一种基于盐酸伊立替康的抗癌纳米粒子的制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】一种基于盐酸伊立替康的抗癌纳米粒子，由两亲性磺化杯[4]芳烃（SC4AH）和盐酸伊立替康（IRC）通过超分子作用形成，两亲性磺化杯[4]芳烃在纳米粒子表面提供了主客体键合位点，对纳米粒子的表面进行非共价修饰，用来结合阳离子靶向剂分子，从而实现靶向药物传递。本发明的优点是：1）制备简便、原料用量少；2）由于药物分子本身是纳米粒子的构筑单元之一，该纳米粒子在保护药物分子的同时拥有较高的负载率；3）该纳米粒子可通过其表面杯芳烃的包结作用非共价修饰靶向剂分子，使其在癌症药物靶向运输领域具有广阔的应用前景。
【专利说明】一种基于盐酸伊立替康的抗癌纳米粒子的制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米超分子材料【技术领域】，特别是一种基于盐酸伊立替康的抗癌纳米粒子的制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]近年来，纳米技术被广泛用于材料科学、光学、电学和药物传递等领域。其中，纳米技术在药物传递领域的应用主要注重于将具有药物活性的小分子选择性运送到病灶部位并将药物分子的治疗效果最大化，同时降低药物的副作用，参见I) 1.Brigger, C.Dubernet, P.Couvreur.Adv.Drug Deli very Rev.2002, 54, 631 - 651; 2) 0.C.Farokhzad, R.Langer.ACS Nano2QQ9, 3, 16 - 20; 3) S.E.Erb.Drug Deli verySyst.2009, 24, 63 - 70。尽管人们已经研发出种类繁多的纳米载体，包括脂质体、聚合物纳米粒子、树枝状分子以及无机纳米粒子等，其与药物结合的主要途径仍只有两种:1)纳米载体将药物分子物理包裹于其内部，该方法通常包封率低于10%，即载体是主要部分，这导致药剂中活性成分较低；2)将药物分子通过共价键与高分子或肽链相连，通过在溶液中自组装成为纳米粒子，该方法合成成本极高，不利于大规模生产，参见:1)A.G.Cheetham, P.Zhang, Y.-A.Lin, L.L.Lock, H.Cu1.J.Am.Chem.Soc.2013, 135, 2907 - 2910;
2)R.Duncan.Nat.Rev.Cancer2006, 6, 688 - 701; 3) X.Hu, J.Hu, J.Ti an, Z.Ge, G.Zhang, K.Luo, S.Liu.J.Am.Chem.Soc.2013, 135, 17617 - 17629。对于这两种途径而言，在纳米载体表面上修饰功能基团，例如靶向剂和荧光探针等，均需要重新合成载体，这不仅影响纳米粒子本身性质及其对药物的包封效果，并且功能基团无法随意更换。
