一种具有抗肿瘤效果的二氧化钛化合物的制作方法

1.本发明属于生物制药技术领域，具体为一种具有抗肿瘤效果的二氧化钛化合物。


背景技术：

2.癌细胞具有“谷氨酰胺成瘾”的特性，它们会富集大量谷氨酰胺用于自身的快速生长，因此，尽管谷氨酰胺是机体内含量最丰富的氨基酸，在荷瘤机体常出现谷氨酰胺的缺乏，因此补充的谷氨酰胺会被快速运送到肿瘤组织中。尽管体外细胞研究显示，谷氨酰胺可以促进肿瘤细胞增殖，但体内研究结果与此相矛盾，含谷氨酰胺的肠外或肠内营养支持均未明显促进荷瘤宿主肿瘤生长，其原因可能是谷氨酰胺可以促进宿主正氮平衡，改善机体免疫，因此给荷瘤机体补充谷氨酰胺是安全的，谷氨酰胺代谢相关的研究也逐渐成为癌症治疗的新靶点和突破口。
3.为此，我们提出了一种具有抗肿瘤效果的二氧化钛化合物。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有抗肿瘤效果的二氧化钛化合物，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有抗肿瘤效果的二氧化钛化合物，所述二氧化钛化合物的合成原料包括谷氨酰胺、钛酸丁酯以及铜离子，其中，所述谷氨酰胺的反应浓度为1mg/ml，所述钛酸丁酯的反应浓度为0.5mg/ml，所述谷氨酰胺和钛酸丁酯的反应浓度配比为2:1，所述铜离子的反应浓度为0.3μg/ml，所述谷氨酰胺和钛酸丁酯二者进行反应用于合成纳米二氧化钛，所述铜离子用于向纳米二氧化钛的晶格中进行掺杂对纳米二氧化钛进行修饰，形成的二氧化钛化合物为谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛；
6.经过铜离子修饰后的谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛，利用超高速离心机离心沉淀纳米颗粒，并洗涤除去未合成的原料，利用icp
‑
ms测定钛元素的浓度，确定谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛的化合物产率，利用透射电镜和马尔文激光粒度仪测定谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛的化合物原始粒径和水合粒径，判断二氧化钛化合物的分散度和颗粒大小的均一性，利用x射线能谱仪测定二氧化钛化合物中铜离子杂质浓度。
7.进一步优化本技术方案，所述铜离子进行修饰时，对铜离子掺杂浓度进行优化，提高二氧化钛化合物的合成效率以及产物的纯度和产率，前期合成的条件下，铜离子的浓度为0.3μg/ml，维持谷氨酰胺和钛酸丁酯的反应浓度不变，分别设置铜离子的浓度为0.5μg/ml，1μg/ml，2μg/ml，5μg/ml及10μg/ml。
8.进一步优化本技术方案，所述二氧化钛化合物在进行原料合成时，谷氨酰胺和钛酸丁酯的反应浓度配比为1:1，所述谷氨酰胺的反应浓度为1mg/ml，所述钛酸丁酯的反应浓度为1mg/ml。
9.进一步优化本技术方案，所述二氧化钛化合物在进行原料合成时，谷氨酰胺和钛酸丁酯的反应浓度配比为1:2，所述谷氨酰胺的反应浓度为0.5mg/ml，所述钛酸丁酯的反应
浓度为1mg/ml。
10.进一步优化本技术方案，所述二氧化钛化合物在进行原料合成时，谷氨酰胺和钛酸丁酯的反应浓度配比为2:1，所述谷氨酰胺的反应浓度为0.7mg/ml，所述钛酸丁酯的反应浓度为0.35mg/ml。
11.进一步优化本技术方案，对所述二氧化钛化合物的急性毒性和蓄积性进行分析，通过纳米二氧化钛的半数致死剂量，估计谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛的致死剂量。
12.进一步优化本技术方案，对所述二氧化钛化合物药代动力学及到达肿瘤组织的能力进行分析，选择致死率为0的最大剂量尾静脉注射进行药代动力学研究，每隔一小时，共留取48小时内的血液及组织样本进行后续药物含量测定，根据血液、组织中二氧化钛含量的变化，绘制变化曲线，计算表观分布容积，判断药物的分布及与组织的结合程度。
13.进一步优化本技术方案，对所述二氧化钛化合物抑制肿瘤形成和转移的效果进行分析，构建慢病毒转染构建稳定高表达荧光素酶的肿瘤细胞，利用可见光活体成像技术实现对肿瘤细胞生长、转移的监测及评价。
14.进一步优化本技术方案，对所述二氧化钛化合物扰乱肿瘤细胞“相分离”抑制转移的机制进行分析，构建体外微管聚合模型，明确谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛对细胞微管骨架相分离的干扰作用。
15.与现有技术相比，本发明提供了一种具有抗肿瘤效果的二氧化钛化合物，具备以下有益效果：
16.该具有抗肿瘤效果的二氧化钛化合物，通过进行扰乱相分离，抑制肿瘤细胞侵袭和转移能力的机制，为后续制药设计提供新思路，将二氧化钛化合物转化为药物，使得药物合成成本可控，能大幅度降低药物研发的费用，从而降低肿瘤患者家庭的巨额支出，该化合物能在体内有效抑制肿瘤转移，则能够有效延长肿瘤晚期患者的生存时间，对于肿瘤患者及其家庭具有重要社会意义。
