一种纳米硼递送剂及其制备方法与应用

本发明涉及一种纳米硼递送剂及其制备方法与应用，属于生物材料。

背景技术：

1、硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy,bnct)是一种近年来广受关注的二元靶向肿瘤治疗方法。bnct治疗需要先将足量的硼-10(10b)递送到肿瘤组织中，然后利用热中子对肿瘤部位进行照射，10b原子与热中子碰撞发生核裂变反应产生具有高传能线密度的α粒子和反冲7li从而杀死肿瘤细胞。bnct治疗要求每克肿瘤组织10b含量不少于20mg或者每个肿瘤细胞内不少于109个10b原子。但是，目前临床上使用的两种小分子硼递送剂，即4-二羟基硼酰基苯丙氨酸(bpa)和巯基十二硼烷二钠盐(bsh)，对肿瘤的靶向性都不强，而且在瘤内的滞留时间短。缺乏高肿瘤蓄积的硼递送剂已经成为限制bnct临床应用的瓶颈之一。含硼纳米粒能携带大量10b原子，而且能通过增强渗透滞留(enhanced permeabilityand retention,epr)效应靶向进入肿瘤组织，因此近年来受到越来越多的关注。

2、六方氮化硼(hbn)是具有类似石墨层状结构的陶瓷材料，俗称“白石墨”。近年来研究人员制备出具有不同形貌的纳米hbn，包括纳米薄片、纳米管、空心纳米球和纳米粒等等。纳米hbn不仅有良好的生物相容性和超高比表面积，还能在体内缓慢水解并代谢出体外，因此在生物医学领域具有广阔的应用前景。由于单个纳米hbn中包含大量硼原子，而且可通过epr效应进入并滞留于肿瘤组织，因此纳米hbn也是一种非常有潜力的bnct硼递送剂。

3、无机纳米粒不能在生理溶液中稳定分散，因此必须经过合适的表面修饰才能应用于生物医学领域。目前，无机纳米粒通常采用表面修饰亲水性高分子，来提高在水溶液中的分散性和稳定性，并延长其在血液中的循环时间，以提高其渗透进入肿瘤组织的可能性。表面共价接枝聚丙三醇(poly(glycerol),pg)不仅能够大大增加无机纳米粒的亲水性，其出色的“隐身”特性还能够抑制单核吞噬细胞系统(mononuclear phagocytic system，mps)识别和清除，延长纳米粒在血液中的循环时间，从而使纳米粒能够借助epr效应进入肿瘤组织。

4、li等人采用高温裂解法制备了hbn纳米薄片，然后进一步组装成hbn纳米粒(bnnps)用于bnct治疗小鼠4t1乳腺癌(acs nano,2019,13,13843–13852)。但是由于bnnps中的硼元素为自然丰度，其中具有bnct活性的10b仅占19.60％，而且肿瘤蓄积能力不足，需要多次注射以增加肿瘤中的10b浓度，导致体内bnct疗效不够理想，无法完全消除肿瘤。nakamura等人利用dspe-peg2000包裹的bn纳米管(bnnt-dspe-peg2000)开展bnct治疗小鼠b16黑色素瘤细胞，同样由于纳米管中10b丰度低导致bnct疗效不佳(bioorg.med.chem.lett.,2015,25,172–174)。kaur等人以高10b丰度(99％)的硼酸(10b(oh)3)和氨水为原料，通过溶剂热的方法制备了富含10b的hbn纳米粒(mater.lett.,2020,259,126832)，但是由于其在生理溶液中分散性差而不能开展体内bnct实验。

5、综上，现有技术还存在大多数纳米hbn的10b丰度较低的问题，通常仅为硼的自然丰度(19.60％)，而现有富含10b的hbn纳米粒的合成需使用具有高毒性和高腐蚀性的氨水作为原料，对人体健康和环境有害。此外，现有的纳米hbn采用包裹亲水性聚合物来提高其在生理溶液中的分散性和稳定性，但是聚合物与纳米hbn之间为非共价键连接，会逐渐解离导致纳米粒稳定性下降。且现有hbn纳米粒向肿瘤中递送10b的能力不足，导致肿瘤中的10b含量低，其介导的bnct治疗无法完全消除肿瘤。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种纳米硼递送剂及其制备方法与应用。本发明提高了硼递送剂中10b的丰度和含量，提高硼递送剂在生理溶液中的分散性和稳定性，并提高硼递送剂向肿瘤的递送10b的效率，增加10b在肿瘤组织中的蓄积，获得更好的bnct疗效。

