专利名称：一种集双模式成像和载药的纳米药物载体及其制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米药物载体应用及其制备方法，尤其涉及一种能同时将双模式成像的材料和抗肿瘤药物承载的纳米药物载体及其制备方法。
背景技术：
在生物医学领域，发展集高空间分辨率、高灵敏度以及无创伤的影像技术已成为纳米生物医学领域研究的热点，目前应用于临床医学诊断的影像技术包括X射线计算机断层成像(CT)、正电子发射断层显像、磁共振成像等。然而，这些医学影像技术的空间分辨率仍然无法满足人们的需求，并且成像质量与造影剂的性质密切相关，因此发展多模式的医学成像技术，如何提高医学影像的灵敏度和空间分辨率仍然成为一项颇具挑战的研究工作。众所周知，荧光成像技术具有高的灵敏度，如将荧光成像和磁共振成像这两种成像手段结合起来构成双模式成像系统，将会提高成像的灵敏度和分辨率，其中以超顺磁氧化铁作为磁共振成像材料的磁光复合双模式成像系统已经有报道，如将磁性氧化铁和荧光染料或者量子点等荧光物质组装成磁光复合材料。但是荧光染料易发生漂白，不稳定，在细胞和组织中应用时不能消除背景荧光，量子点的细胞毒性较大，这些缺点严重阻碍该体系应用于肿瘤的诊断。另外，该磁光复合体系仅仅用于肿瘤的诊断，而不具有肿瘤治疗的功能。临床上，化疗仍然是肿瘤治疗的重要手段。由于传统肿瘤化学药物无靶向性，不能相对集中在肿瘤所在的位置，因此在杀死肿瘤细胞的同时，也损害了正常细胞，并伴随激烈的免疫原性， 从而导致严重的毒副作用。随着纳米技术的发展，纳米药物载体由于具有大比表面积、小尺寸和易修饰化学分子等特性被广泛应用于医学领域。纳米药物载体具有延长药物半衰期、 降低免疫原性、提高难溶药物的溶解性和细胞吸收率等优点，有助于提高药物疗效和降低毒副作用。为了降低药物的毒副作用并提高肿瘤组织的药物浓度，用生物可降解高分子材料包裹药物，制成具有缓释作用的载药纳米颗粒，通过控制纳米颗粒粒径的大小并对其进行表面修饰，使其能够靶向识别肿瘤组织，并且定向释放抗肿瘤药物，从而在提高疗效的同时不影响正常组织的作用，可大大减轻毒副反应。因此，将双模式成像技术和化疗结合起来， 实现肿瘤的诊治一体化工程，在肿瘤的诊断和治疗方面将会非常有前景。
发明内容
在上述预期的前景中，本发明的目的旨在提供一种集双模式成像和载药的纳米药物载体及其制法，解决单一药物载体多功能化的问题。为了解决以上技术问题，本发明提出一种集双模式成像和载药的纳米药物载体， 其特征在于所述纳米药物载体为由生物可降解高分子聚合物包裹功能纳米晶和抗肿瘤药物构成的纳米粒子，且所述纳米药物载体的尺寸小于500nm、表面光滑且粒径规则；其中所述功能纳米晶为具备发光和磁共振成像功能的纳米晶体材料。进一步地，所述生物可降解高分子聚合物至少为聚乳酸，聚乳酸-羟基乙酸共聚
3物，聚ε -己内酯，壳聚糖，海藻酸盐，聚三亚甲基碳酸酯，明胶，聚氧化乙烯，聚对二氧环己酮，及该些单体聚合物与乙二醇、乙烯胺或β-环糊精酸酐之一的共聚物，同时还包括各聚合物单体之间的二聚体或三聚体；并且各高分子聚合物末端均含有活性基团羧基，氨基，羟基和巯基中的至少一种。更进一步地，所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物中单体乳酸/乙醇酸的比例介于 50:50 85:15。进一步地，所述功能纳米晶至少为钆离子的掺杂稀土氟化物，钆离子的掺杂稀土氧化物，Fe3O4, y -Fe2O3和荧光量子点中的一种。进一步地，所述抗肿瘤药物为水溶性或疏水性的分子药物，包括有阿霉素，紫杉醇，顺钼及其衍生物，多西他赛，表柔比星，吉西他滨，异长春花碱，吡柔比星，卡培他滨，羟基喜树碱等中的一种或几种。本发明还提出一种制备上述集双模式成像和载药的纳米药物载体制法，其特征在于采用至少包括沉淀法，胶束法和微乳液法中的一种方法进行制备，其中所述微乳液法为将功能纳米晶、抗肿瘤药物和生物可降解高分子聚合物分别制液，经混合、搅拌形成乳液， 再经搅拌固化纳米球、离心分离纳米球、清洗、冷冻干燥制成双模一体化的纳米药物载体。