单层氧 化石墨材料与四氧化三铁纳米粒子复合杂化材料为载体，负载抗肿瘤药物制成，负载量为 0. 05 1. 0mg/mg。所述的药物是指具有水溶性的各种药物，优选的有具有共轭体系的药 物，如(盐酸)阿霉素及其衍生物类药物、(盐酸)道诺霉素、(盐酸)米托蒽醌、甲氨喋呤、 (硫酸)长春碱及其衍生物类药物、(盐酸)羟基喜树碱、(盐酸)阿糖胞苷、5-氟尿嘧啶等 中的一种或两种等。本发明提供的一种双重靶向兼具pH敏感的抗肿瘤药物的制备方法是将多功能 化的单层氧化石墨为双重靶向兼具PH可控释放性能的药物载体材料分散在水中与具有共 轭体系的药物混合，超声分散0. 5小时，继续搅拌8-16小时，然后固体产品经离心洗涤，得 到负载有抗肿瘤药物的多功能化单层氧化石墨靶向药物输送体系。本发明基于多功能化单层氧化石墨的双重靶向兼具pH可控释放性能的药物载体材料的显著优点是1、该复合杂化材料具有基于磁场作用下的磁靶向和基于肿瘤细胞表面叶酸受体 特异性识别的分子靶向双重靶向作用，同时药物从该载体上释放具有较强的PH可控性，避 免了药物在体内输送过程中的大量释放，使得药物在进入肿瘤细胞内后更有效的释放。2、单层氧化石墨材料具有大比表面积，能够高效负载磁性四氧化三铁纳米粒子、 肿瘤靶向分子和药物分子，制备的双重靶向兼具PH可控释放性能的药物载体材料载药前 后在水溶液中分散性好，该复合杂化材料不仅适用于做靶向药物载体，还适用于做肿瘤检 测示踪剂。


图1、实施例1中合成的单层氧化石墨-四氧化三铁磁性纳米粒子复合杂化材料的 透射电镜。图2、实施例1中合成的多功能化单层氧化石墨的红外光谱图。图3、实施例1中合成的多功能化单层氧化石墨及其载药前后的紫外光谱图。图4、实施例1中不同PH值下抗肿瘤药物盐酸多柔比兴从多功能化单层氧化石墨 药物载体上的释放。图5、实施例1中合成的荧光素标记的多功能化单层氧化石墨被鼠卵巢癌肿瘤细 胞吸收的共聚焦荧光显微镜照片。图6、实施例1中制备的多功能化单层氧化石墨载药前后对人宫颈癌细胞的毒性 实验。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明进行具体描述，它们只用于对本发明进行进一步的说 明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述本发明的内容做出 一些非本质的改进和调整，均属本发明保护范围。实施例1 第一步合成单层氧化石墨材料，制备过程可参考(ACSNano，2008，2，463-470)； 这一步的核心是获得单层氧化石墨材料。类似地，利用其它方法获得单层石墨材料也可采 用。第二步单层氧化石墨_四氧化三铁磁性纳米粒子复合杂化材料的制备将40mg单层氧化石墨分散在IOOmL稀氢氧化钠溶液中，调节pH 12，反应12小 时后用透析袋透析，至透析外液呈中性。用氮气保护具有羧酸钠盐的单层氧化石墨水溶液， 加入氮气保护了的48mg六水合三氯化铁和2. 4g四水合二氯化铁混合物，在氮气保护下搅 拌12小时，将反应混合物离心用水洗涤，除去过量的铁盐，将固体分散在25mL水溶液中，氮 气保护下滴加4mL3M氢氧化钠，反应混合物在65 70°C下继续反应2小时，固体产品被离 心彻底水洗。经原子吸收光谱测定四氧化三铁纳米粒子在单层氧化石墨上的复合量为18. 6%0第三步单层氧化石墨_四氧化三铁磁性纳米粒子复合杂化物与肿瘤靶向分子叶 酸连接
