专利名称：装载有抗癌药物的透明质酸纳米微凝胶及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种装载有抗癌药物的透明质酸纳米微凝胶及其制备方法，利用生物素和中性亲和素的特异结合，制备能够装载抗癌药物的透明质酸纳米微凝胶，继而实现抗癌药物的靶向控释，属于高分子药用材料技术领域。
背景技术：
透明质酸是一种糖胺聚糖，属于酸性粘多糖，广泛分布于人体各部位，可调节蛋白质，协助水电解质的扩散及运转，润滑关节，调节血管壁的通透性，促进伤口愈合。从医学角度讲透明质酸具有低抗原性、低毒性，在生物体内可降解吸收，且降解产物无毒。在实体肿瘤边缘组织中有大量透明质酸富集，而且肿瘤细胞表面高度表达透明质酸受体⑶44和透明质酸介导自动性受体RHAMM。⑶44凭借对透明质酸的高亲和力，RHAMM凭借介导胞吞作用，二者能够将透明质酸内吞。⑶44虽然也在正常组织原代细胞中表达，但是，如此表达的⑶44大部分处于一种非活化的沉默状态，其对透明质酸的亲和力要弱得多。因此，透明质酸具有肿瘤靶向性，能够作为一种抗癌药物的靶向控释载体，实现抗癌药物的靶向控释。然而，非凝胶态的透明质酸由于其水溶性，并不能用作药物载体。由于透明质酸具有肿瘤靶向性，据此人们提出两种实现抗癌药物控制释放的方案，一是将抗癌药物键合在透明质酸分子上；二是先采用其它高分子胶束装载抗癌药物，之后在胶束表面修饰一层透明质酸分子。然而，抗癌药物与透明质酸键合，药物分子结构会发生部分改变，其药理和药效也会发生变化；而采用透明质酸修饰包裹有抗癌药物的胶束虽然解决了键合存在的问题，但是，作为胶束的高分子材料属于合成类，与透明质酸相比其生物相容性较差，因此，抗癌药物药效难以发挥。透明质酸宏观凝胶是一种水凝胶。其制备方法包括将透明质酸大分子通过交联剂交联锁住大量水分子，所述交联剂包括环氧化合物、醛类、酰肼类、碳二亚胺、蛋白质类以及光和金属离子；或者采用“点击化学”技术制备透明质酸凝胶。虽然透明质酸宏观凝胶能够用于药物控制释放，但是，透明质酸宏观凝胶的凝胶颗粒粒径不在纳米尺度范围内，在人体中传输易被网状内皮系统吞噬，作为药物载体难以顺利到达病灶。
发明内容
为了获得一种透明质酸纳米微凝胶，在所述透明质酸纳米微凝胶装载抗癌药物后，抗癌药物的药理和药效得以保持，并且能够顺利到达病灶，使透明质酸生物相容性发挥其应有作用，将抗癌药物药效充分发挥出来，我们发明了一种装载有抗癌药物靶的透明质酸纳米微凝胶及其制备方法。本发明之装载有抗癌药物的透明质酸纳米微凝胶其特征在于，凝胶颗粒粒径在10(T500nm尺度范围内，水溶性抗癌药物被锁在透明质酸纳米微凝胶空间网络结构中。本发明之装载有抗癌药物的透明质酸纳米微凝胶制备方法其特征在于，首先用酰肼类化合物将透明质酸分子上的羧基转化成氨基，得氨基化透明质酸；其次用琥珀酰亚胺活化生物素，得活化生物素；第三在I-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐存在的条件下，将活化生物素接枝到氨基化透明质酸分子上，得生物素化透明质酸；第四将水溶性抗癌药物和中性亲和素与生物素化透明质酸溶解在水中，得装载有抗癌药物的透明质酸纳米微凝胶。本发明其技术效果在于，由于本发明之透明质酸纳米微凝胶的凝胶颗粒粒径在10(T500nm尺度范围内，成为一种具有亲水表面的纳米载体，能够避免在人体中传输时被网状内皮系统所吞噬，从而顺利携带药物到达病灶。另外，抗癌药物是被锁在透明质酸纳米微凝胶空间网络结构中，抗癌药物本身的结构并未发生变化，其药理和药效得以保持。并且，抗癌药物是直接被锁在透明质酸纳米微凝胶空间网络结构中，并未先行采用合成类高分子材料胶束装载，因此，本发明依然具有原本的生物相容性，确保抗癌药物药效的发挥。在本发明之方法中，由于生物素与中性亲和素能够特异性结合，这使得透明质酸交联形成空间网络结构并呈纳米微凝胶形态，同时将水溶性抗癌药物装载于所述空间网络结构中并锁住，这使得抗癌药物在体内传输路径和存在时间得以延长，并且，装载于空间网 络结构中的抗癌药物实际上被透明质酸包裹，降低了抗癌药物对非肿瘤部分的毒性，表现为前期靶向控释。