一种小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料的制备方法及其产品和应用

本发明涉及纳米生物材料与小分子化疗药/生物大分子组合药物的构建及应用，具体涉及一种小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料的制备方法及其产品和应用。

背景技术：

1、癌症是威胁人类生命健康的重要原因之一，如何治疗癌症仍然是一个主要的医学挑战。化疗作为一种主要的癌症治疗手段，主要是使用化疗药引起肿瘤细胞的凋亡或坏死，然而，化疗耐药已经成为临床上化疗失败的主要原因。当肿瘤产生化疗耐药后，肿瘤细胞会通过降低胞内药物浓度、使药物灭活、凋亡抵抗等方式逃避化疗药的细胞毒性作用。然而临床上解决肿瘤耐药的方案是多种化疗药联合使用，一方面该方法效果不佳，另一方面多种药物联合使用引起了严重的毒副作用，因此，针对肿瘤耐药问题没有比较有效的治疗方法。

2、活性氧物质(ros)作为一种关键的信号分子，与肿瘤细胞的增殖、转移、凋亡抵抗等密切相关。当肿瘤细胞内氧化还原平衡被打破后，过量的ros可以引起氧化应激，对肿瘤耐药具有一定作用。铁死亡是一种以脂质过氧化为特征的细胞死亡方式，近年来在肿瘤治疗中发挥巨大的作用。当细胞产生铁死亡时，ros介导细胞线粒体功能紊乱，可以有效针对肿瘤细胞对凋亡的抵抗，对克服肿瘤耐药具有关键作用。然而，肿瘤细胞内存在高水平的还原型谷胱甘肽(gsh)和谷胱甘肽过氧化物酶4(gpx4)，共同抵御铁死亡的诱导。已经有相关研究可以用过消耗gsh来增强药物铁死亡诱导能力，如公开号为的cn115581710a中国专利公开了一种fe3s4纳米酶，该发明报道的fe3s4纳米酶催化肿瘤微环境中的h2o2产生·oh，从而使·oh积累，fe3s4纳米酶能消耗gsh引起肿瘤细胞凋亡及铁死亡，触发了肿瘤细胞的铁死亡过程，最终达到了细胞凋亡及铁死亡协同作用的肿瘤治疗效果。

3、然而，研究表明随着gsh的消耗，肿瘤细胞会上调gsh合成通路，导致细胞对药物引起氧化应激的抵抗，且通过p53、atf3等调节因子来调控gsh合成的方法，只能间接影响gsh的表达。因此，开发能够从根源上抑制gsh合成，并同时在细胞内产生ros诱导铁死亡的药物，将有希望逆转肿瘤细胞耐药状态，用于制备与化疗药复合的新型抗肿瘤药物来克服肿瘤耐药。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料的制备方法，以及制备得到的复合材料及其在制备治疗耐药乳腺癌的药物中的应用；本发明提供的复合材料可以有效负载小分子化疗药和生物大分子，增强铁死亡诱导效果和克服耐药。

2、一种小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料的制备方法，所述制备方法包括：

3、1)以六水氯化铁为金属源和对苯二甲酸为有机配体，通过溶剂热法制备金属有机框架；

4、2)将金属有机框架与小分子化疗药在水溶液中混合，在室温下搅拌过夜，加入生物大分子搅拌，得到小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料。

5、本发明中金属有机框架结构具有递送和保护药物、催化芬顿反应活性：递送小分子化疗药(如阿霉素)和生物大分子(slc7a11沉默sirna)，并保护生物大分子在血液循环中不被降解，并在细胞内催化过氧化氢产生ros并释放小分子化疗药和sirna，sirna可以沉默slc7a11，减少半胱氨酸向胞内转运，从根源上抑制gsh生物合成，与产生的ros共同作用于肿瘤细胞，诱导铁死亡并调节凋亡相关蛋白，解除耐药细胞凋亡抵抗状态；同时，金属有机框架结构递送小分子化疗药(如阿霉素)可以逃避p-gp识别，减少药物外流，保持有效的胞内药物浓度，从而实现耐药逆转。