进一步地，所述微乳液法根据抗肿瘤药物的亲油性和亲水性差异而包含油/水体系和水/油/水体系两类，对应亲油性的抗肿瘤药物选用油/水体系；对应亲水性的抗肿瘤药物选用水/油/水体系，或先将抗肿瘤药物萃取至油相中，再选用油/水体系。进一步地，所述制液中所用到的液剂为包括有机相、水相和表面活性剂的混合物。更进一步地，所述表面活性剂至少为十二烷基硫酸钠，十二烷基磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠，十六烷基三甲基溴化铵，胆酸钠，聚乙烯醇，Pluronic F127, Pluronic F68，明胶，吐温-80等离子型和非离子型表面活性剂中一种。更进一步地，所述有机溶剂为二氯甲烷，氯仿，乙腈及其与乙酸乙酯、丙酮、二甲基甲酰胺或四氢呋喃的混合溶剂中的任意一种或几种。本发明技术方案的提出并实施，较之于现有技术具有突出的有益效果通过选用合适的造影剂和针对性的抗肿瘤药物在同一纳米药物载体中实现一体化装载，能实现疾病荧光诊断和磁共振成像的双重功能，同时实现药物的缓释和靶向供药的准确性，大大降低了大剂量多次给药带来的毒副作用及对正常组织的损害。此外，本发明制备还具有工艺简单、成本低廉，适于工业批量生产的突出优点。
图1是本发明制备的具有双模式成像及化疗功能的纳米球PLGA-UCNPs-Dox (UCNPs为上转换发光纳米颗粒NaGdF4:%，Er)的扫描电子显微镜照片。图2是本发明制备的具有双模式成像及化疗功能的纳米球PLGA-UCNPs-Dox的透射电子显微镜照片。图3是本发明制备的具有双模式成像及化疗功能的纳米球PLGA-UCNPs-PTX的透射电子显微镜照片。图4是图1所示实施例产品的粒径分布柱状图。图5是图1所示实施例产品在980nm光源激发下的发射光谱。
图6是图1所示实施例产品及等浓度的阿霉素、不含药物的纳米球在490nm光源激发下的荧光光谱比较。图7是图1所示实施例产品在不同浓度下的磁共振成像图。
具体实施例方式本发明创作者经多年潜心研究，针对纳米药物载体以往功能上的局限及实际应用效果的不足，创新提出一种集双模式成像和载药的纳米药物载体及其制法。概括来看该技术方案的各项技术特征可以认识到该纳米药物载体为由生物可降解高分子聚合物包裹功能纳米晶和抗肿瘤药物构成的纳米粒子，且纳米药物载体的尺寸小于500nm、表面光滑且粒径规则；其中功能纳米晶为具备发光和磁共振两种成像模式集成功能的纳米晶体材料。制备方法上采用至少包括沉淀法，胶束法和微乳液法中的一种方法进行制备，其中所述微乳液法为将功能纳米晶、抗肿瘤药物和生物可降解高分子聚合物分别制液，经混合、搅拌形成乳液，再经搅拌固化纳米球、离心分离纳米球、清洗、冷冻干燥制成双模一体化的纳米药物载体。从优化可选的原材料来看，其中生物可降解高分子聚合物至少为聚乳酸(PLA)、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚ε-己内酯(PCL)、壳聚糖、海藻酸盐、聚三亚甲基碳酸酯 (TPMC)、明胶、聚氧化乙烯(ΡΕ0)、聚对二氧环己酮(PD0)，及该些单体聚合物与乙二醇、乙烯胺或β-环糊精酸酐之一的共聚物，同时还包括各聚合物单体之间的二聚体或三聚体， 如壳聚糖-聚乳酸共聚物、壳聚糖-聚己内酯的共聚物、环糊精-聚乳酸共聚物、环糊精-聚己内酯的共聚物、PEG-PCL-PEG, PEI-PCL-PEI、PEG-PLA-PEG, PEI-PLA-PEI、PEG-PCL-PEI、 PEG-PLA-PEI等；并且各高分子聚合物末端均含有活性基团羧基、氨基、羟基和巯基中的至少一种。特别该生物可降解高分子聚合物中的聚乳酸-羟基乙酸共聚物中单体乳酸/乙醇酸的比例介于50 50 85 15。该类聚合物在生物体内可降解，且降解产物对人体无毒副作用，可随人体代谢系统排出体外，另外，该类聚合物末端的活性基团可进一步偶联肿瘤标志物的靶向分子，靶向作用于肿瘤组织，大大降低药物的毒副作用。