由于生物素与中性亲和素结合蛋白不含糖链，避免因糖链产生的非特异性结合，因此，生物素与中性亲和素的结合具有可逆性，使得生物素与中性亲和素特异性结合特征还具有可开合的特点，使得所制备的装载有抗癌药物靶的透明质酸纳米微凝胶具有开关效应。该效应表现在，鉴于透明质酸的肿瘤靶向性，本发明之方法最终产物会富集于肿瘤病灶,所述最终产物被肿瘤细胞通过受体CD44、介导自动性受体RHAMM内吞；给予外在干预，即人体摄入同样的生物素使生物素过量继而触发交联的透明质酸断开，所装载的抗癌药物被解锁，装载其中的抗癌药物突释在肿瘤组织中，集中定点释放，实现靶向控释，避免对正常组织细胞的损害。在本发明之方法中，透明质酸呈纳米微凝胶形态后，依然保持其低抗原性、低毒性，但其机械强度提高。
图I是透明质酸、氨基化透明质酸和生物素化透明质酸红外光谱图。图2是盐酸阿霉素在磷酸盐缓冲溶液中的释放行为示意图，该图同时作为摘要附图。
具体实施例方式本发明之装载有抗癌药物的透明质酸纳米微凝胶其凝胶颗粒粒径在10(T500nm尺度范围内。水溶性抗癌药物被锁在透明质酸纳米微凝胶空间网络结构中。所述水溶性抗癌药物包括盐酸阿霉素。本发明之装载有抗癌药物的透明质酸纳米微凝胶制备方法包括以下步骤首先用酰肼类化合物将透明质酸分子上的羧基转化成氨基，得氨基化透明质酸。所述透明质酸为高分子量透明质酸，分子量为1.5 1.8 MDa，所述酰肼类化合物为己二酸二酰肼。具体方法为己二酸二酰肼和高分子透明质酸的质量比为1:5，己二酸二酰肼的用量为O. I mo I equiv,分别溶于水中，透明质酸的浓度为2. 5 mg/ml,然后将二者各自的水溶液混合，再加入己二酸二酰肼质量的十五分之一的固体I-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，室温搅拌f 4小时，在改性反应过程中用O. I mol/L的盐酸调节反应溶液的pH值，使其保持在3. 5^4. 7范围内，得氨基化透明质酸。在这一过程中应当避免反应产物成为酰肼交联透明质酸水凝胶，成为酰肼交联透明质酸水凝胶的临界条件见下表。
透明质酸状态透明质酸浓度反应溶液pH值范围己二酸二酰肼用量 氨基化透明质酸 2.5 mg/ml3.5-4.7O. I rnol equiv
透明质酸水凝胶8 mg/ml<3.51.5 mol equiv其次用琥珀酰亚胺活化生物素，得活化生物素。所述琥珀酰亚胺为N-羟基琥珀酰亚胺。具体方法为生物素与N-羟基琥珀酰亚胺等摩尔，与二环己基碳二亚胺一同溶于二甲基甲酰胺溶液中，50°C水浴缩合反应1(Γ20小时。用布氏漏斗滤除不溶性N，N’-二环己基脲(DCU)白色沉淀杂质。在滤液中逐渐加入乙醚进行琥珀酰亚胺活化生物素的沉降，当·不再明显出现琥珀酰亚胺活化生物素白色沉淀物时，将该白色沉淀物放入冰浴中I小时，·摇匀，过滤，收集白色沉淀物。将白色沉淀物用5(T60°C的热异丙醇溶解，再将其置于冰浴中超过3小时至沉降完全，过滤，收集沉降物。用二甲基甲酰胺溶解该沉降物，再加入乙醚并放在冰浴中I小时以上，过滤收集沉降物，再用乙醚提取一次。最后用干燥剂五氧化二磷对过滤收集的沉降物进行干燥处理，得到N-羟基琥珀酰亚胺活化生物素。活化反应式为
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权利要求
1.一种装载有抗癌药物的透明质酸纳米微凝胶，其特征在于，凝胶颗粒粒径在10(T500nm尺度范围内，水溶性抗癌药物被锁在透明质酸纳米微凝胶空间网络结构中。
2.根据权利要求I所述的装载有抗癌药物的透明质酸纳米微凝胶，其特征在于，所述水溶性抗癌药物包括盐酸阿霉素。