IOmg单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物分散在25mL乙醇和SmL水 的混合溶剂中，加入0. 3mL偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷，室温搅拌2天，产物用乙醇彻底 离心洗涤，得到氨基修饰的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物。叶酸活性酯的制备将Ig叶酸溶解于含有0.5mL三乙胺的30mL 二甲基亚 砜中，加入脱水剂 Ig 1,3-dicyclohexylcarbodi-imide(DCC)和 0. 56g N-hydroxy succinimide (NHS)反应24小时，所得反应混合物倒入乙醚和乙醇的混合溶剂(比例为 4 1)，析出沉淀，乙醚洗涤，干燥，得到叶酸活性酯。0. 2g叶酸活性酯与IOmg上述氨基修 饰的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物在含有0. 5mL三乙胺的IOmL 二甲基 亚砜中反应24小时，产物用二甲基亚砜中和水分别彻底洗涤。第四步抗肿瘤药物盐酸阿霉素在上述多功能化单层氧化石墨上的负载和释放将浓度为0. 148mg/mL的上述多功能化单层氧化石墨与初始浓度为0. 24mg/mL的 盐酸阿霉素溶液混合超声0. 5小时，再避光搅拌12小时。然后所有样品在14000转/分钟 下离心，用紫外光谱测定上清液中盐酸阿霉素的浓度。计算药物在多功能单层氧化石墨上 的负载量为0. 387mg/mg。将该载药体系置于透析袋中分别在pH =3,7,11的溶液中进行体 外释放实验。第五步用荧光素标记上述多功能化单层氧化石墨，进行体外靶向性检测将2mL的0. 05mg/mL荧光素(FITC)与ImL的1. 22mg/mL上述多功能化单层氧化 石墨混合超声0. 5小时，避光搅拌12小时。然后样品在14000转/分钟下离心，用水洗去 未负载的荧光素。用该荧光素标记的多功能化单层氧化石墨与鼠卵巢癌细胞共同孵育1小 时后进行共聚焦荧光显微镜检测。作为对照，未连接叶酸的单层氧化石墨和四氧化三铁纳 米粒子复合杂化物进行同样操作。第六步多功能化单层氧化石墨载药前后对人宫颈癌细胞的毒性实验用负载盐酸多柔比兴的多功能化单层氧化石墨与人宫颈癌细胞共同孵育24小时 后进行WST细胞毒性测试。其中单层氧化石墨、单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合 杂化物、盐酸多柔比兴、单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物负载盐酸多柔比 兴后分别作为对照。测试结果如图1 6所示。其中，图2、实施例1中合成的多功能化单层氧化石墨 的红外光谱图。(a 叶酸；b 单层氧化石墨；c 单层氧化石墨_四氧化三铁磁性纳米粒子复 合杂化物；d 单层氧化石墨_四氧化三铁磁性纳米粒子复合杂化物连接叶酸后(即多功 能化单层氧化石墨)。图3、实施例1中合成的多功能化单层氧化石墨载药前后的紫外光谱图。(a 叶酸； b 单层氧化石墨；c 单层氧化石墨_四氧化三铁磁性纳米粒子复合杂化物连接叶酸后；d 多功能化单层氧化石墨载盐酸多柔比兴后)图5、实施例1中合成的荧光素标记的多功能化单层氧化石墨被鼠卵巢癌肿瘤细 胞吸收的共聚焦荧光显微镜照片。(A 荧光素标记的有叶酸连接的单层氧化石墨_四氧化 三铁磁性纳米粒子复合杂化物；B 荧光素标记的无叶酸连接的单层氧化石墨_四氧化三铁 磁性纳米粒子复合杂化物。)实施例2 第一步合成单层氧化石墨材料，制备过程可参考(ACSNano，2008，2，463-470)；这一步的核心是获得单层氧化石墨材料。类似地，利用其它方法获得单层石墨材料也可采 用。第二步单层氧化石墨_四氧化三铁磁性纳米粒子复合杂化材料的制备将40mg单层氧化石墨分散在IOOmL稀氢氧化钠溶液中，调节pH 12，反应12小 时后用透析袋透析，至透析外液呈中性。用氮气保护具有羧酸钠盐的单层氧化石墨水溶液， 加入氮气保护了的18mg六水合三氯化铁和400mg四水合二氯化铁混合物，在氮气保护下搅 拌12小时，将反应混合物离心用水洗涤，除去过量的铁盐，将固体分散在25mL水溶液中，氮 气保护下滴加4mL3M氢氧化钠，反应混合物在65 70°C下继续反应2小时，固体产品被离 心彻底水洗。