一种核壳型纳米酶探针及其制备方法和应用

本发明属于纳米医药，特别涉及一种用于炎症性肠病可视化诊疗监测的核壳型纳米酶探针及其制备方法。

背景技术：

1、炎症性肠病(inflammatory bowel disease，ibd)是一种常累及回肠、结肠、直肠的慢性、进行性、破坏性的胃肠道炎症性疾病，主要包括溃疡性结肠炎(uc)和克罗恩病(cd)两种类型。近年来，ibd的患病率和发病率急剧增加，全世界大约有680万人患有ibd，严重影响患者的生活质量。目前没有药物能够治愈ibd，疾病常伴随患者终身，并且反复发作，严重影响患者的健康及生活质量。ibd患者治疗前，往往需要医学影像技术对疾病进行鉴定诊断；治疗过程中，也需要借助医学影像实时评估治疗效果；治疗结束后，同样需要进行影像诊断以确定肠道炎症是否完全康复。因此，通过将具有诊断功能的造影剂引入到治疗药剂中，设计集诊断功能和抗炎治疗为一体的高生物相容性诊疗监测一体化制剂，己成为当前一个新的研究热点。

2、目前临床上大多对ibd患者进行内窥镜检查，然而内窥镜检查是侵入性的且成本昂贵，同时会诱发穿孔、小肠狭窄等并发症，限制了其临床应用。此外，内窥镜检查活检有一定的局限性，例如无法探及大肠和小肠的所有区域。作为一种非侵入性放射成像模式，ct具有高分辨率、扫描时间短、组织穿透性深和感兴趣组织的3d可视化等优点，已成为评估ibd最广泛的检查方法。传统的基于水、空气、钡或碘的ct造影剂用于描绘肠外结构、瘘管、脓肿、肠壁增厚、管腔狭窄或其他异常，但是不表现出任何特定的组织靶向性。因此，亟需一种新的具有肠道炎症靶向特异性的诊疗制剂对炎症病灶准确定位，并且能够实现对治疗后病灶部分进行实时监测。

3、目前，能在ibd的诊断和治疗过程中发挥重要作用的纳米材料诸多，但还没有用于ibd可视化诊疗监测一体化纳米酶探针的相关报道。

技术实现思路

1、鉴于现有技术需求，本发明的目的在于提供一种可用于炎症性肠病可视化诊疗监测的核壳型纳米酶探针，所述纳米酶探针生物相容性好，具有x射线衰减性能和纳米酶活性，无毒副作用，可以通过在炎症病变部位的特异性富集，实现对肠道炎症的ct示踪，抗炎治疗以及实时动态ct可视化监测治疗进程的目的。

2、为了解决上述技术问题，本发明提出的一种核壳型纳米酶探针，所述核壳型纳米酶探针包括内核纳米颗粒和壳层纳米颗粒，所述纳米颗粒内核包括抗炎药物、聚乳酸-羟基乙酸共聚物和壳聚糖，所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物作为药物载体，装载所述抗炎药物后通过静电作用将壳聚糖修饰在其表面形成所述的内核纳米颗粒；所述壳层纳米颗粒包括氧化铈和透明质酸，所述透明质酸作为模板在室温碱性条件下采用一锅法负载上氧化铈；所述内核纳米颗粒和壳层纳米颗粒通过酰胺键共价结合，所得产物即为核壳型纳米酶探针；所述核壳型纳米酶探针呈球形，粒径均匀，平均粒径为200～300nm，表面电荷为-42.40±1.14mv，并具有x射线衰减性能和纳米酶活性。

3、进一步讲，本发明所述的核壳型纳米酶探针，其中：

4、所述抗炎药物是具有抗炎特性的疏水性药物；优选为姜黄素。

5、所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物的分子量为38000-54000。

6、所述透明质酸为任意分子量大小的透明质酸。

7、所述壳聚糖的黏度>400mpa.s。

8、同时，本发明还提出了上述核壳型纳米酶探针的制备方法，包括如下步骤：

9、步骤1)：内核纳米颗粒的制备：将质量比为20:1的聚乳酸-羟基乙酸共聚物和抗炎药物姜黄素在二氯甲烷-甲醇混合溶液中溶解混合均匀得到有机混合溶液，其中，所述二氯甲烷-甲醇混合溶液的体积比为8:2；将上述有机混合溶液滴加至质量分数为1％的聚乙烯醇溶液中，其中，所述有机混合溶液和聚乙烯醇溶液的体积比为1:5；涡旋混匀后放在冰浴中进行超声处理；超声完毕后旋转蒸发除去有机相，离心，洗涤后收集沉淀物；将上述沉淀物悬浮于含有质量分数为0.2％阳离子聚合物壳聚糖的质量分数为1％的聚乙烯醇溶液中，室温搅拌、离心、洗涤后，收集的沉淀物即为内核纳米颗粒；

10、步骤2)：壳层纳米颗粒的制备：按照质量比为7:2000将氯化铈和透明质酸溶于去离子水中，室温下搅拌均匀得到混合溶液；向该混合溶液中缓慢滴加质量浓度为25％的氨水，其中，氨水与混合溶液的体积比为1:40，室温下搅拌直至溶液变为淡黄色，随后，离心、去离子水洗涤，收集淡黄色沉淀物；使用截留分子量为8000～14000的透析袋将所得淡黄色沉淀物在去离子水中透析2天，离心收集沉淀，即得壳层纳米颗粒；

