一种纳米级金属有机配位聚合物及其制备方法和应用

本发明属于生物医药，具体涉及一种基于反向微乳聚合技术的纳米级金属有机配位聚合物的制备和应用。

背景技术：

1、临床肿瘤治疗常采用化学疗法、放射疗法、靶向疗法、激素疗法、免疫疗法等多种手段，可有效延长患者生存期。但是，这些疗法普遍存在相应的缺点，如化学疗法常伴有严重的骨髓抑制、胃肠道反应及脱发，且易产生耐药性，放射疗法易导致局部放射部位损伤，造血功能受损，且对部分癌症治疗效果较差。因此，如何减轻抗癌药物的毒副作用，增强其疗效是一直以来关注的研究热点和重点。

2、纳米递送系统不仅能有效地提高难溶性药物的溶解度和口服生物利用度，还具有载药量高、易于功能化修饰、无免疫原性等众多优点。纳米载药系统中粒子的粒径一般在10-100nm之间，其尺寸小，比表面积大，具有独特的增强渗透滞留效应(enhancedpermeability and retention effect,epr effect)能够被动靶向于肿瘤组织，在提高肿瘤组织药物浓度的同时，降低其它正常组织中的药物分布，实现增效减毒的目的。对纳米粒子的表面进行结构修饰，如修饰聚乙二醇、构建仿生递送系统等，可制成“隐形”纳米颗粒，避免被网状内皮系统吞噬，降低生理屏障对纳米粒子的阻碍作用，提高药物在体内的血液循环时间。金属纳米粒子除了具备上述优点外，还具有独特的光热、电磁等特性，赋予其潜在的协同治疗和靶向示踪成像等功能，构建纳米粒子的金属也可发挥其独特的药理活性。因此，金纳米药物、铂纳米药物等被广泛应用于淋巴癌、骨髓癌、黑色素瘤等疾病的治疗。

3、纳米微粒的制备方法主要有天然高分子凝聚法、高压乳匀法、反向溶剂置换法等。反向微乳液法是近几年才流行起来的制备材料的新方法，通过寻求一种或者多种微乳液的配制来合成出不同尺寸和形状的粒子。微乳液是两种互不相溶的液体形成的热力学稳定、各向同性、外观透明或半透明的分散体系，微观上是由表面活性剂界面膜所稳定的一种或两种液体的微滴所构成。在结构方面，微乳液有o/w和w/o两种类型，不同类型的微乳液主要是由表面活性剂的类型决定。均匀分散的微乳液滴通常为球形，半径为10～100nm，是热力学稳定体系。由于微乳液滴尺寸小且均匀，所以当有外来液滴在物理作用下“入侵”时，两种液滴内部相融合，在外面包围着的匀相作用下，相溶后的微乳液滴尺寸、形状几乎不发生变化，此时“新”微乳液滴做为一个“微反应器”，相应的聚合物在反应器里生成，这样可使成核、生长、聚结、团聚等过程被局限在一个微小的球形液滴内从而限制产物长大。最后加入不良溶剂析出固相，离心收集即可得到纳米尺寸的聚合物。另外还可以通过调整表面活性剂的比例，影响聚合物粒子的几何形状和尺寸大小。分散介质的性质对反相乳液聚合有着非常显著的影响。常用的反向溶剂系统包括助表面活性剂如乙醇、己醇；非离子表面活性剂如triton x-100、聚氧乙烯蓖麻油、吐温-80；油相如环己烷、异辛烷等。相对于其他制备方法，反向微乳聚合法制法简单，应用范围极广。

4、金属有机配位聚合物因其对不同癌细胞的特异性活性以及良好的细胞毒性而成为科研工作者的研究热点。早在1912年，德国就用一种由铜的氯化物和蛋黄素组成的混合物来治疗患有面部癌的病人。这是较为早期的将金属类配合物用于癌症治疗的例子。1972年第一代铂类抗癌药物问世，1979年顺铂成为美国fda批准上市的第一个铂配合物抗癌药。目前，顺铂已广泛用于治疗睾丸癌、宫颈癌等癌症。1971年，日本学者浅井一彦发现了具有广谱药理活性的有机锗药物，使有机锗化合物成为有效而低毒的抗癌药物之一。1979年，keepf等首次发现二氯二茂钛的抗肿瘤活性，开创了金属茂类抗癌络合物的研究新领域。近年来金属铱配合物因其独特的抗癌机制(如参与细胞氧化还原反应、抑制多种蛋白活性或蛋白间的相互作用)使其成为继顺铂后在抗癌方面的首次被研究的过渡金属。钌配合物因其代表性的“半三明治”结构和优良的抗癌效果成为最具潜力的过渡金属之一，在过去的研究中，已经阐明了钌配合物的作用机制，包括可以抑制癌细胞的转移、诱导活性氧的产生、诱导细胞调亡等。此外，铱、钌、铷等过渡区金属有良好的光化学活性，其配合物可以作为光激活前药，将光作为一种外部刺激，控制药物的空间和时间激活。同时，利用配合物的发光性质，研究者可以在细胞内进行实时跟踪药物的运输及分布，实时监测配合物与细胞内靶器官的相互作用，这为揭示药物的抗癌机理和靶向性提供了一个重要的研究方式。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于反向微乳聚合法的纳米级金属有机配位聚合物。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种纳米级金属有机配位聚合物，包括金属有机配位聚合物内核和两亲性脂质外壳，所述两亲性脂质外壳包裹在金属有机配位聚合物内核外；