经原子吸收光谱测定四氧化三铁纳米粒子在单层氧化石墨上的复合量为15. 3%0第三步单层氧化石墨_四氧化三铁磁性纳米粒子复合杂化物与肿瘤靶向分子叶 酸连接。具体地IOmg单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物分散在25mL乙醇和SmL水 的混合溶剂中，加入0. 2mL偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷，室温搅拌2天，产物用乙醇彻底 离心洗涤，得到氨基修饰的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物。叶酸活性酯的制备将Ig叶酸溶解于含有0.5mL三乙胺的30mL 二甲基亚 砜中，加入脱水剂 Ig 1,3-dicyclohexylcarbodi-imide(DCC)和 0. 56g N-hydroxy succinimide (NHS)反应24小时，所得反应混合物倒入乙醚和乙醇的混合溶剂(比例为 4 1)，析出沉淀，乙醚洗涤，干燥，得到叶酸活性酯。0. 2g叶酸活性酯与IOmg上述氨基修 饰的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物在含有0. 5mL三乙胺的IOmL 二甲基 亚砜中反应24小时，产物用二甲基亚砜和水分别彻底洗涤。第四步抗肿瘤药物甲氨喋呤在上述多功能单层氧化石墨上的负载将浓度为0. 15mg/mL的上述多功能单层氧化石墨与浓度为0. 49mg/mL的甲氨喋呤 溶液混合超声0. 5小时，再避光搅拌12小时。然后所有样品在14000转/分钟下离心，用 紫外光谱测定上清液中甲氨喋呤的浓度。计算药物在多功能单层氧化石墨上的负载量为 0. 451mg/mg。将该载药体系置于透析袋中分别在pH = 5,7,9的溶液中进行体外释放实验。第五步用荧光素标记上述多功能化单层氧化石墨，进行体外靶向性检测将2mL的0. 05mg/mL荧光素(FITC)与ImL的1. 22mg/mL上述多功能化单层氧化 石墨混合超声0. 5小时，避光搅拌12小时。然后样品在14000转/分钟下离心，用水洗去 未负载的荧光素。用该荧光素标记的多功能化单层氧化石墨与鼠卵巢癌细胞共同孵育1小 时后进行共聚焦荧光显微镜检测。作为对照，未连接叶酸的单层氧化石墨和四氧化三铁纳 米粒子复合杂化物进行同样操作。第六步多功能化单层氧化石墨载药前后对人宫颈癌细胞的毒性实验用负载甲氨喋呤的多功能化单层氧化石墨与人宫颈癌细胞共同孵育24小时后进 行WST细胞毒性测试。其中单层氧化石墨、单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化 物、甲氨喋呤、单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物负载甲氨喋呤后分别作为 对照。实施例3 第一步合成单层氧化石墨材料，制备过程可参考(ACSNano，2008，2，463-470)；
9这一步的核心是获得单层氧化石墨材料。类似地，利用其它方法获得单层石墨材料也可采 用。第二步单层氧化石墨_四氧化三铁磁性纳米粒子复合杂化材料的制备将40mg单层氧化石墨分散在IOOmL稀氢氧化钠溶液中，调节pH 12，反应12小 时后用透析袋透析，至透析外液呈中性。用氮气保护具有羧酸钠盐的单层氧化石墨水溶液， 加入氮气保护了的36mg六水合三氯化铁和600mg四水合二氯化铁混合物，在氮气保护下搅 拌12小时，将反应混合物离心用水洗涤，除去过量的铁盐，将固体分散在25mL水溶液中，氮 气保护下滴加4mL3M氢氧化钠，反应混合物在65 70°C下继续反应2小时，固体产品被离 心彻底水洗。经原子吸收光谱测定四氧化三铁纳米粒子在单层氧化石墨上的复合量为16. 6%0第三步单层氧化石墨_四氧化三铁磁性纳米粒子复合杂化物与肿瘤靶向分子叶 酸连接。