其中功能纳米晶至少为钆离子的掺杂稀土氟化物、钆离子的掺杂稀土氧化物、 Fe3O4, Y-Fe2O3和荧光量子点中的一种。其中抗肿瘤药物为水溶性或疏水性的分子药物，包括有阿霉素、紫杉醇、顺钼及其衍生物、多西他赛、表柔比星、吉西他滨、异长春花碱、吡柔比星、卡培他滨、羟基喜树碱等中的一种或几种。从优选的微乳液法展开来看，根据抗肿瘤药物的亲油性和亲水性差异而包含油/ 水体系和水/油/水体系两类，对应亲油性的抗肿瘤药物选用油/水体系；对应亲水性的抗肿瘤药物选用水/油/水体系，或先将抗肿瘤药物萃取至油相中，再选用油/水体系。其中制液所用到的液剂为包括有机相、水相和表面活性剂的混合物。该表面活性剂至少为十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基磺酸钠(SBS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、胆酸钠、聚乙烯醇(PVA)、Pluronic F127、Pluronic F68、明胶、 吐温-80等离子型和非离子型表面活性剂中一种；该有机溶剂为二氯甲烷，氯仿，乙腈及其与乙酸乙酯、丙酮、二甲基甲酰胺(DMF)或四氢呋喃(THF)的混合溶剂中的任意一种或几种。
以下对本发明的实施例作详细说明。该些实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。实施例1 将盐酸阿霉素溶于水，加少量的三乙胺将阿霉素萃取至二氯甲烷。再将羧基末端的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(以下简称PLGA，其Mw=10000，LA:GA=75:25)和上转换发光纳米晶NaGdF4:%，Er分别溶解在二氯甲烷中。各取一定量的三种溶液配成Iml 二氯甲烷溶液，使其中溶有8mg的PLGA、4 mg的NaGdF4:%，Er和500 μ g阿霉素，将此二氯甲烷溶液滴加至IOml含1% PVA的水溶液中，在16000rpm下搅拌lOmin，形成稳定的0/W乳液，再在40°C水浴下温和搅拌他挥发二氯甲烷，固化纳米球。将悬浮液中的纳米球离心收集并用二次重蒸水洗涤数次，冷冻干燥得功能纳米药物载体。实施例2 将紫杉醇、羧基末端的PLGA (Mw=10000，LA:GA=75:25)和上转换发光纳米晶NaGdF4:%，Er分别溶解在二氯甲烷中。各取一定量的三种溶液配成Iml 二氯甲烷溶液，使其中溶有8mg的PLGAdmg的NaGdF4:%，Er和500 μ g紫杉醇，将此二氯甲烷溶液注入IOml含1% PVA的水溶液中，16000rpm下搅拌lOmin，形成稳定的0/W乳液，再在40°C水浴下温和搅拌他挥发二氯甲烷，固化纳米球。将悬浮液中的纳米球离心收集并用二次重蒸水洗涤数次，冷冻干燥得功能纳米药物载体。实施例3 将紫杉醇、羧基末端的PLGA (Mw=IOOOO, LA:GA=75:25)和上转换发光纳米晶NaGdF4:%，Er分别溶解在二氯甲烷中。各取一定量的三种溶液配成Iml 二氯甲烷溶液，使其中溶有8mg的PLGA、4mg的NaGdF4:%，Er和500 μ g紫杉醇。称取56mg的SDS 溶于IOml去离子水，然后将此Iml 二氯甲烷溶液注入到SDS的水溶液中，16000rpm下搅拌 IOmin,形成稳定的0/W乳液，再温和搅拌过夜挥发二氯甲烷，固化纳米球。将悬浮液中的纳米球离心收集并用二次重蒸水洗涤数次，冷冻干燥得功能复合PLGA纳米球。上述多个实施例旨在便于理解本发明的技术特征。以使本领域技术人员能清楚掌握本发明技术方案的创新实质，并非仅在功能或产品性能上提出限定的实施方式。故而除上述实施例外，本发明还可以有其它多元实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种集双模式成像和载药的纳米药物载体，其特征在于所述纳米药物载体为由生物可降解高分子聚合物包裹功能纳米晶和抗肿瘤药物构成的纳米粒子，且所述纳米药物载体的尺寸小于500nm、表面光滑且粒径规则；其中所述功能纳米晶为具备发光和磁共振成像功能的纳米晶体材料。
