基于普鲁士蓝的智能pH触发MRI监测药物释放的协同纳米诊疗剂及其制备方法_2

文档序号:9313072阅读:来源:国知局
像图;
图12示出了本发明实施例七中不同浓度的HMPB-Mn对细胞的毒性图;
图13示出了本发明实施例八中HMPB-Mn作为药物载体,在细胞层面上实现热疗与化疗协同治疗肿瘤的疗效。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明,应理解,附图及下述实施方式仅用于说明本发明,而非限制本发明。
[0024]本发明针对现有核磁共振成像造影剂在临床应用上的瓶颈,利用具有良好生物相容性和生物安全性的HMPB-Mn在肿瘤部位pH响应核磁共振成像和pH响应控制药物释放进行化疗,同时结合热疗,实现核磁共振成像引导下的热疗与化疗结合治疗肿瘤。形成一种基于空心介孔普鲁士蓝的PH响应核磁共振成像(MRI)引导下热疗与化疗协同治疗肿瘤的纳米诊疗剂。
[0025]本发明的纳米诊疗剂包括具有介孔、内部空心的普鲁士蓝纳米颗粒,以及在所述普鲁士蓝纳米颗粒的表面包覆的普鲁士蓝锰的类似物。其中,普鲁士蓝锰的类似物是指KxMny [Fe (CN)丄,简称 Μη-ΡΒΑ,其中 0.05 彡 χ 彡 0.3,0.5 彡 y 彡 0.98,ζ = I。
[0026]所述的纳米诊疗剂其表面带有负电荷。HMPB-Mn (外壳)粒径范围为200?100nm可控,外壳壳层的厚度范围为20?10nm可控,孔径大小范围为:微孔:0.5?2nm(优选为0.5?1.5nm)可控;介孔大小为3.2?30nm(优选为3.2?25nm)可控。在所述HMPB-Mn纳米诊疗剂中,Fe/Mn的摩尔比在30:1?1:1范围内可调控。
[0027]HMPB-Mn外壳在近红外光区域具有强的吸收,高的光热转换效率。在近红外光的照射下,使病变组织处温度达到42.5°C以上。
[0028]Mn-PBA具有pH响应释放出猛离子,在pH 7.4的环境下,猛离子的释放量低于20%,在pH 5.0的环境下,锰离子的释放量高达90%,锰离子可以作为一种高效的T1加权MRI造影剂。本发明的HMPB-Mn纳米诊疗剂,实现了使用核磁共振成像作为术前诊断和术后评价。
[0029]本发明的空心介孔纳米材料由于具有大的空腔结构(空心立方体),可以作为药物载体。即,本发明的HMPB-Mn还可以包括装载于其中的抗肿瘤药物和基因等。所述抗肿瘤药物和基因包括但不限于盐酸阿霉素、紫杉醇、伊立替康、阿柔比星、奥沙利铂、米托蒽醌、长春新碱等纳米药物中的一种或者两种及两种以上的混合物。空心介孔结构可以实现对抗肿瘤药物和基因的包覆和传输,达到化疗和热疗协同作用效果,同时具有核磁共振成像造影功能。
[0030]本发明的HMPB-Mn不仅可以装载药物,还可以实现药物的pH响应释放。例如,在pH 7.4环境下,药物DOX的释放量小于10%,在pH 5.0的环境下,DOX的释放量提高到了35 %,实现了在肿瘤部位对药物的可控释放。
[0031]本发明的HMPB-Mn在低的pH环境下能同时释放出锰离子(作为T1加权MRI造影剂)和抗癌药物(化疗),实现了在肿瘤部位PH响应核磁共振成像和pH响应控制药物释放进行化疗,实现对肿瘤的诊疗。此外,可以利用T1加权MRI检测药物的释放,即在肿瘤部位使用核磁共振成像监测药物释放量,监控肿瘤的治疗。同时,锰离子释放后的HMPB以及装载的药物可以实现对肿瘤的光热治疗和化疗的协同治疗肿瘤,进一步提高对肿瘤的治疗效率,达到完全去除肿瘤的目的。
[0032]本发明的纳米诊疗剂由具有优异光热转换性能的空心介孔纳米立方块作为载体,装载抗癌药物(例如D0X),在肿瘤部位实现pH响应的核磁共振成像和化疗,同时实现对肿瘤的热疗。本发明实现了对肿瘤化疗和热疗协同治疗,同时实现核磁共振成像引导下的热疗与化疗协同治疗肿瘤的诊疗系统。
[0033]本发明的HMPB-Mn是一种具有优异的光热转换性能(近红外区域λ = 650_970nm具有强的吸收,高的光热转换效率以及光热稳定性),PH响应释放锰离子作为高效的核磁共振成像造影剂,以及pH控制释放药物实现化疗和热疗的协同治疗肿瘤。HMPB-Mn外壳在近红外光区域具有强的吸收,高的光热转换效率。在近红外光的照射下,使病变组织处温度达到42.5°C以上,同时,抗癌药物(例如D0X)在肿瘤部位释放,实现化疗与热疗的协同治疗肿瘤。在肿瘤部位实现PH响应释放的锰离子,实现核磁共振成像诊断以及用于肿瘤的实时监测和药物释放监测。而且,本发明的HMPB-Mn具有良好的光热转换性能以及良好的生物相容性以及生物安全性。此外,本发明的HMPB-Mn还可以作为一种优良的光声成像造影剂,因此本发明的HMPB-Mn可以同时实现光声成像和pH响应的核磁共振成像。