具体地IOmg单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物分散在25mL乙醇和SmL水 的混合溶剂中，加入0. 2mL偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷，室温搅拌2天，产物用乙醇彻底 离心洗涤，得到氨基修饰的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物。叶酸活性酯的制备将Ig叶酸溶解于含有0.5mL三乙胺的30mL 二甲基亚 砜中，加入脱水剂 Ig 1,3-dicyclohexylcarbodi-imide(DCC)和 0. 56g N-hydroxy succinimide (NHS)反应24小时，所得反应混合物倒入乙醚和乙醇的混合溶剂(比例为 4 1)，析出沉淀，乙醚洗涤，干燥，得到叶酸活性酯。0. Ig叶酸活性酯与IOmg上述氨基修 饰的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物在含有0. 5mL三乙胺的IOmL 二甲基 亚砜中反应24小时，产物用二甲基亚砜和水分别彻底洗涤。第四步抗肿瘤药物甲氨喋呤在上述多功能单层氧化石墨上的负载将浓度为0. 15mg/mL的上述多功能单层氧化石墨与浓度为0. 49mg/mL的甲氨喋呤 溶液混合超声0. 5小时，再避光搅拌12小时。然后所有样品在14000转/分钟下离心，用 紫外光谱测定上清液中甲氨喋呤的浓度。计算药物在多功能单层氧化石墨上的负载量为 0. 451mg/mg。将该载药体系置于透析袋中分别在pH = 5,7,9的溶液中进行体外释放实验。第五步用荧光素标记上述多功能化单层氧化石墨，进行体外靶向性检测。具体 地将2mL的0. 05mg/mL荧光素(FITC)与ImL的1. 22mg/mL上述多功能化单层氧化 石墨混合超声0. 5小时，避光搅拌12小时。然后样品在14000转/分钟下离心，用水洗去 未负载的荧光素。用该荧光素标记的多功能化单层氧化石墨与人卵巢癌细胞共同孵育1小 时后进行共聚焦荧光显微镜检测。作为对照，未连接叶酸的单层氧化石墨和四氧化三铁纳 米粒子复合杂化物进行同样操作。第六步多功能化单层氧化石墨载药前后对人卵巢癌细胞的毒性实验用负载甲氨喋呤的多功能化单层氧化石墨与人卵巢癌细胞共同孵育24小时后进 行WST细胞毒性测试。其中单层氧化石墨、单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化 物、甲氨喋呤、单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物负载甲氨喋呤后分别作为 对照。实施例4:
第一步合成单层氧化石墨材料，制备过程可参考(ACSNano，2008，2，463-470)； 这一步的核心是获得单层氧化石墨材料。类似地，利用其它方法获得单层石墨材料也可采 用。第二步单层氧化石墨_四氧化三铁磁性纳米粒子复合杂化材料的制备将40mg单层氧化石墨分散在IOOmL稀氢氧化钠溶液中，调节pH 12，反应12小 时后用透析袋透析，至透析外液呈中性。用氮气保护具有羧酸钠盐的单层氧化石墨水溶液， 加入氮气保护了的72mg六水合三氯化铁和1. Sg四水合二氯化铁混合物，在氮气保护下搅 拌12小时，将反应混合物离心用水洗涤，除去过量的铁盐，将固体分散在25mL水溶液中，氮 气保护下滴加4mL3M氢氧化钠，反应混合物在65 70°C下继续反应2小时，固体产品被离 心彻底水洗。经原子吸收光谱测定四氧化三铁纳米粒子在单层氧化石墨上的复合量为28. 8%0第三步单层氧化石墨_四氧化三铁磁性纳米粒子复合杂化物与肿瘤靶向分子叶 酸连接。具体地IOmg单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物分散在25mL乙醇和SmL水 的混合溶剂中，加入0. 