4、所述金属有机配位聚合物内核由抗癌药物与水溶性金属盐采用反向微乳聚合法制成。

5、在本发明中，抗癌药物需含有或修饰有能与水溶性金属盐的金属离子发生配位络合反应的特征官能团，如羧基、磷酸基、碳酸基、草酸基、硫酸基、亚硫酸基、硒酸基、砷酸基、硅酸基、硼酸基、氰基、硫氰基、过锰酸基等，所述水溶性金属盐的金属离子可与上述特征官能团形成水不溶性金属有机配合聚合物，如锌离子、铬离子、铁离子、锰离子、钴离子、镍离子、硒离子、铷离子、钌离子、钯离子、铯离子、铱离子等。抗癌药物与水溶性金属盐采用反向微乳聚合技术形成金属有机配位聚合物内核，随后以两亲性脂质外壳涂布于其表面以稳定结构，最终形成纳米级金属有机配位聚合物。

6、具体地，所述抗癌药物是指能够引起免疫原性的化疗药物和生物药物，有些药物首先进行前药修饰，如磷酸化等，如顺铂、卡铂、洛铂、奥沙利铂、甲氨蝶呤、米托蒽醌、阿霉素、表柔比星、伊达比星、硼替佐米、依西美坦、来曲唑、伊利替康、博来霉素、环磷酰胺、尼莫司汀、5-氟尿嘧啶、卡培他滨、吉西他滨，紫杉醇，多西他赛、阿糖胞苷、阿替珠单抗、瑞拉珠单抗、伊马替尼、硼替佐米、雷洛昔芬、赫赛汀等；有些药物自身含有能与金属离子配位的特征官能团，不需要进行前药修饰，如甲氨蝶呤、硼替佐米。

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9、具体地，所述水溶性金属盐的金属离子为能与抗癌药物上修饰的特征官能团形成配合物的离子，选自锌离子、铬离子、铁离子、锰离子、钴离子、镍离子、硒离子、铷离子、钌离子、钯离子、铯离子、铱离子等；为增加水溶性，本发明优选水溶性较好的盐，如硝酸锌、氯化亚铁、氯化钴，硫酸铯，二茂钌等。

10、具体地，两亲性脂质外壳由两亲性脂质分子和胆固醇制成，两亲性脂质分子包括多价阳离子脂质：mvl5、dospa、gl67；可电离阳离子脂质：dobaq、dodma；甲基聚乙二醇甘油酯：dmg-peg、dsg-peg等。两亲性脂质分子的极性头部在脂质与dna、脂质-dna复合物与细胞膜或细胞内其它组分相互结合的过程中发挥关键作用；两亲性脂质分子的疏水烃尾主要由脂肪烃基链或胆固醇环组成，脂肪烃基链的碳原子数通常为12-18个，以达到在生理温度下为脂双层提供足够的流动性，又能使脂双层膜维持一定的刚性，以便为脂质分子在体内的脂质融合创造条件。

11、具体地，两亲性脂质外壳中还可加入抗肿瘤小干扰rna，沉默致癌靶点基因。选自靶向受体gpx4的小干扰rna(sigpx4)、靶向受体pd-1的小干扰rna(sipd-1)、靶向受体pd-l1的小干扰rna(sipd-l1)、靶向受体cd47的小干扰rna、靶向受体vegf的小干扰rna、靶向受体egfr的小干扰rna等。

12、上述纳米级金属有机配位聚合物的制备方法，包括以下步骤：

13、步骤1，将含有或修饰有特征官能团的抗癌药物水溶液ph调整为7.0，分散于含助表面活性剂醇类、油相烷烃类和表面活性剂的反向溶剂系统，冰水浴的环境下超声制备微乳液，作为a相；