2.如权利要求1所述的一种集双模式成像和载药的纳米药物载体，其特征在于所述生物可降解高分子聚合物至少为聚乳酸，聚乳酸-羟基乙酸共聚物，聚ε -己内酯，壳聚糖， 海藻酸盐，聚三亚甲基碳酸酯，明胶，聚氧化乙烯，聚对二氧环己酮，及该些单体聚合物与乙二醇、乙烯胺或β-环糊精酸酐之一的共聚物，同时还包括各聚合物单体之间的二聚体或三聚体；并且各高分子聚合物末端均含有活性基团羧基、氨基、羟基、巯基中的至少一种。
3.如权利要求2所述的一种集双模式成像和载药的纳米药物载体，其特征在于所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物中单体乳酸/乙醇酸的比例介于50:50 85:15。
4.如权利要求1所述的一种集双模式成像和载药的纳米药物载体，其特征在于所述功能纳米晶至少为钆离子的掺杂稀土氟化物，钆离子的掺杂稀土氧化物，Fe3O4, γ-Fe52O3和荧光量子点中的一种。
5.如权利要求1所述的一种集双模式成像和载药的纳米药物载体，其特征在于，所述抗肿瘤药物为水溶性或疏水性的分子药物，包括有阿霉素，紫杉醇，顺钼及其衍生物，多西他赛，表柔比星，吉西他滨，异长春花碱，吡柔比星，卡培他滨，羟基喜树碱中的一种或几种。
6.一种集双模式成像和载药的纳米药物载体的制法，其特征在于采用至少包括沉淀法，胶束法和微乳液法中的一种方法进行制备，其中所述微乳液法为将功能纳米晶、抗肿瘤药物和生物可降解高分子聚合物分别制液，经混合、搅拌形成乳液，再经搅拌固化纳米球、 离心分离纳米球、清洗、冷冻干燥制成双模一体化的纳米药物载体。
7.如权利要求6所述的一种集双模式成像和载药的纳米药物载体制法，其特征在于 所述微乳液法根据抗肿瘤药物的亲油性和亲水性差异而包含油/水体系和水/油/水体系两类，对应亲油性的抗肿瘤药物选用油/水体系；对应亲水性的抗肿瘤药物选用水/油/水体系，或先将抗肿瘤药物萃取至油相中，再选用油/水体系。
8.如权利要求6所述的一种集双模式成像和载药的纳米药物载体制法，其特征在于 所述制液中所用到的液剂为包括有机相、水相和表面活性剂的混合物。
9.如权利要求8所述的一种集双模式成像和载药的纳米药物载体制法，其特征在于， 所述表面活性剂至少为十二烷基硫酸钠，十二烷基磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠，十六烷基三甲基溴化铵，胆酸钠，聚乙烯醇，Pluronic F127，Pluronic F68，明胶，吐温-80离子型和非离子型表面活性剂中一种。
10.如权利要求8所述的一种集双模式成像和载药的纳米药物载体制法，其特征在于， 所述有机溶剂为二氯甲烷，氯仿，乙腈及其与乙酸乙酯、丙酮、二甲基甲酰胺或四氢呋喃的混合溶剂中的任意一种或几种。
全文摘要
本发明涉及一种集双模式成像和载药的纳米药物载体及其制备方法，该纳米药物载体的特征体现为由生物可降解高分子聚合物包裹功能纳米晶和抗肿瘤药物构成的纳米粒子，且该纳米药物载体的尺寸小于500nm、表面光滑且粒径规则。其制法为采用至少包括沉淀法，胶束法和微乳液法中的一种方法进行制备，其中微乳液法为将功能纳米晶、抗肿瘤药物和生物可降解高分子聚合物分别制液，经混合、搅拌形成微乳液，再经搅拌固化纳米球、离心分离纳米球、清洗、冷冻干燥制成集双模式成像和载药的纳米药物载体。实施本发明技术方案，能使纳米药物载体实现肿瘤荧光诊断和磁共振成像的双重功能，同时实现药物的缓释和靶向供药，大大降低了大剂量多次给药带来的毒副作用及对正常组织的损害。
文档编号A61P35/00GK102552946SQ20121005080
公开日2012年7月11日 申请日期2012年3月1日 优先权日2012年3月1日
发明者朱毅敏, 杨辉, 王新 申请人:中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所