3mL偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷，室温搅拌2天，产物用乙醇彻底 离心洗涤，得到氨基修饰的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物。将0.14g叶酸和 0. 06g脱水剂N-(3Dimethylaminopropyl)-N' -ethylcarbodilmi dehydrochloride (EDC)混溶于30mLN，N-二甲基甲酰胺中，超声1小时使其充分反应，离心， 将上清液加入到上述氨基修饰的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物中，机械 搅拌12小时。反应结束后离心，水洗三次以上。第四步抗肿瘤药物盐酸阿霉素在上述多功能化单层氧化石墨上的负载和释放将浓度为0. 15mg/mL的上述多功能化单层氧化石墨与初始浓度为0. 34mg/mL的盐 酸阿霉素溶液混合超声0. 5小时，再避光搅拌12小时。然后所有样品在14000转/分钟下 离心，用紫外光谱测定上清液中盐酸阿霉素的浓度。计算药物在多功能单层氧化石墨上的 负载量为0. 394mg/mg。将该载药体系置于透析袋中分别在pH = 3,7,11的溶液中进行体外 释放实验。第五步用荧光素标记上述多功能化单层氧化石墨，进行体外靶向性检测将2mL的0. 05mg/mL荧光素(FITC)与ImL的1. 22mg/mL上述多功能化单层氧化 石墨混合超声0. 5小时，避光搅拌12小时。然后样品在14000转/分钟下离心，用水洗去 未负载的荧光素。用该荧光素标记的多功能化单层氧化石墨与鼠卵巢癌细胞共同孵育1小 时后进行共聚焦荧光显微镜检测。作为对照，未连接叶酸的单层氧化石墨和四氧化三铁纳 米粒子复合杂化物进行同样操作。第六步多功能化单层氧化石墨载药前后对人宫颈癌细胞的毒性实验用负载盐酸多柔比兴的多功能化单层氧化石墨与人宫颈癌细胞共同孵育24小时 后进行WST细胞毒性测试。其中单层氧化石墨、单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合 杂化物、盐酸多柔比兴、单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物负载盐酸多柔比 兴后分别作为对照。实施例5 第一步合成单层氧化石墨材料，制备过程可参考(ACSNano，2008，2，463-470)；这一步的核心是获得单层氧化石墨材料。类似地，利用其它方法获得单层石墨材料也可采 用。第二步单层氧化石墨_四氧化三铁磁性纳米粒子复合杂化材料的制备将40mg单层氧化石墨分散在IOOmL稀氢氧化钠溶液中，调节pH 12，反应12小 时后用透析袋透析，至透析外液呈中性。用氮气保护具有羧酸钠盐的单层氧化石墨水溶液， 加入氮气保护了的48mg六水合三氯化铁和1.8g四水合二氯化铁混合物，在氮气保护下搅 拌12小时，将反应混合物离心用水洗涤，除去过量的铁盐，将固体分散在25mL水溶液中，氮 气保护下滴加4mL3M氢氧化钠，反应混合物在65 70°C下继续反应2小时，固体产品被离 心彻底水洗。经原子吸收光谱测定四氧化三铁纳米粒子在单层氧化石墨上的复合量为20. 5%0第三步单层氧化石墨_四氧化三铁磁性纳米粒子复合杂化物与肿瘤靶向分子叶 酸连接IOmg单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物分散在25mL乙醇和SmL水 的混合溶剂中，加入0. 3mL偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷，室温搅拌2天，产物用乙醇彻底 离心洗涤，得到氨基修饰的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物。