附图说明
17.图1为本发明提出的一种具有抗肿瘤效果的二氧化钛化合物的合成流程示意图；
18.图2为本发明提出的一种具有抗肿瘤效果的二氧化钛化合物的中间态和完成态的表征图。
具体实施方式
19.下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.实施例一：
21.请参阅图1，一种具有抗肿瘤效果的二氧化钛化合物，所述二氧化钛化合物的合成原料包括谷氨酰胺、钛酸丁酯以及铜离子，其中，所述谷氨酰胺的反应浓度为1mg/ml，所述钛酸丁酯的反应浓度为0.5mg/ml，所述谷氨酰胺和钛酸丁酯的反应浓度配比为2:1，所述铜离子的反应浓度为0.3μg/ml，所述谷氨酰胺和钛酸丁酯二者进行反应用于合成纳米二氧化
钛，所述铜离子用于向纳米二氧化钛的晶格中进行掺杂对纳米二氧化钛进行修饰，形成的二氧化钛化合物为谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛；
22.如图2所示，图2中的a照片为铜离子修饰的中间态的谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛呈棒状，图2中的b照片为铜离子修饰的完全态的谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛呈球状。
23.经过铜离子修饰后的谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛，利用超高速离心机离心沉淀纳米颗粒，并洗涤除去未合成的原料，利用icp
‑
ms测定钛元素的浓度，确定谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛的化合物产率，利用透射电镜和马尔文激光粒度仪测定谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛的化合物原始粒径和水合粒径，判断二氧化钛化合物的分散度和颗粒大小的均一性，利用x射线能谱仪测定二氧化钛化合物中铜离子杂质浓度。
24.具体的，所述铜离子进行修饰时，对铜离子掺杂浓度进行优化，提高二氧化钛化合物的合成效率以及产物的纯度和产率，前期合成的条件下，铜离子的浓度为0.3μg/ml，维持谷氨酰胺和钛酸丁酯的反应浓度不变，分别设置铜离子的浓度为0.5μg/ml，1μg/ml，2μg/ml，5μg/ml及10μg/ml。
25.具体的，所述二氧化钛化合物在进行原料合成时，谷氨酰胺和钛酸丁酯的反应浓度配比为1:1，所述谷氨酰胺的反应浓度为1mg/ml，所述钛酸丁酯的反应浓度为1mg/ml。
26.具体的，所述二氧化钛化合物在进行原料合成时，谷氨酰胺和钛酸丁酯的反应浓度配比为1:2，所述谷氨酰胺的反应浓度为0.5mg/ml，所述钛酸丁酯的反应浓度为1mg/ml。
27.具体的，所述二氧化钛化合物在进行原料合成时，谷氨酰胺和钛酸丁酯的反应浓度配比为2:1，所述谷氨酰胺的反应浓度为0.7mg/ml，所述钛酸丁酯的反应浓度为0.35mg/ml。
28.具体的，对所述二氧化钛化合物的急性毒性和蓄积性进行分析，通过纳米二氧化钛的半数致死剂量，估计谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛的致死剂量。
29.具体的，对所述二氧化钛化合物药代动力学及到达肿瘤组织的能力进行分析，选择致死率为0的最大剂量尾静脉注射进行药代动力学研究，每隔一小时，共留取48小时内的血液及组织样本进行后续药物含量测定，根据血液、组织中二氧化钛含量的变化，绘制变化曲线，计算表观分布容积，判断药物的分布及与组织的结合程度。
30.具体的，对所述二氧化钛化合物抑制肿瘤形成和转移的效果进行分析，构建慢病毒转染构建稳定高表达荧光素酶的肿瘤细胞，利用可见光活体成像技术实现对肿瘤细胞生长、转移的监测及评价。
31.具体的，对所述二氧化钛化合物扰乱肿瘤细胞“相分离”抑制转移的机制进行分析，构建体外微管聚合模型，明确谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛对细胞微管骨架相分离的干扰作用。
32.实施例二：
33.基于实施例一中所述的一种具有抗肿瘤效果的二氧化钛化合物，对所述二氧化钛化合物的急性毒性和蓄积性进行分析时，通过纳米二氧化钛的半数致死剂量，估计谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛的致死剂量。利用icp
‑