[0003]由水溶性大环分子及在其上修饰的疏水链组成的两亲性大环分子，具有独特的环状骨架以及较单体更强的两亲聚集能力，参见:Y.-X.Wang, D.-S.Guo, Y.Cao, Y.Liu.RSC Adv.2013, 3, 8058 - 8063。该类分子在水中能聚集形成不同的纳米结构，并且纳米粒子的表面可通过大环空腔对客体分子的主客体包结作用实现功能衍生化，参见:J.Voskuhl, B.J.Ravo0.Chem.Soc.Rev.2009, 38, 495 - 505。同时，水溶性大环分子及其衍生物具有良好的生物兼容性。因此，该类分子被广泛应用于蛋白传感、基因传递和人工离子通道等生物【技术领域】的研究，参见:1)R.Zadmard, T.Schrader.J.Am.Chem.Soc.2005, 127, 904 - 915; 2) S.Kolusheva, R.Zadmard, T.Schrader, R.Jelinek.J.Am.Chem.Soc.2006, 128, 13592 - 13598; 3) V.Bagnacani, V.Franceschi,M.Bassi, M.Lomazzi, G.Donofr1, F.Sansone, A.Casnati, R.Ungar0.Nat.Commun.2013, 4, 1721。在众多大环分子中,两亲性磺化杯芳烃由于其出色的键合能力以及简易的制备过程倍受研究者们的青睐。伊立替康是喜树碱类抗癌药中已临床使用的药物之一。其可通过抑制细胞存活中一种必需酶，DNA拓朴异构酶I，来实现对细胞的杀伤作用。伊立替康对大肠癌、肺癌、卵巢癌、宫颈癌、胃癌、淋巴瘤、乳腺癌、白血病等均有不同的效果，参见:U.Vanhoefer, A.Harstrick, ff.Achterrath, S.Cao, S.Seeber, Μ.Rustum.J.Clin.0ncol.2001, 19, 1501 - 1518。因此，利用纳米载体技术对该类药物进行改进，一直是研究的前沿热点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对上述技术分析，提供一种基于盐酸伊立替康的抗癌纳米粒子的制备方法和应用，该纳米粒子由两亲性磺化杯[4]芳烃(SC4AH)和盐酸伊立替康(IRC)组成，由于两亲性磺化杯[4]芳烃的亲水大环部分分布在纳米粒子表面，因此通过其与靶向剂的主客体键合作用，对纳米粒子的表面进行非共价修饰，从而实现靶向药物传递；其制备方法简便，主、客体原料用量少。
[0005]本发明的技术方案:
一种基于盐酸伊立替康的抗癌纳米粒子的制备方法，所述基于盐酸伊立替康的抗癌纳米粒子由两亲性磺化杯[4]芳烃(SC4AH)和盐酸伊立替康(IRC)通过超分子作用形成，将两亲性磺化杯[4]芳烃(SC4AH)和盐酸伊立替康(IRC)溶解于水中，均匀混合后得到超分子纳米粒子溶液，超分子纳米粒子溶液中两亲性磺化杯[4]芳烃(SC4AH)的浓度为10 μ M，盐酸伊立替康(IRC)的浓度为40 μ M ;两亲性磺化杯[4]芳烃与盐酸伊立替康的摩尔比为1:4。
[0006]一种所制备的基于盐酸伊立替康的抗癌纳米粒子的应用，通过抗癌纳米粒子与靶向剂的主客体键合作用，对纳米粒子的表面进行非共价修饰，从而实现靶向药物传递，得到靶向抗癌纳米粒子，方法是:将靶向剂吡啶盐取代透明质酸钠(HAPy)水溶液加入所制备的基于盐酸伊立替康的抗癌纳米粒子溶液中，均匀混合后得到基于盐酸伊立替康的靶向抗癌纳米粒子，所述吡啶盐取代透明质酸钠(HAPy)分子中平均每17个重负单元中修饰有一个吡啶阳离子，靶向剂吡啶盐取代透明质酸钠溶液的浓度为74 μ g/mL，吡啶盐取代基团与盐酸伊立替康的摩尔比为1:4。
[0007]本发明的优点是:1)抗癌纳米粒子制备方法简便、原料用量少；2)由于药物分子本身是纳米粒子的构筑单元之一，该纳米粒子在保护药物分子的同时拥有较高的负载率；