将0. 14g叶酸溶于30mL乙醇和水的混合溶剂中，加入0. 06g脱水剂N-(3_Dimeth ylaminopropyl) -N' -ethylcarbodilmide hydrochloride (EDC),调节 pH = 6,超声 1 小时 使其充分反应，将其加入到上述氨基修饰的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化 物中，调节PH = 8，机械搅拌24小时。反应结束后离心，水洗三次以上。第四步抗肿瘤药物盐酸阿霉素在上述多功能化单层氧化石墨上的负载和释放将浓度为0. 148mg/mL的上述多功能化单层氧化石墨与初始浓度为0. 24mg/mL的 盐酸阿霉素溶液混合超声0. 5小时，再避光搅拌12小时。然后所有样品在14000转/分钟 下离心，用紫外光谱测定上清液中盐酸阿霉素的浓度。计算药物在多功能单层氧化石墨上 的负载量为0. 375mg/mg。将该载药体系置于透析袋中分别在pH =3,7,11的溶液中进行体 外释放实验。第五步用荧光素标记上述多功能化单层氧化石墨，进行体外靶向性检测。具体 地将2mL的0. 05mg/mL荧光素(FITC)与ImL的1. 22mg/mL上述多功能化单层氧化 石墨混合超声0. 5小时，避光搅拌12小时。然后样品在14000转/分钟下离心，用水洗去 未负载的荧光素。用该荧光素标记的多功能化单层氧化石墨与人卵巢癌细胞共同孵育1小 时后进行共聚焦荧光显微镜检测。作为对照，未连接叶酸的单层氧化石墨和四氧化三铁纳 米粒子复合杂化物进行同样操作。第六步多功能化单层氧化石墨载药前后对人卵巢癌细胞的毒性实验。具体地用负载盐酸多柔比兴的多功能化单层氧化石墨与人卵巢癌细胞共同孵育24小时 后进行WST细胞毒性测试。其中单层氧化石墨、单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合 杂化物、盐酸多柔比兴、单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物负载盐酸多柔比 兴后分别作为对照。实施例6:第一步合成单层氧化石墨材料，制备过程可参考(ACSNano，2008，2，463-470)；
12这一步的核心是获得单层氧化石墨材料。类似地，利用其它方法获得单层石墨材料也可采 用。第二步单层氧化石墨-四氧化三铁磁性纳米粒子复合杂化材料的制备。具体地将40mg单层氧化石墨分散在IOOmL稀氢氧化钠溶液中，调节pH 12，反应12小 时后用透析袋透析，至透析外液呈中性。用氮气保护具有羧酸钠盐的单层氧化石墨水溶液， 加入氮气保护了的60. Omg六水合三氯化铁和2. 4g四水合二氯化铁混合物，在氮气保护下 搅拌12小时，将反应混合物离心用水洗涤，除去过量的铁盐，将固体分散在25mL水溶液中， 氮气保护下滴加4mL3M氢氧化钠，反应混合物在65 70°C下继续反应2小时，固体产品被 离心彻底水洗。经原子吸收光谱测定四氧化三铁纳米粒子在单层氧化石墨上的复合量为22. 3%0第三步单层氧化石墨_四氧化三铁磁性纳米粒子复合杂化物与肿瘤靶向分子叶 酸连接。具体地IOmg单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物分散在25mL乙醇和SmL水 的混合溶剂中，加入0. 2mL偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷，室温搅拌2天，产物用乙醇彻底 离心洗涤，得到氨基修饰的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物。将0. 14g叶酸溶于30mL乙醇和水的混合溶剂中，加入0. 