一种复合纳米药物及其制备方法

本发明属于纳米生物医药领域，具体的涉及一种用于乏氧肿瘤治疗的叶酸靶向光动力复合纳米药物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、目前研究认为肿瘤是仅次于心血管疾病的第二大死因，恶性肿瘤更是新世纪危害人类健康的主要疾病之一，也是全球较大的公共卫生问题之一，给社会带来极大的疾病负担。肿瘤是多种因素长期共同作用引发的基因异常疾病。当机体受到环境中的化学、物理、病毒等致癌物质的影响，和/或因自身遗传、内分泌、性别、年龄等因素的作用，发生一系列基因异常改变，形成肿瘤。肿瘤患者的临床表现与瘤体性质、部位、生长速度等因素有关。病变早期多无显著症状，随瘤体增长，出现肿块、疼痛、出血、梗阻等局部症状，以及发热、乏力、贫血、消瘦等全身症状。肿瘤个体化综合治疗已经成为研究热点，对于大多数肿瘤患者，针对自身肿瘤类型制定快速有效的治疗方案是目前最主要的医疗需求，肿瘤治疗方案的选择与疾病控制率和死亡率之间存在密切相关性。尽管目前正在针对肿瘤治疗的新技术进行广泛研究，但其发病率和死亡率仍居高不下。

2、氧气治疗是现代医学中应用最广泛的治疗方法之一，是最常见的一种危重患者干预措施。高氧疗法治疗肿瘤的早期研究表明，氧气治疗可以促进肿瘤的发生，随着研究的深入，越来越多的证据表明，氧气治疗通过逆转肿瘤缺氧和产生活性氧来发挥抗肿瘤作用，免疫功能的恢复也是一种可能的机制。光动力疗法(photodynamic therapy,pdt)是一种依赖氧的新型治疗方式，其分子机制是基于光敏剂(ps)、光和氧三种无毒成分的相互作用，即ps在特定波长的光照射下产生以单线态氧o2为主的活性氧(reactive oxygen,ros)杀死肿瘤细胞，进而达到治疗肿瘤的目的。pdt具备毒性低，侵入性小，原位可操作性大和时空精确度高等优点。但是，由于肿瘤组织致密、代谢能力强以及血管不完整等特点，肿瘤组织高度乏氧，大大限制了光动力治疗对肿瘤细胞的杀伤效果，pdt的应用受到明显的限制。另外，进行光动力时ps进一步消耗o2，导致pdt抗性，光损伤降低，甚至不会发生光动力反应。为了实现对乏氧肿瘤的高效治疗，最近研究提出了一种更具吸引力的策略，即利用pdt诱导tme进一步缺氧来激活用于化疗的前药，通常包括nlcq-1、巴诺蒽醌、替拉扎明(tirapazamine,tpz)和aq4n等。在缺氧的情况下，前药通过酶促还原作用而代谢以释放出活性药物发挥作用。这种策略可有效解决pdt过程中o2不足的问题，尽管很有前景，但迄今为止实现该策略的方法一直是简单地将ps和前药的混合物递送至肿瘤，而忽略了对于它们在肿瘤中分布的要求。另外，tme具有其独特的特点，包括低ph环境，高atp、谷胱甘肽水平以及酶的异常表达等，依据这些特点设计具有tme响应能力的前药释放体系，以维持肿瘤杀伤效果的同时降低药物的系统毒性，具有重要意义。

