智能納米藥物傳遞系統和製備方法及應用的製作方法

2023-09-22 03:29:55 1

專利名稱：智能納米藥物傳遞系統和製備方法及應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於生物醫用材料和納米技術領域，特別是涉及一種智能納米藥物傳遞系統的製備方法。
背景技術：
腫瘤是當前嚴重危害人類健康的主要疾病之一。化學藥物是除手術療法外最重要的治療手段。目前臨床上廣泛使用的藥物分子進入體內後大多將分布在體內的各個器官，對病變部位的特異性分布很少。對於這些藥理作用強烈的抗癌藥物而言，其細胞毒性很大，在有效殺傷腫瘤細胞的同時也會破壞正常的組織細胞，因此在治療過程中也會對正常組織或器官產生很大的毒性，出現嚴重的毒副反應，治療劑量下給患者帶來極大痛苦。為了提高藥物對腫瘤部位的特異性作用，提高藥物的治療效果，科研工作者們提出了靶向藥物傳遞系統的設想，即利用某種對腫瘤部位具有特殊親和力的納米材料，將抗腫瘤藥物選擇性地輸送到體內的腫瘤部位，使腫瘤組織的藥物達到治療量以上，同時在正常組織內沒有或有極少量的藥物，從而降低抗癌藥物對正常組織的毒副作用。近年來報導了一系列具有環境響應性的新型靶向藥物系統，它們是通過靶向部位的特殊環境「激活」，將藥物可控釋放到靶向部位的一類新型藥物系統。這一新型靶向藥物系統在體內循環系統中能夠穩定存在，而在靶部位由於環境的改變，藥物系統隨即產生響應性，結構或性能上發生變化，通過載體解離，鍵斷裂，降解等方法使藥物釋放到靶向部位。藥物傳遞系統對藥物的靶向釋放既可以依賴於對外界環境的某種刺激信號做出相對應的響應；也可以依賴於對腫瘤微環境的因素做出響應。pH響應性靶向藥物系統是一類極具應用前景的智能藥物傳遞系統。正常組織的PH值一般為7. 4，而腫瘤組織的環境略呈酸性，約為5. 7-7. 2。因此可以利用這兩種環境pH的微弱變化設計智能藥物載體，實現藥物對腫瘤的靶向傳遞與釋放。另一方面，腫瘤細胞中的內涵體和溶酶體具有更強的酸性環境，如腫瘤細胞中早期內涵體的PH值在5. 4-6. O左右，而晚期內涵體的pH值一般在5. O左右、溶酶體的PH值在4. O 5. O。利用這一特點可以設計適宜的智能藥物載體實現藥物在特定細胞器的釋放，大大增加藥物在作用部位(如細胞質和細胞核)中的濃度，克服腫瘤的耐藥性。因此PH響應性智能納米藥物載體在藥物傳遞和釋放領域的應用可以極大提高腫瘤治療的有 效性。誘導分化治療作為腫瘤治療的一個新策略已經成為現在腫瘤治療研究的新領域。在其發展過程中還有許多亟待解決的問題，如現有的誘導分化劑存在著毒副作用大、誘導分化能力較低等諸多弊端。以臨床應用最為廣泛的ATRA為例，其副反應主要有維甲酸綜合症、聞白細胞綜合症、聞盧頁內壓綜合症、聞組胺綜合症等。因此，如何選擇合適的藥物載體將誘導分化藥物安全、高效地靶向到腫瘤組織是一個亟待解決的問題。可以預計，pH響應性智能納米藥物載體在腫瘤的誘導分化治療上同樣會發揮巨大的作用。目前對pH響應性智能藥物載體的設計中常採用具有可發生質子化的弱鹼性或弱酸性聚合物製成聚合物膠束，當PH發生改變時，聚合物的離子化狀態發生改變，使藥物從膠束中釋放出來。但是，研究中常用的聚合物常具有很高的分子量，進入體內後不易被排出。而低分子量化合物則更具有相對安全、生物相容性良好等特性，將是藥物緩釋系統的一個非常有用的補充。因此開發出由相對較小分子量的物質構成的膠束作為藥物載體會有更好的應用前景。聚醯胺-胺型樹枝狀大分子(polyamidoamine, PAMAM)是研究較為廣泛和成熟的一種樹枝狀大分子。3代以下的PAMAM分子量較小，容易被人體代謝，且細胞毒性很小，這些優點為其作為藥物載體提供了得天獨厚的條件。研究表明，低代聚醯胺-胺型樹枝狀大分子經修飾後可以形成膠束作為藥物載體，提高藥物的作用效果。但此膠束的靶向能力不強。

發明內容
本發明的目的是解決由低代樹枝狀大分子不能製備具有pH響應性的智能納米藥物載體的問題，提供一種智能納米藥物傳遞系統的製備方法及其應用。本發明提供的具有pH響應性的智能納米藥物傳遞系統，包括納米藥物載體和包 封於載體中的藥物；所述的納米藥物載體是由如下(a)和(b)兩部分組成的(a)樹枝狀大分子，所述的樹枝狀大分子是聚醯胺_胺型樹枝狀大分子，或膽酸修飾的樹枝狀大分子，所述的膽酸修飾的樹枝狀大分子是含膽酸端基的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子；(b)連接在(a)中所述樹枝狀大分子上的分子配基，所述的分子配基是檸康酸或3，4，5，6-四氫苯酸。所述的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子是1-3代的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子和含膽酸端基的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子。分子配基與樹枝狀大分子的摩爾比是I : 1-8 I。本發明同時提供了一種具有pH響應性的智能納米藥物傳遞系統的製備方法，該方法經過以下步驟第I步、智能納米藥物載體的製備第I. I步、酸酐修飾聚醯胺-胺型樹枝狀大分子藥物載體的製備將聚醯胺-胺型樹枝狀大分子與檸康酸酐置於pH為8-10的磷酸緩衝液或碳酸鈉緩衝液中，在室溫下反應O. 5-4小時，純化後得到檸康酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子;或者，將聚醯胺-胺型樹枝狀大分子與3，4，5，6-四氫苯酐置於pH為8_10的磷酸緩衝液或碳酸鈉緩衝液中，在室溫下O. 