06g脱水剂N-(3_Dimeth ylaminopropyl) -N' -ethylcarbodilmide hydrochloride (EDC),调节 pH = 6,超声 1 小时 使其充分反应，将其加入到上述氨基修饰的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化 物中，调节PH = 8，机械搅拌24小时。反应结束后离心，水洗三次以上。第四步抗肿瘤药物硫酸长春碱在上述多功能化单层氧化石墨上的负载和释放将浓度为0. 148mg/mL的上述多功能化单层氧化石墨与初始浓度为0. 45mg/mL的 硫酸长春碱溶液混合超声0. 5小时，再避光搅拌12小时。然后所有样品在14000转/分钟 下离心，用紫外光谱测定上清液中硫酸长春碱的浓度。计算药物在多功能单层氧化石墨上 的负载量为0. 35mg/mg。将该载药体系置于透析袋中分别在pH = 3,7,11的溶液中进行体 外释放实验。第五步用荧光素标记上述多功能化单层氧化石墨，进行体外靶向性检测。具体 地将2mL的0. 05mg/mL荧光素(FITC)与ImL的1. 22mg/mL上述多功能化单层氧化 石墨混合超声0. 5小时，避光搅拌12小时。然后样品在14000转/分钟下离心，用水洗去 未负载的荧光素。用该荧光素标记的多功能化单层氧化石墨与人卵巢癌细胞共同孵育1小 时后进行共聚焦荧光显微镜检测。作为对照，未连接叶酸的单层氧化石墨和四氧化三铁纳 米粒子复合杂化物进行同样操作。第六步多功能化单层氧化石墨载药前后对人卵巢癌细胞的毒性实验用负载硫酸长春碱的多功能化单层氧化石墨与人卵巢癌细胞共同孵育24小时后 进行WST细胞毒性测试。其中单层氧化石墨、单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂 化物、硫酸长春碱、 层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化
权利要求
一种双重靶向兼具pH可控释放性能的药物载体材料，其特征在于它是负载叶酸的单层氧化石墨材料与四氧化三铁纳米粒子复合杂化材料，叶酸的负载量为5～50wt％。
2.根据权利要求1所述的药物载体材料，其特征在于所述的四氧化三铁纳米粒子在单 层氧化石墨上的复合量为10 40wt% ；饱和磁通量为1 50emu/g。
3.根据权利要求1所述的药物载体材料，其特征在于所述的单层氧化石墨是指分子骨 架由六边形晶格排列的单层石墨原子组成，且经过功能化而得到的含有羧基、羟基、环氧基 和羰基的二维平面材料，其厚度分布在0. 3nm到2nm之间，大小分布在lOnm2到400 y m2之 间。
4.一种权利要求1所述的双重靶向兼具pH敏感的抗肿瘤药物载体材料的制备方法，其 特征在于包括的步骤1)超顺磁单层氧化石墨与四氧化三铁纳米粒子复合杂化材料的制备将单层氧化石 墨超声分散于氢氧化钠溶液中，搅拌12-48小时，然后以蒸馏水为透析液进行透析，直至透 析液呈中性，除去过量的氢氧化钠，得到含有羧酸钠盐的单层氧化石墨溶液；2)在氮气保护下，按计量将含有羧酸钠盐的单层氧化石墨的水溶液与二价(四水合二 氯化铁)和三价铁盐(六水合三氯化铁)水溶液混合均勻，搅拌12小时，然后通过离心、超 声分散，水洗，除去过量的铁盐；3)将单层氧化石墨的铁盐重新分散在水溶液中，加入氢氧化钠溶液，搅拌下60 70°C 下反应2-4小时，反应结束后固体产品经离心洗涤，水洗至中性，得到单层氧化石墨和四氧 化三铁纳米粒子复合杂化材料；所述的单层氧化石墨、四水合二氯化铁和六水合三氯化铁 的质量比为 1 0.4-1.8 10-60 ；4)通过偶联剂连接叶酸分子上述的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化 物分散在乙醇和水的混合溶剂中，加入偶联剂，室温搅拌2天，产物用乙醇彻底离心洗涤， 得到氨基修饰的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物；5)将叶酸和脱水剂混溶于N，N-二甲基甲酰胺中，超声1小时使其充分反应，离心，将 