3、使用纳米技术将ps及乏氧激活的前药通过包载、偶联、静电吸附等方式装载到纳米材料载体上，形成ps-载体-前药复合体系用于肿瘤治疗，与传统的pdt相比，复合纳米体系具有增加ps及前药的细胞摄取，保护ps及前药免受酶的降解以及实现ps及前药在特定部位的可控释放等多种优势。例如在中国专利cn113476424a中，公开了一种复合纳米药物及其制备方法和应用，所述复合纳米药物采用金属有机框架材料mil-101(fe)为载体，负载生物还原类肿瘤增敏药物，并在mil-101(fe)表面包覆磷脂—聚乙二醇—叶酸。金属有机框架(mof)因具有较大的比表面积、可调节的多孔结构等优点，从而被广泛的应用于工业和科学研究领域，但mof自身仍有许多缺点，如f在水溶液中不稳定，结构易塌陷。又如在中国专利cn107375927a中，公开了一种用于乏氧肿瘤治疗的光诱导自产氧气、单线态氧和活性二价铂的纳米前药，所述的纳米前药为疏水的光敏剂经亲水的连接剂与含叠氮基四价铂—pt(n3)2(oh)(o2c(ch2)ncooh)(am1)2连接形成的两亲性光动力—化疗联合治疗抗癌前药，且在水中自组装成纳米粒子之后，并负载有上转换纳米粒子。虽然能诱导自产氧气，其穿透力比较强，但是，担载的前药量不够，并且不能精准实现靶向。目前的ps及前药复合纳米递送技术尚存很多缺点，ps需要可见光来激发，受可见光穿透能力弱的影响，无法充分发挥pdt疗效；药物担载量小且不能充分递送至肿瘤所需区域。尽管基于ucnps的pdt与前药进行联合抗肿瘤取得了一定的进展，但是仅部分的解决了问题，构建能够靶向肿瘤的复合纳米体系，同时利用tme激活药物释放，实现pdt及乏氧激活的化疗用于肿瘤联合治疗具有重要意义。因此，迫切需要开发能够有效地将ps和乏氧激活的前药运输到肿瘤中所需区域的药物递送系统，利用pdt进一步导致的tme氧含量下降设计乏氧响应的抗肿瘤协同治疗体系。

4、本发明通过将乏氧激活的前药递送至肿瘤，利用pdt引起的进一步缺氧激活前药(tpz)发挥化疗作用，增强对pdt的增强作用。另一方面通过fa靶向肿瘤，增加了肿瘤部位的药物浓度。同时利用上转换纳米颗粒递送一方面增加光敏剂和免疫治疗药物的稳定性，而且材料具有ph响应的特点，到达肿瘤区域响应释放药物后，利用双近红外光在肿瘤部位激活pdt，进一步激活化疗，可显著降低对正常组织的系统毒性。具有纳米科学与生物医学的学科交叉优势，拓宽了复合纳米材料的设计合成思路，为肿瘤治疗提供了新策略。

技术实现思路

1、本发明基于上转换纳米材料独特的优势，利用介孔硅在其不同的孔径下可以直接包覆药物，可实现利用孔道大量装载光敏剂、药物并实现光控的药物释放。因为肿瘤的酸性环境，最后利用聚合物的酸响应的特点，降解之后释放药物，进一步添加靶向物质实现靶向肿瘤，以此达到治疗肿瘤的目的。

2、第一方面，本发明提供一种复合纳米药物，所述复合纳米药物包含纳米材料载体、生物还原类肿瘤增敏药物、光敏剂、聚合物和靶向物质。

3、进一步的，所述由纳米材料载体含量为5～20mg，生物还原类肿瘤增敏药物含量为1～5mg，光敏剂含量为3～15mg，聚合物含量为0.5～5mg，靶向物质含量为1～5mg。

4、进一步的，所述由纳米材料载体含量为7～15mg，生物还原类肿瘤增敏药物含量为2～4mg，光敏剂含量为5～10mg，聚合物含量为1～3mg，靶向物质含量为1～4mg。

5、进一步的，所述纳米材料载体含量优选为8mg、9mg、10mg、11mg或13mg，生物还原类肿瘤增敏药物含量优选为1.5mg、2mg、2.5mg、3mg、3.5mg或4mg，光敏剂含量优选为5mg、6.5mg、7mg、8mg或9mg，聚合物含量优选为1mg、1.5mg、2mg或2.5mg，靶向物质含量优选为1.5mg、2mg、2.1mg、2.2mg、2.3mg、2.4mg或3mg。