3)该抗癌纳米粒子可通过其表面杯芳烃的包结作用非共价修饰靶向剂分子，成为靶向抗癌纳米粒子，使其在癌症药物靶向运输领域具有广阔的应用前景。
[0008]【【专利附图】
【附图说明】】
图1为两亲性磺化杯[4]芳烃和盐酸伊立替康自组装为抗癌纳米粒子及其表面被修饰靶向剂吡啶盐取代透明质酸钠的示意图。
[0009]图2为改变两亲性磺化杯[4]芳烃和盐酸伊立替康摩尔比例，不同盐酸伊立替康含量下透光率曲线变化图。
[0010]图3为改变两亲性磺化杯[4]芳烃和盐酸伊立替康摩尔比例，不同盐酸伊立替康含量下600nm处透光率变化图。
[0011]图4为两亲性磺化杯[4]芳烃和盐酸伊立替康自组装形成的抗癌纳米粒子在不同pH下的透光率曲线及600nm处透光率变化图。
[0012]图5为两亲性磺化杯[4]芳烃和盐酸伊立替康自组装形成的抗癌纳米粒子在加入靶向剂前后的动态光散射粒径分布图。
[0013]图6为两亲性磺化杯[4]芳烃和盐酸伊立替康自组装形成的抗癌纳米粒子在加入靶向剂前后的ζ电位变化。
[0014]图7为两亲性磺化杯[4]芳烃和盐酸伊立替康自组装形成的抗癌纳米粒子的高分辨透射电子显微镜图像。
[0015]图8为两亲性磺化杯[4]芳烃和盐酸伊立替康自组装形成的抗癌纳米粒子及其修饰靶向剂后和MCF-7细胞孵育两天后细胞存活率图。
[0016]【【具体实施方式】】
实施例:
一种基于盐酸伊立替康的抗癌纳米粒子的制备方法，如图1所示，所述基于盐酸伊立替康的抗癌纳米粒子由两亲性磺化杯[4]芳烃(SC4AH)和盐酸伊立替康(IRC)通过超分子作用形成，将两亲性磺化杯[4]芳烃(SC4AH)和盐酸伊立替康(IRC)溶解于水中，均匀混合后得到超分子纳米粒子溶液，超分子纳米粒子溶液中两亲性磺化杯[4]芳烃(SC4AH)的浓度为10 μ M，盐酸伊立替康(IRC)的浓度为40 μ M ;两亲性磺化杯[4]芳烃与盐酸伊立替康的摩尔比为1:4。通过核磁测定该纳米粒子负载率为65.17%。
[0017]检测分析: a)透光率检测
图2为改变两亲性磺化杯[4]芳烃和盐酸伊立替康摩尔比例，不同盐酸伊立替康含量下透光率曲线变化图；图3为改变两亲性磺化杯[4]芳烃和盐酸伊立替康摩尔比例，不同盐酸伊立替康含量下600nm处透光率变化图。图中显示:当两亲性磺化杯[4]芳烃和伊立替康浓度比为1:4时，溶液的长波长(600 nm)处透光率明显下降，表明此比例下两亲性磺化杯[4]芳烃和伊立替康自组装为大粒径的纳米粒子。
[0018]b)不同pH值下透光率检测
图4为两亲性磺化杯[4]芳烃和盐酸伊立替康自组装形成的抗癌纳米粒子在不同pH下的透光率曲线及600nm处透光率变化图。图中显示:所得伊立替康纳米粒子在pH 4_9范围内，溶液透光率无明显变化，且伊立替康在360 nm处的吸收峰也无明显变化。说明该纳米粒子保护伊立替康不受溶液PH值的影响(例如碱性条件下的去质子化所引起的沉淀)，充分体现了纳米粒子的载体作用。
[0019]图7为两亲性磺化杯[4]芳烃和盐酸伊立替康自组装形成的抗癌纳米粒子的高分辨透射电子显微镜图像。图中显示:该纳米粒子为小于100 nm的实心球状粒子。