上清液加入到上述氨基修饰的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物中，机械搅 拌12小时，反应结束后离心，水洗三次以上；或者先制备叶酸活性酯，再与氨基修饰的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物 反应，即将叶酸溶解于含有三乙胺的二甲基亚砜中，加入脱水剂反应24小时，所得反应混 合物倒入乙醚和乙醇的混合溶剂，析出沉淀，乙醚洗涤，干燥，得到叶酸活性酯，再与氨基修 饰的单层氧化石墨和四氧化三铁纳米粒子复合杂化物在含有三乙胺的二甲基亚砜中反应 24小时，产物用二甲基亚砜和水分别彻底洗涤。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的单层氧化石墨和偶联剂的质量比为 1 0.01-1. 00;所述的偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷或带有 活性氨基的其它硅烷。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的叶酸和脱水剂的比 例为 1 0. 1 10 ；所述的脱水剂为 l-ethyl-3 (3-dimethy amino-propyl) carbodiimide (EDC)及其盐酸盐，1，3-dicyclohexylcarbodi-imide (DCC)及其盐酸盐，1， 3-diisopropylcarbodi-imide (DIC)及其盐酸盐，1，3-dihexylcarbodi-imide (DHC)及其 盐酸盐，N-hydroxy succinimide (NHS)及其钠盐，N-hydroxysulfosuccinimide (sulfo-NHS)及其钠盐，1-hydroxybenzotriazole hydrate (HOBt)中的一种或多种。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的修饰的单层氧化石墨与四氧化三铁 纳米粒子复合杂化物和叶酸活性酯的质量比为1 1 1000。
8.—种双重靶向兼具pH敏感的抗肿瘤药物，其特征在于是以负载叶酸的单层氧化 石墨材料与四氧化三铁纳米粒子复合杂化材料为载体，负载抗肿瘤药物制成，负载量为 0. 05 1. Omg/mg ；所述的药物是指具有水溶性的阿霉素及其衍生物类药物、(盐酸)道诺 霉素、(盐酸)米托蒽醌、甲氨喋呤、(硫酸)长春碱及其衍生物类药物、(盐酸)羟基喜树 碱、(盐酸)阿糖胞苷、5-氟尿嘧啶中的一种或两种。
9.权利要求1所述的双重靶向兼具pH可控释放性能的药物载体材料在肿瘤检测示踪 剂中的应用。
全文摘要
本发明涉及一种双重靶向兼具pH可控释放性能的药物载体材料及其制备方法和应用。它是以单层氧化石墨材料和二价、三价铁盐混合物为原料通过化学沉积方法首先制备出一种超顺磁单层氧化石墨与四氧化三铁纳米复合杂化材料；然后通过偶联剂在四氧化三铁纳米粒子表面连接能够与肿瘤细胞表面的叶酸受体相互作用的叶酸分子，从而得到具有pH可控释放性能的高效双重靶向药物载体材料。然后用该材料负载各种抗肿瘤药物，均得到较高负载量，体外释放实验显示了较好的pH可控释放性能，并对叶酸受体表达较高的肿瘤细胞具有较好的靶向性和杀伤性。本发明在实现多重靶向药物输送兼具智能释放性能的药物输送方面具有广阔的应用前景。
文档编号A61K47/04GK101940791SQ20101026460
公开日2011年1月12日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者杨晓英, 段宏泉, 王银松, 陈永胜, 马延风, 黄毅 申请人:天津医科大学