3.一种装载有抗癌药物的透明质酸纳米微凝胶制备方法，其特征在于，首先用酰肼类化合物将透明质酸分子上的羧基转化成氨基，得氨基化透明质酸；其次用琥珀酰亚胺活化生物素，得活化生物素；第三在I-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐存在的条件下，将活化生物素接枝到氨基化透明质酸分子上，得生物素化透明质酸；第四将水溶性抗癌药物和中性亲和素与生物素化透明质酸溶解在水中，得装载有抗癌药物的透明质酸纳米微凝胶。
4.根据权利要求3所述的装载有抗癌药物的透明质酸纳米微凝胶制备方法，其特征在于，所述透明质酸为高分子量透明质酸，分子量为1.5 1.8 MDa，所述酰肼类化合物为己二酸二酰肼；获得氨基化透明质酸的具体方法为己二酸二酰肼和高分子透明质酸的质量比为1:5，己二酸二酰肼的用量为O. I mo I equiv，分别溶于水中，透明质酸的浓度为2. 5 mg/ml，然后将二者各自的水溶液混合，再加入己二酸二酰肼质量的十五分之一的固体I-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，室温搅拌广4小时，在改性反应过程中用O. Imol/L的盐酸调节反应溶液的pH值，使其保持在3. 5^4. 7范围内，得氨基化透明质酸。
5.根据权利要求3所述的装载有抗癌药物的透明质酸纳米微凝胶制备方法，其特征在于，所述琥珀酰亚胺为N-羟基琥珀酰亚胺；获得活化生物素的具体方法为生物素与N-羟基琥珀酰亚胺等摩尔，与二环己基碳二亚胺一同溶于二甲基甲酰胺溶液中，50°C水浴缩合反应1(Γ20小时；用布氏漏斗滤除不溶性N，N’-二环己基脲(DCU)白色沉淀杂质；在滤液中逐渐加入乙醚进行琥珀酰亚胺活化生物素的沉降，当不再明显出现琥珀酰亚胺活化生物素白色沉淀物时，将该白色沉淀物放入冰浴中I小时，摇匀，过滤，收集白色沉淀物。将白色沉淀物用5(T60°C的热异丙醇溶解，再将其置于冰浴中超过3小时至沉降完全，过滤，收集沉降物；用二甲基甲酰胺溶解该沉降物，再加入乙醚并放在冰浴中I小时以上，过滤收集沉降物，再用乙醚提取一次。最后用干燥剂五氧化二磷对过滤收集的沉降物进行干燥处理，得到N-羟基琥珀酰亚胺活化生物素。
6.根据权利要求3所述的装载有抗癌药物的透明质酸纳米微凝胶制备方法，其特征在于，获得生物素化透明质酸的具体方法是将质量比为22:1的氨基化透明质酸和N-羟基琥珀酰亚胺活化生物素用PH值为7. 4的磷酸盐缓冲溶液溶解，室温下反应24小时，将反应产物用MWCO of 10000透析袋于二次水中透析24小时以上，冻干，得到生物素化透明质酸。
7.根据权利要求3所述的装载有抗癌药物的透明质酸纳米微凝胶制备方法，其特征在于，所述水溶性抗肿瘤药物为盐酸阿霉素；获得装载有抗癌药物靶的透明质酸纳米微凝胶具体方法是将质量比为5:1的生物素化透明质酸和盐酸阿霉素在水中均匀混合，磁力搅拌逐滴加入中性亲和素水溶液，磁力搅拌速度4(T800r/min，中性亲和素滴加速度5秒钟I滴，借助大分子量透明质酸自身构象卷曲控制中性亲和素与生物素的结合，实现凝胶结构形态从宏观到纳米微观的过渡。
全文摘要
装载有抗癌药物的透明质酸纳米微凝胶及其制备方法属于高分子药用材料技术领域。现有透明质酸宏观凝胶作为药物载体难以顺利到达病灶。本发明之装载有抗癌药物的透明质酸纳米微凝胶的凝胶颗粒粒径在100~500nm尺度范围内，水溶性抗癌药物被锁在透明质酸纳米微凝胶空间网络结构中。本发明之制备方法首先用酰肼类化合物将透明质酸分子上的羧基转化成氨基，得氨基化透明质酸；其次用琥珀酰亚胺活化生物素，得活化生物素；第三在1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐存在的条件下，将活化生物素接枝到氨基化透明质酸分子上，得生物素化透明质酸；第四将水溶性抗癌药物和中性亲和素与生物素化透明质酸溶解在水中，得装载有抗癌药物的透明质酸纳米微凝胶。
文档编号A61K31/704GK102871951SQ20121033474
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月11日 优先权日2012年9月11日
发明者李艳辉, 崔媛, 段潜, 常晶晶 申请人:长春理工大学