6、进一步的，所述纳米材料载体是在上转换纳米材料上表面包覆一层介孔硅而获得。

7、进一步的，所述复合纳米药物为核壳结构，平均粒径在50～80nm，优选60～70nm。

8、进一步的，所述介孔二氧化硅壳层厚度为5～20nm，优选9～15nm或10～12。

9、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的复合纳米药物的制备方法，所述方法包括如下步骤：

10、s1.制备上转换纳米材料；

11、s2.在步骤s1得到的上转换纳米材料上表面包覆一层介孔硅；

12、s3.在上述步骤s2得到的上转换纳米材料与无机酸混合，并分散在pbs中，随后添加含有生物还原类肿瘤增敏药物和光敏剂的溶液；

13、s4.合成聚合物，并包封步骤s3得到的纳米粒子；

14、s5.步骤s4得到的物质连接靶向物质，得到本发明所述的复合纳米药物。

15、进一步的，在步骤s1中，制备上转换纳米材料时，将不饱和酸、烯烃、含有金属的有机羧酸、金属无机物、环己烷进行反应。

16、更进一步的，在步骤s1中，制备上转换纳米材料时，将油酸和1-十八烯进行反应，记为体系a，然后与含有金属的有机羧酸和金属无机物混合并移入新反应瓶中，记为体系b；使用注射器将前驱体溶液全部趁热吸出，并注入体系a中；在混合体系开始反应时，进行前驱体的合成：即将ca(cf3coo)2与油酸和1-十八烯混合并移入新反应瓶中，记为体系c；使用注射器将体系c中前驱体溶液全部趁热吸出并注入混合体系(a+b)中，沉淀、离心、洗涤、去上清，超声重悬，并向所得沉淀加入环己烷最终得到上转换纳米材料。

17、更进一步，所述含有金属的有机羧酸选自cf3coona或fe(cooh)2，所述金属无机物选自ln(cf3coo)3；所述前驱体为caf2。

18、更进一步的，所述ln选自y、yb或er，含量为1～3％。

19、进一步的，在步骤s1的体系a中，需要真空抽气，以及在氮气的保护下加热反应。

20、进一步的，在步骤s1中，用乙醇沉淀和离心，超声30sec重悬。

21、进一步的，在步骤s3中，所述无机酸包括但不限于硫酸、盐酸、硝酸和/或磷酸。

22、更进一步的，在步骤s3中，所述无机酸优选硫酸。

23、第三方面，本发明提供一种含有第一方面所述的复合纳米药物或第二方面所制备的复合纳米药物的药物组合物。

24、进一步的，所述药物组合物进一步含有药学上可接受的辅料，所述药物组合物为纳米颗粒。

25、进一步的，所述药物组合物还可以含有其他抗肿瘤的活性成分。

26、第四方面，本发明提供一种第一方面所述的复合纳米药物或第二方面所制备的复合纳米药物或第三方面所述的药物组合物在制备治疗肿瘤药物中的应用。

27、进一步的，所述肿瘤包括但不限于小细胞肺癌、非小细胞肺癌、卵巢癌、子宫内膜癌、乳腺癌、头颈癌、胸腺瘤、结直肠癌、胰腺癌、前列腺癌、膀胱癌或黑色素瘤。

28、进一步的，所述上转换纳米材料为ucnps。

29、进一步的，所述介孔硅选自正硅酸乙酯、四氯化硅、硅酸钠、二氧化硅中的一种或多种。

30、进一步的，所述生物还原类肿瘤增敏药物包括但不限于顺铂、奈达铂、卡铂、洛铂、紫杉醇、多西紫杉醇、紫杉醇脂质体、恩度、吉西他滨、雷替曲塞、多西他赛、甘氨双唑钠(cmna)、吲哚美辛、替拉扎明、nlcq-1、巴诺蒽醌(aq4n)中的一种或多种。

31、进一步，所述光敏剂包括但不限于5-氨基酮戊酸、间-四羟基苯基二氢卟酚、初卟啉锡、亚甲基兰、亚甲苯兰、苯卟啉衍生物、苯并卟啉衍生物单酸、酞青类、得克萨卟啉、n-天门冬酰基二氢卟酚、金丝桃素、血卟啉单甲醚、二氢卟酚中的一种或多种。

32、进一步的，所述聚合物包括但不限于超支化聚芳基、超支化聚芳乙烯、超支化聚芳乙炔、超支化聚二炔、超支化聚三唑、端氨基超支化聚合物(hbp)中的一种或多种。

33、进一步的，所述靶向物质包括但不限于蛋白质(如抗体、转铁蛋白)、肽(如环状rgd)、多糖(如透明质酸)和生物小分子(如叶酸-fa)中的一种或多种。

34、在一种实施方式中，所述介孔硅选自二氧化硅；所述生物还原类肿瘤增敏药物选自替拉扎明；所述光敏剂选自二氢卟酚；所述聚合物选自端氨基超支化聚合物(hbp)；所述靶向物质选自叶酸。

35、有益效果：

36、本发明提供的复合纳米药物实现了转换属性、靶向肿瘤属性、ph激活属性、pdt属性和化疗属性。复合纳米药物具有更高的抗肿瘤作用，还具有毒性低的优点；并且该体系可以实现药物的肿瘤靶向，适用于各种实体肿瘤的治疗。在980纳米的近红外光下照射，穿透深度比较深，光照之后由于光动力消耗氧气，加重肿瘤部位乏氧，进而进一步激活前药，增强化疗作用。本发明构建的复合纳米药物安全有效，实现了意料不到的技术效果。