ms测定浓度后，配置不同浓度染毒液，通过尾静脉注射给药，确定裸鼠死亡率为0的最大剂量、半数致死量，以及绝对致死剂量。利用改良karber法计算谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛的ld50及其95％可信区间。观察并记录小鼠的中毒症状，和内脏器官肉眼和病理变化。采用剂量递增连续染毒法，以ld50为基础设计剂量，计
算蓄积系数，评价蓄积性。
34.实施例三：
35.基于实施例一中所述的一种具有抗肿瘤效果的二氧化钛化合物，对所述二氧化钛化合物药代动力学及到达肿瘤组织的能力进行分析时，选择致死率为0的最大剂量尾静脉注射进行药代动力学研究，每隔一小时，共留取48小时内的血液及组织样本进行后续药物含量测定，根据血液、组织中二氧化钛含量的变化，绘制变化曲线，计算表观分布容积，判断药物的分布及与组织的结合程度。通过血浆中二氧化钛含量计算谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛的半衰期、清除率、消除动力学。在体外培养肿瘤细胞，接种裸鼠腋窝中后部皮下，选取成瘤较好的裸鼠，尾静脉注射谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛，48小时后，利用icp
‑
ms检测谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛在肿瘤组织中的分布。利用代谢笼收集裸鼠的尿液与粪便，判断谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛的主要排泄方式和排泄量，评价其在体内的蓄积情况。
36.实施例四：
37.基于实施例一中所述的一种具有抗肿瘤效果的二氧化钛化合物，对所述二氧化钛化合物抑制肿瘤形成和转移的效果进行分析时，构建慢病毒转染构建稳定高表达荧光素酶的肿瘤细胞，利用可见光活体成像技术实现对肿瘤细胞生长、转移的监测及评价。利用可见光活体成像技术观察谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛对处理的肿瘤细胞成瘤能力，病理切片后观察肿瘤内血管形成情况，以及向基底膜组织的侵袭情况。利用可见光活体成像技术联合流式细胞仪评价谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛对荷瘤裸鼠的肿瘤生长及侵袭、转移抑制情况。将肿瘤细胞通过尾静脉注入裸鼠体内构建肿瘤转移模型，同时注射谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛，观察裸鼠肿瘤全身转移灶形成情况，并记录肿瘤大小和生存期。构建原代肿瘤裸鼠移植瘤模型，并注射谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛，观察肿瘤生长及向周围侵袭及转移情况。
38.实施例五：
39.基于实施例一中所述的一种具有抗肿瘤效果的二氧化钛化合物，对所述二氧化钛化合物扰乱肿瘤细胞“相分离”抑制转移的机制进行分析时，构建体外微管聚合模型，分别加入微管相关蛋白tau，谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛，tau蛋白+谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛，记录聚合曲线的变化，判断tau蛋白及谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛对微管聚合作用的影响；利用光学显微镜观察微管聚合过程中不同时间段、加入tau蛋白、加入谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛后的溶液，观察对“相分离”液滴状结构的影响。利用慢病毒构建微管蛋白、tau蛋白过表达载体，利用激光共聚焦显微镜在活细胞中观察两者参与微管相分离的动态过程，分别用sirna干扰微管蛋白及tau蛋白的表达，构建参与相分离的idr结构域突变蛋白，并加入谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛，利用激光共聚焦显微镜观察各情况下荧光的变化，明确谷氨酰胺
‑
纳米二氧化钛对细胞微管骨架相分离的干扰作用。
40.本发明的有益效果是：该具有抗肿瘤效果的二氧化钛化合物，通过进行扰乱相分离，抑制肿瘤细胞侵袭和转移能力的机制，为后续制药设计提供新思路，将二氧化钛化合物转化为药物，使得药物合成成本可控，能大幅度降低药物研发的费用，从而降低肿瘤患者家庭的巨额支出，该化合物能在体内有效抑制肿瘤转移，则能够有效延长肿瘤晚期患者的生存时间，对于肿瘤患者及其家庭具有重要社会意义。
41.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
42.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。