5-4小時，純化後得到3，4，5，6_四氫苯酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子；第I. 2步、酸酐修飾含膽酸端基的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子載體的製備將含膽酸端基的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子和檸康酸酐置於pH為8-10的磷酸緩衝液或碳酸鈉緩衝液中，在室溫下O. 5-4小時，純化後得到檸康酸膽酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子；或者，含膽酸端基的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子和3，4，5，6-四氫苯酐置於pH為8-10的磷酸緩衝液或碳酸鈉緩衝液中，在室溫下O. 5-4小時，純化後得到3，4，5，6-四氫苯酸膽酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子；其中，檸康酸酐或3，4，5，6-四氫苯酐與聚醯胺-胺型樹枝狀大分子或含膽酸端基的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子的摩爾比是I :1-8:1;
第2步、智能納米藥物傳遞系統的製備將所選擇的藥物加入到第I. I步或第I. 2步製備的智能納米藥物載體溶液中，經過室溫震蕩，製得將藥物包封於載體中的智能納米藥物傳遞系統。所述的藥物是抗腫瘤藥物或誘導分化藥物；具體包括氨甲蝶呤、喜樹鹼、阿黴素或全反式維甲酸。所述的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子或含膽酸端基的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子，是指1-3代產物。本發明的優點和有益效果本發明採用低代聚醯胺-胺型樹枝狀大分子，通過對其進行簡單的表面修飾，可得到粒徑100-500nm左右的納米藥物載體。此納米藥物載體對環境pH具有較強的敏感性·和較低的細胞毒性。在酸性條件下，能夠提高負載藥物的細胞攝入量，從而提高誘導分化藥物對腫瘤細胞的誘導分化能力，或提高抗腫瘤藥物對腫瘤細胞的毒性。該基於低代PAMAM的智能納米藥物傳遞系統是一種具有腫瘤靶向性的，可根據環境PH值變化進行調控的智能納米藥物傳遞系統，在藥物的靶向運輸方面具有應用價值。該智能納米藥物傳遞系統製備簡單，成本低廉，易於推廣使用。


圖I為pH = 7. 4條件下智能納米藥物載體的透射電鏡圖。圖2為pH = 5. 0,6. O和7. O條件下智能納米藥物載體的水解動力學曲線。圖3為智能納米藥物載體的細胞毒性。圖4為智能納米藥物傳遞系統在裸鼠體內腫瘤及各器官的分布情況。圖5為誘導分化藥物及智能納米藥物傳遞系統對HepG2細胞的抑制作用。
具體實施例方式本發明突出的實質性特點和顯著進步，可通過下述實施例予以證明，但它們不是對本發明作任何限制。實施例I.智能納米藥物載體的製備將O. 045mmoll代膽酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子和O. 045mmol朽1康酸酐溶於碳酸鈉緩衝溶液中，室溫反應4小時。透析除去雜質。冷凍乾燥得檸康酸膽酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子。實施例2.智能納米藥物載體的製備將O. 045mmoll代膽酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子和O. 180mmol朽1康酸酐溶於碳酸鈉緩衝溶液中，室溫反應4小時。透析除去雜質。冷凍乾燥得檸康酸膽酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子。實施例3.智能納米藥物載體的製備將O. 045mmoll代膽酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子和O. 180mmol3,4, 5,6-四氫苯酐溶於碳酸鈉緩衝溶液中，室溫反應4小時。透析除去雜質。冷凍乾燥得膽酸3，
4,5,6-四氫苯修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子。實施例4.智能納米藥物載體的製備
將O. 07mmoll代聚醯胺-胺型樹枝狀大分子和O. 14mmol3,4, 5,6-四氫苯酐溶於PBS緩衝溶液中，室溫反應O. 5小時。透析除去雜質。冷凍乾燥得3，4，5，6-四氫苯酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子。實施例5.智能納米藥物載體的製備將O. 07mmoll代聚醯胺-胺型樹枝狀大分子和和O. 28mmol檸康酸酐溶於碳酸鈉緩衝溶液中，室溫反應2小時。透析除去雜質。冷凍乾燥得檸康酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子。實施例6.智能納米藥物載體的製備將O. 07mmoll代聚醯胺-胺型樹枝狀大分子和和O. 28mmol3,4, 5,6-四氫苯酐溶於碳酸鈉緩衝溶液中，室溫反應2小時。透析除去雜質。冷凍乾燥得3，4，5，6-四氫苯酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子。實施例7.智能納米藥物載體的製備將O. 07mmoll代聚醯胺-胺型樹枝狀大分子和和I. 2mmol3,4, 5,6-四氫苯酐溶於碳酸鈉緩衝溶液中，室溫反應4小時。透析除去雜質。冷凍乾燥得3，4，5，6-四氫苯酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子。實施例8.同實施例I合成檸康酸膽酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子。以緩衝液(pH =