2、本发明的第一个目的是提供一种纳米硼递送剂的制备方法，包括如下步骤：

3、s1、将硼酸和氮源的粉末研磨混合后，在保护气体条件下，在800～1200℃反应1～10小时，冷却后将产物研磨成粉末，并去除粉末中的可溶性杂质，收集不溶组分中的纳米粒；

4、s2、将s1步骤制备的纳米粒加入水中，使用表面活性剂对纳米粒进行分散，得到单分散纳米粒，再对单分散纳米粒进行亲水聚合物接枝，纯化得到所述纳米硼递送剂；

5、其中，硼酸中10b丰度为19.60％～99.99％。

6、进一步地，硼酸中10b丰度为80.00％—99.99.％。

7、进一步地，所述氮源为三聚氰胺、尿素、聚乙酰亚胺中的一种或多种。

8、进一步地，在s1步骤中，去除粉末中的可溶性杂质是通过如下步骤进行：将所述粉末在水中进行超声处理，处理后采用截留分子量为8000～14000da的透析膜进行透析来去除粉末中的可溶性杂质。

9、进一步地，在s1步骤中，收集不溶组分中的纳米粒是通过如下步骤进行：将不溶组分的悬浮液以1500～2000g离心4～10分钟，收集乳白色上清液，去除水分得到所述纳米粒。

10、进一步地，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、吐温、曲拉通x-100中的一种或多种

11、进一步地，所述亲水聚合物为聚丙三醇或聚乙二醇及其衍生物。

12、进一步地，在s2步骤中，接枝反应是在100～200℃反应20～30小时。

13、进一步地，所述保护气体为氮气或惰性气体。

14、本发明的第二个目的是提供所述制备方法制备得到的纳米硼递送剂。

15、本发明的第三个目的是提供所述的纳米硼递送剂在硼中子俘获治疗癌症中的应用。

16、本发明的有益效果是：

17、本发明提供的纳米硼递送剂h-10bn-pg纳米粒具有制备方便、无毒、生物相容性好、10b含量高、在生理溶液中分散性和稳定性好等特点。h-10bn-pg纳米粒能够抑制蛋白吸附和巨噬细胞的非特异性摄取，具有良好的“隐身”特性，从而避免被mps快速清除，其血液循环时间长达8.5小时。h-10bn-pg纳米粒能够通过epr效应在ct26肿瘤组织中高效蓄积，而且能进一步被肿瘤细胞内吞；肿瘤内10b的浓度可达8.8％id/g或102.1ppm。h-10bn-pg纳米粒介导的bnct仅需一次注射纳米粒和一次中子照射就能够完全根除皮下ct26肿瘤。

技术特征：

1.一种纳米硼递送剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氮源为三聚氰胺、尿素、聚乙酰亚胺中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在s1步骤中，去除粉末中的可溶性杂质是通过如下步骤进行：将所述粉末在水中进行超声处理，处理后采用截留分子量为8000～14000da的透析膜进行透析来去除粉末中的可溶性杂质。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在s1步骤中，收集不溶组分中的纳米粒是通过如下步骤进行：将不溶组分的悬浮液以1500～2000g离心4～10分钟，收集乳白色上清液，去除水分得到所述纳米粒。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、吐温、曲拉通x-100中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述亲水聚合物为聚丙三醇或聚乙二醇及其衍生物。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在s2步骤中，接枝反应是在100～200℃反应20～30小时。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述保护气体为氮气或惰性气体。

9.一种权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的纳米硼递送剂。

10.权利要求8所述的纳米硼递送剂在硼中子俘获治疗癌症中的应用。

技术总结
本发明公开了一种纳米硼递送剂及其制备方法与应用，本发明提供的纳米硼递送剂h‑<supgt;10</supgt;BN‑PG纳米粒具有制备方便、无毒、生物相容性好、<supgt;10</supgt;B含量高、在生理溶液中分散性和稳定性好等特点。h‑<supgt;10</supgt;BN‑PG纳米粒能够抑制蛋白吸附和巨噬细胞的非特异性摄取，具有良好的“隐身”特性，从而避免被MPS快速清除，其血液循环时间长达8.5小时。h‑<supgt;10</supgt;BN‑PG纳米粒能够通过EPR效应在CT26肿瘤组织中高效蓄积，而且能进一步被肿瘤细胞内吞；肿瘤内<supgt;10</supgt;B的浓度可达8.8％ID/g或102.1ppm。h‑<supgt;10</supgt;BN‑PG纳米粒介导的BNCT仅需一次注射纳米粒和一次中子照射就能够完全根除皮下CT26肿瘤。

技术研发人员：赵利,张玉财,徐美芸,小松直树,铃木实
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15