[0034]图1示出本发明一个示例的制备方法的示意图。本发明的纳米诊疗剂的制备方法包括:以铁氰化钾为原料制备空心介孔普鲁士蓝纳米立方体(HMPB)模板,制备基于普鲁士蓝的具有核壳空心介孔纳米粒子(HMPB-Mn)。其中,HMPB的制备方法不限,可以采用公知的各种方法。在一个示例中,HMPB的制备方法可以包括以下步骤:
A)按质量比例,将0.132?0.396份铁氰化钾和2?10份聚乙烯吡咯烷酮加入到30?100份酸(例如0.01?2M的盐酸)中,混合搅拌均匀后在60?100°C陈化,冷却后分离、洗涤,得到具有介孔的普鲁士蓝纳米颗粒;
B)将所得的具有介孔的普鲁士蓝纳米颗粒分散于50?200份酸(例如浓度I?2M的盐酸)中,在120?140°C陈化2?4小时后,分离得到HMPB。
[0035]制备HMPB-Mn可以采用如下步骤:
(1)按质量比例,将I?3份锰盐(例如醋酸锰)、I?3份柠檬酸钠、100?300份聚乙烯吡咯烷酮、I?3份HMPB和水混合搅拌均匀,得到混合溶液;
(2)将铁氰化钾在搅拌下加入步骤(I)所得的混合溶液中,搅拌2?6小时后,陈化12?36小时;
(3)从步骤(2)的产物中收集沉淀,即制得所述纳米诊疗剂。
[0036]另外,当在HMPB-Mn中装载药物时,可以采用如下方法:按质量比例,将I?2份的HMPB-Mn与I?2份抗癌药物溶解于50-100份的PBS溶液中,进行磁搅拌I?24小时后,进行离心,洗涤即可获得装载抗癌药物的HMPB-Mn。
[0037]以下,作为一个示例,说明本发明的纳米诊疗剂的制备方法。
[0038]I)将0.132?0.396份铁氰化钾和2?10份聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到酸中,磁搅拌至得到澄清混合液,然后将澄清混合液转至烘箱中,在80°C陈化,冷却后分离、洗涤,得到所述具有介孔的普鲁士蓝纳米颗粒;
2)将表面具有介孔的普鲁士蓝纳米颗粒分散于酸中,在120?140°C陈化后,分离得到表面具有介孔、内部空心的普鲁士蓝纳米颗粒(HMPB);
3)然后将1-3份醋酸锰、1-3份柠檬酸钠、100-300份PVP、1-3份HMPB和水磁搅拌,得到澄清溶液;
4)将铁氰化钾溶于水,然后在磁搅拌下,以一定速率滴加入3)中的溶液,继续磁搅拌4h,室温下陈化12-36h ; 5)最后通过离心收集,制得空心结构的HMPB-Mn纳米粒子。
[0039]步骤I)中,酸的量可为30-100份,酸可为0.01-2M的盐酸,陈化时间可为12-20小时。
[0040]步骤2)中,使用的酸可为浓度1-2M的盐酸,陈化时间可为2-4小时。
[0041]步骤3)中,磁搅拌的时间可为2-5h,滴加速率可为20-50ml/h。
[0042]在又一个示例中,HMPB-Mn的制备步骤具体为:
步骤A)将132?396mg的铁氰化钾和2?1g的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到30?10mL浓度为的0.01?2M盐酸中,磁搅拌至得到澄清混合溶液;
步骤B)将混合液转至80°C的烘箱中,陈化12?20h取出,冷却至室温,离心分离,去离子水洗数次,溶于20?50mL浓度为I?2M的盐酸中待用;
步骤C)将20mL上述溶液转移至水热釜,置于电炉中,120?140°C陈化2?4h,取出冷却至室温,离心分离,去离子水洗数次,冷冻干燥;
步骤D)然后将1-3份醋酸锰、1-3份柠檬酸钠、100-300份PVP、1-3份HMPB和水磁搅拌,得到澄清溶液;
步骤E)将铁氰化钾溶于水,然后在磁搅拌下,以一定速率滴加入D)中的溶液,继续磁搅拌4h,室温下陈化12-36h ;
步骤F)最后通过离心收集,制得中空介孔结构的HMPB-Mn纳米粒子。
[0043]本发明的基于HMPB-Mn的纳米诊疗剂具有优异的光热转换性能,同时具有pH响应释放锰离子实现核磁共振成像造影功能,以实时监控肿瘤状态和药物释放情况。因此,它解决了传统肿瘤光热治疗中热量在肿瘤内部分布不均导致的肿瘤易于复发、化疗毒副作用大等临床应用难题,同时实现了肿瘤治疗的实时监控和药物释放情况,为肿瘤的安全与高效治疗提供了新技术和新的理论基础;
本发明的基于HMPB-Mn的纳米诊疗剂的制备原料价格低廉易得,制备方法简单,易于批量生产。
[0044]下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解,以下实施例只用于对本发明进行进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具
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