11、步骤3)：所述内核纳米颗粒和壳层纳米颗粒的共价结合，制备核壳型纳米酶探针：将步骤2)得到的壳层纳米颗粒分散在去离子水中，再向其中加入缩合剂进行活化羧基处理，在37℃水浴锅中搅拌1小时；然后向该溶液中加入步骤1)制备的内壳纳米颗粒，37℃水浴锅中避光搅拌10～12h，使壳层纳米颗粒表面的羧基与内核纳米颗粒表面的氨基基团共价结合；使用截留分子量为8000～14000的透析袋将反应结束后的混合物在去离子水中透析2天，离心收集沉淀，即得核壳型纳米酶探针。

12、进一步讲，本发明所述的制备方法的步骤3)中，所述缩合剂包括4-(4,6-二甲氧基三嗪)-4-甲基吗啉盐酸盐(dmtmm)或者是由质量比为1:1的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(edc)和n-羟基丁二酰亚胺(nhs)构成。优选dmtmm。

13、所述缩合剂和壳层纳米颗粒的质量比为1:50。

14、所述内核纳米颗粒与壳层纳米颗粒质量比为1:1。

15、将本发明制备得到的核壳型纳米酶探针应用于炎症性肠病的抗炎治疗，同时实现肠道炎症的ct示踪。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、(1)本发明的核壳型纳米酶探针具有过氧化氢酶(catalase，cat)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，sod)活性(即纳米酶活性)，能够保护细胞抵抗氧化应激，具有出色得抗氧化能力。

18、(2)本发明的核壳型纳米酶探针不仅具有良好生物相容性，在提高所携带药物姜黄素的生物利用度的同时兼具ct对比效能(即x射线衰减性能)，能够实现炎症病灶靶向显像，通过活体胃肠道ct成像，能够实现无创、实时追踪核壳型纳米酶探针的分布、吸收及代谢，使得ibd治疗具有无创可视化特性。

19、(3)本发明的核壳型纳米酶探针cur@pc-ha/ceo2 nps集抗炎治疗和ct成像于一身，实现了炎症性肠病的诊、疗、监测一体化，在炎症性肠病的抗炎治疗以及其它肠道炎性疾病诊疗领域具有广阔的应用前景。

20、(4)本发明的核壳型纳米酶探针可进行活体口服给药和非侵入式的实时动态高灵敏ct成像示踪和监测，且无生物毒副作用，检测方法简便易行。

技术特征：

1.一种核壳型纳米酶探针，其特征在于：所述核壳型纳米酶探针包括内核纳米颗粒和壳层纳米颗粒，所述纳米颗粒内核包括抗炎药物、聚乳酸-羟基乙酸共聚物和壳聚糖，所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物作为药物载体，装载所述抗炎药物后通过静电作用将壳聚糖修饰在其表面形成所述的内核纳米颗粒；

2.根据权利要求1所述的核壳型纳米酶探针，其特征在于：所述抗炎药物是具有抗炎特性的疏水性药物。

3.根据权利要求1所述的核壳型纳米酶探针，其特征在于：所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物的分子量为38000-54000。

4.根据权利要求1所述的核壳型纳米酶探针，其特征在于：所述透明质酸为任意分子量大小的透明质酸。

5.根据权利要求1所述的核壳型纳米酶探针，其特征在于：所述壳聚糖的黏度>400mpa.s。

6.一种如权利要求1至5任一所述的核壳型纳米酶探针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的核壳型纳米酶探针的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述缩合剂包括4-(4,6-二甲氧基三嗪)-4-甲基吗啉盐酸盐(dmtmm)或者是由质量比为1:1的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(edc)和n-羟基丁二酰亚胺(nhs)构成。

8.根据权利要求6所述的核壳型纳米酶探针的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述缩合剂和壳层纳米颗粒的质量比为1:50。

9.根据权利要求6所述的核壳型纳米酶探针的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述内核纳米颗粒与壳层纳米颗粒质量比为1:1。

10.一种核壳型纳米酶探针的应用，其特征在于，如权利要求6-9任一所述的制备方法制得的如权利要求1-5任一所述的核壳型纳米酶探针应用于炎症性肠病的抗炎治疗，同时实现肠道炎症的ct示踪。

技术总结
本发明公开了一种核壳型纳米酶探针，包括内核纳米颗粒和壳层纳米颗粒，纳米颗粒内核包括抗炎药物、聚乳酸‑羟基乙酸共聚物和壳聚糖，聚乳酸‑羟基乙酸共聚物作为药物载体，装载抗炎药物后通过静电作用将壳聚糖修饰在其表面形成内核纳米颗粒；壳层纳米颗粒包括氧化铈和透明质酸，透明质酸作为模板在室温碱性条件下采用一锅法负载上氧化铈；内核纳米颗粒和壳层纳米颗粒通过酰胺键共价结合得到呈球形，粒径均匀，平均粒径为200～300nm，表面电荷为‑42.40±1.14mV，并具有X射线衰减性能和纳米酶活性的核壳型纳米酶探针。将其应用于IBD，实现肠道炎症的CT示踪、抗炎治疗以及实时动态CT可视化监测治疗进程。

技术研发人员：赵阳,曹琳,彭景
受保护的技术使用者：天津医科大学第二医院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16