[0020]所制备的基于盐酸伊立替康的抗癌纳米粒子的应用，通过抗癌纳米粒子与靶向剂的主客体键合作用，对纳米粒子的表面进行非共价修饰，从而实现靶向药物传递，得到靶向抗癌纳米粒子，方法是:将靶向剂吡啶盐取代透明质酸钠(HAPy)水溶液加入所制备的基于盐酸伊立替康的抗癌纳米粒子溶液中，均匀混合后得到基于盐酸伊立替康的靶向抗癌纳米粒子，所述吡啶盐取代透明质酸钠(HAPy)分子中平均每17个重负单元中修饰有一个吡啶阳离子，靶向剂吡啶盐取代透明质酸钠溶液的浓度为74 μ g/mL，吡啶盐取代基团与盐酸伊立替康的摩尔比为1:4。
[0021]纳米粒子形貌测试:
图5为两亲性磺化杯[4]芳烃和盐酸伊立替康自组装形成的抗癌纳米粒子在加入靶向剂前后的动态光散射粒径分布图。图中显示:当两亲性磺化杯[4]芳烃和伊立替康浓度比为1:4混合后，溶液中纳米粒子粒径约为80 nm ;向纳米粒子溶液中加入HAPy，纳米粒子的粒径并没有发生明显变化，这说明通过主客体包结作用进行纳米粒子的表面修饰不会影响纳米粒子本身。
[0022]纳米粒子Zeta电位检测:
图6为两亲性磺化杯[4]芳烃和盐酸伊立替康自组装形成的抗癌纳米粒子在加入靶向剂前后的?电位变化；图中显示:向纳米粒子溶液中加入HAPy，纳米粒子的表面电位发生了明显的降低。由于HAPy带负电荷，无法与本身带有负电荷的纳米粒子进行静电吸附，因此该吸附过程是由HAPy上的吡啶和磺化杯芳烃之间的主客体作用导致的。由于负电荷的HAPy吸附于纳米粒子表面，故纳米粒子的表面电位发生了明显的降低。
[0023]癌细胞杀伤活性检测:
图8为两亲性磺化杯[4]芳烃和盐酸伊立替康自组装形成的抗癌纳米粒子及其修饰靶向剂后和MCF-7细胞孵育两天后细胞存活率图，图中显示:各组分与MCF-7细胞(人体乳腺癌细胞，其细胞表面的透明质酸受体过量表达)孵育两天后，SC4AH和HAPy的细胞毒性很低，说明这两组分是生物兼容的，而盐酸伊立替康纳米粒子的抗癌活性优于盐酸伊立替康药物本身，当修饰靶向剂HAPy之后，盐酸伊立替康纳米粒子的抗癌活性进一步提高。实验结果表明，靶向剂的加入，促进了对应癌细胞对纳米粒子的摄入并提高了药物的抗癌活性。
【权利要求】
1.一种基于盐酸伊立替康的抗癌纳米粒子的制备方法，其特征在于:所述基于盐酸伊立替康的抗癌纳米粒子由两亲性磺化杯[4]芳烃(SC4AH)和盐酸伊立替康(IRC)通过超分子作用形成，将两亲性磺化杯[4]芳烃(SC4AH)和盐酸伊立替康(IRC)溶解于水中，均匀混合后得到超分子纳米粒子溶液，超分子纳米粒子溶液中两亲性磺化杯[4]芳烃(SC4AH)的浓度为10 μ M，盐酸伊立替康(IRC)的浓度为40μΜ;两亲性磺化杯[4]芳烃与盐酸伊立替康的摩尔比为1:4。
2.—种权利要求1所制备的基于盐酸伊立替康的抗癌纳米粒子的应用，其特征在于:通过抗癌纳米粒子与靶向剂的主客体键合作用，对纳米粒子的表面进行非共价修饰，从而实现靶向药物传递，得到靶向抗癌纳米粒子，方法是:将靶向剂吡啶盐取代透明质酸钠(HAPy)水溶液加入所制备的基于盐酸伊立替康的抗癌纳米粒子溶液中，均匀混合后得到基于盐酸伊立替康的靶向抗癌纳米粒子，所述吡啶盐取代透明质酸钠(HAPy)分子中平均每17个重负单元中修饰有一个吡啶阳离子，靶向剂吡啶盐取代透明质酸钠溶液的浓度为.74 μ g/mL，吡啶盐取代基团与盐酸伊立替康的摩尔比为1:4。
【文档编号】A61K47/26GK104174026SQ201410430550
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】刘育, 王以轩, 郭东升, 王鲲鹏 申请人:南开大学