6、优选地，在步骤1)中，以n,n-二甲基甲酰胺为溶剂和乙酸为反应速率控制剂。在步骤1)中n,n-二甲基甲酰胺体积为0-100ml。

7、优选地，所述六水氯化铁与对苯二甲酸的质量比为1：0.55至1：0.65，反应温度为115-125℃，升温速率为5℃/分钟-10℃/分钟，乙酸与n,n-二甲基甲酰胺体积比为1：70.0至1：80。通过控制温度和乙酸投量能够控制反应速率，通过上述工艺条件可以得到尺寸分布为150-200nm的金属有机框架。

8、优选地，所述六水氯化铁与对苯二甲酸的质量比为1：0.61，乙酸与n,n-二甲基甲酰胺体积比为1：76.14；所述金属有机框架的尺寸分布为120-170nm。

9、优选地，在步骤2)中，所述小分子化疗药为阿霉素，生物大分子为sirna；所述金属有机框架与阿霉素质量比为1：0.8至1：1.2，金属有机框架中铁离子与sirna摩尔比为1000：1至3000：1。

10、优选地，所述分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料的尺寸分布为160-200nm。

11、本发明还提供了一种根据上述制备方法得到的小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料。优选地，所述复合材料由金属有机框架结构、小分子化疗药阿霉素和slc7a11沉默sirna构成。

12、本发明还提供了一种上述小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料在制备治疗耐药乳腺癌的药物中的应用。

13、本发明提供的小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料中金属有机框架可以递送小分子化疗药和sirna进入肿瘤细胞，并保护sirna在循环中不被核酶降解，保证其在胞内发挥作用。该复合材料可以催化胞内过氧化氢产生羟基自由基，发挥芬顿反应催化剂的作用，氧化破坏线粒体，进一步，释放的sirna可以沉默slc7a11膜蛋白，减少半胱氨酸内流，抑制gsh生物合成，最终诱导铁死亡，逆转肿瘤细胞耐药。同时由于金属有机框架结构的载体递送作用，可以保护小分子化疗药避免被肿瘤细胞膜表面过表达的p-gp识别，从而保证胞内有效的药物浓度，从而逆转耐药细胞的耐药状态，使其对化疗药更敏感，增强化疗药疗效。

14、同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

15、(1)本发明中的小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料中的金属有机框架结构可以同时保护sirna在递送中不被降解，保护阿霉素不被p-gp识别，从而保证有效的胞内药物浓度。

16、(2)本发明中的小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料可以在根源上抑制gsh的生物合成，从而减少gsh-gpx4系统对铁死亡的抵御作用，增强铁死亡诱导效果。

17、(3)本发明提供的制备方法中的反应体系温和，条件可控，所制备的复合材料具有良好的生物相容性，具有良好的临床转化可能性。

技术特征：

1.一种小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，以n,n-二甲基甲酰胺为溶剂和乙酸为反应速率控制剂。

3.根据权利要求2所述的小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料的制备方法，其特征在于，所述六水氯化铁与对苯二甲酸的质量比为1：0.55-0.65，反应温度为115-125℃，升温速率为5℃/分钟-10℃/分钟，乙酸与n,n-二甲基甲酰胺体积比为1：70-80。

4.根据权利要求1所述的小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属有机框架的尺寸分布为120-170nm。

5.根据权利要求1所述的小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，所述小分子化疗药为阿霉素，生物大分子为sirna；所述金属有机框架与阿霉素质量比为1：0.8-1.2，金属有机框架中铁离子与sirna摩尔比为1000-3000：1。

6.根据权利要求1所述的小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料的制备方法，其特征在于，所述小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料的尺寸分布为160-200nm。

7.一种根据权利要求1-6任一所述制备方法得到的小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料。

8.一种权利要求7所述的小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料在制备治疗耐药乳腺癌的药物中的应用。

技术总结
本发明公开了一种小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料的制备方法：1)以六水氯化铁为金属源和对苯二甲酸为有机配体，通过溶剂热法制备金属有机框架；2)将金属有机框架结构与小分子化疗药在水溶液中混合，在室温下搅拌过夜，加入siRNA搅拌，得到小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料。本发明还提供了上述制备方法得到的小分子化疗药/生物大分子/金属有机框架复合材料及其在制备治疗耐药乳腺癌的药物中的应用。本发明提供的复合材料可以有效负载小分子化疗药和生物大分子，增强铁死亡诱导效果和克服耐药。

技术研发人员：李方园,凌代舜,陈征,魏敏,杨闯,丁强
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13