14、步骤2，将水溶性金属盐分散于含助表面活性剂醇类、油相烷烃类和表面活性剂的反向溶剂系统，冰水浴的环境下超声制备微乳液，作为b相；

15、步骤3，将a相和b相混合，两种油包水反相微乳液在冰水浴环境中剧烈搅拌30min混合，加入大量乙醇以沉降金属有机配位聚合物，制得金属有机配位聚合物内核，分散在四氢呋喃中等待脂质分子包衣；

16、步骤4，将四氢呋喃分散的金属有机配位聚合物内核，两亲性脂质分子加至乙醇和水的混合溶液中，室温条件下剧烈搅拌，制得纳米级金属有机配位聚合物。

17、具体地，反向溶剂系统的主要成分包括表面活性剂、助表面活性剂和油相。常用的非离子表面活性剂如曲拉通x-100、聚氧乙烯蓖麻油、吐温-80、聚氧代乙烯(5)壬基苯基醚；助表面活性剂如乙醇、己醇；油相如环己烷、异辛烷等。表面活性剂和助表面活性剂在油相中的浓度为0.3mol/l和1.5mol/l。

18、具体地，在反向溶剂系统中还可加入稳定剂如二油酰磷脂酸钠盐(dopa-na)、二月桂酰基磷脂酸钠盐(dlpa-na)、二油酰磷脂酰乙醇胺(dope)等。

19、在一种优选方案中，a相为抗癌药物的碳酸氢钠水溶液制备的微乳液，b相为金属盐的水溶液制备的微乳液，ph为7.0-8.0，优选7.0。两相混合后，加入大量乙醇搅拌，应在10分钟之内析出大量聚合物微粒。实际制备中，金属有机配位聚合物粒径需符合纳米级尺寸(1-100nm)。部分金属纳米聚合物还可响应光信号和放射信号，对实现药物体内释放、吸收、分布、代谢、排泄情况的监测有着重大意义。

20、直接使用一种或几种抗癌药物是有效的，但其全身毒性大，生物利用度低，易产生耐药性。为了降低毒性，提高抗癌药物的生物利用度。近年来，越来越多的纳米递送系统被研究开发出来，显著改善了上述问题。但不可控的沉淀生长、纳米粒子的不稳定性和不溶性等新问题仍阻碍了其在体内的应用。本发明提供的金属有机配位聚合物及其制备方法相对于传统纳米递送系统，制备方法简单，制备的金属有机配位聚合物粒径可控，粒子均一、稳定，显著提高了抗癌药物的溶解度和生物利用度，促进了药物的靶向和低毒给药。

21、本发明提供的金属有机配位聚合物的粒径可通过油相中的非离子表面活性剂的种类和剂量调整，制备过程中微乳有限的空间将限制聚合产物生长尺寸，聚合物微粒不会轻易长大或形成沉淀，使药物的释放更加稳定高效。

22、本发明提供的金属有机配位聚合物可用水分散，制成混悬剂，也可以用冷冻干燥法制成冻干粉针剂，还可以与抛射剂，表面活性剂压缩于压力容器中制成粉末吸入剂等。根据不同的使用场景，满足多种药物递送需求。

23、本发明提供的金属有机配位聚合物表面可修饰肿瘤特异性靶向蛋白、多肽，包裹细胞膜组分等，使其拥有更好的靶向性和更低的毒副作用；也可包被光、热响应材料使其在体内响应外界光、热信号定时定点释放药物。

24、较之现有技术，本发明的有益效果在于：

25、本发明提供的基于反向微乳聚合技术的金属有机配位聚合物作为一种纳米递送系统，可使多种抗癌药物简便、高效的形成纳米粒子。抗癌药物上的特征官能团与对应金属离子迅速发生配位络合反应，形成均一、稳定的金属有机配位聚合物内核，随后以两亲性脂质和胆固醇为主的外壳涂布于其表面构建纳米级金属有机配位聚合物递送系统。这一方案极大的改善了抗癌药物因靶向性差导致的全身毒性和水溶性差、渗透性差导致的生物利用度低等问题，在很大程度上也克服了过去纳米粒子不稳定，易形成沉淀且粒径不均一等问题。金属有机配位聚合物通过肿瘤epr效应或修饰靶向基团进入肿瘤微环境，实现高效、低毒的化疗。本发明中用到的金属离子，除了能与修饰特征官能团的化学治疗、生物治疗药物聚合以外，自身也能响应光照、放射射线等信号产生体内抗癌活性，形成化学疗法、生物疗法、光疗法、放射治疗法为一体的多模态治疗体系。