7.4)為介質配製濃度為O. lmg/ml的溶液，室溫振蕩，得到聚合物膠束。膠束的粒徑在IOOnm左右。結果見附圖I。實施例9.同實施例6合成3，4，5，6-四氫苯酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子。將3，4，
5,6-四氫苯酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子和全反式維甲酸以DMEM培養基為介質配製3,4,5,6-四氫苯酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子濃度為O. 065mmol/L、全反式維甲酸濃度為lOymol/L的溶液，室溫振蕩，得到智能納米藥物傳遞系統。實施例10.同實施例7合成3，4，5，6-四氫苯酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子。以緩衝液(pH = 5. 0,6. 0,7. 4)為介質配製濃度為O. lmg/ml的溶液。將溶液置於37°C恆溫水浴搖床振蕩。每隔一段時間測定膠束中游離氨基的含量，計算水解百分率。結果見圖2。實施例11.同實施例6合成3，4，5，6_四氫苯酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子。將其溶解於DMEM培養基，配置成不同濃度的3，4，5，6_四氫苯酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子溶液。過濾除菌。25mg噻唑蘭(MTT)溶於5ml PBS中，過濾除菌，製成MTT溶液。將H印G2細胞種到96孔板中，每孔100 μ 1，約IO4個細胞，培養24h，然後加入上面所配置的不同濃度的3，4，5，6-四氫苯酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子溶液100 μ I，每組5個孔，繼續培養24h。吸去培養基後，細胞用PBS緩衝液衝洗I遍，向每孔加入等量新鮮培養基及10 μ IMTT溶液，繼續培養4h，最後吸出孔中的液體，用PBS洗I次，加入150 μ I的DMS0，避光震蕩IOmin0酶標儀檢測，測得聚合物膠束的體外毒性在100μ g/ml及其以下時沒有毒性，結果見附圖3。
實施例12.同實施例2合成檸康酸膽酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子。將檸康酸膽酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子和過量的尼羅紅染料溶於DMEM培養基中，攪拌24h後過濾，得到包含尼羅紅的檸康酸膽酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子溶液。雄性BALB/C裸鼠背部皮下注射5父106個!1印62細胞。10天後，通過裸鼠尾靜脈注射負載上述溶液。4h後處死，解剖分離腫瘤，肝臟，肺，腎，脾，心臟。將各器官在活體成像系統下觀察尼羅紅的螢光分布，分析智能納米藥物傳遞系統的體內分布。結果見附圖4。實施例13.同實施例4合成3，4，5，6-四氫苯酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子。將其與 全反式維加酸溶解於DMEM培養基，配置成含不同濃度全反式維甲酸的3，4，5，6_四氫苯酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子溶液。過濾除菌。25mg噻唑蘭(MTT)溶於5ml PBS中，過濾除菌，製成MTT溶液。將IO4個H印G2細胞種到96孔板中，培養24h，然後加入上述溶液，每組5個孔，繼續培養24h。吸去培養基後，細胞用PBS緩衝液衝洗I遍，向每孔加入等量新鮮培養基及10 μ I MTT溶液，繼續培養4h，最後吸出孔中的液體，用PBS洗I次，加入150 μ I的DMS0，避光震蕩lOmin。酶標儀檢測，得到智能納米藥物傳遞系統對誘導分化藥物作用的影響。結果見附圖5。
權利要求
1.一種具有PH響應性的智能納米藥物傳遞系統，其特徵在於該系統包括納米藥物載體和包封於載體中的藥物；所述的納米藥物載體是由如下(a)和(b)兩部分組成的(a)樹枝狀大分子，所述的樹枝狀大分子是聚醯胺-胺型樹枝狀大分子，或膽酸修飾的樹枝狀大分子，所述的膽酸修飾的樹枝狀大分子是含膽酸端基的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子；(b)連接在(a)中所述樹枝狀大分子上的分子配基，所述的分子配基是檸康酸或3，4，5，6-四氫苯酸。
2.一種具有pH響應性的智能納米藥物傳遞系統的製備方法，其特徵在於包括如下步驟 第I步、智能納米藥物載體的製備 第1.1步、酸酐修飾聚醯胺-胺型樹枝狀大分子藥物載體的製備將聚醯胺-胺型樹枝狀大分子與檸康酸酐置於PH為8-10的磷酸緩衝液或碳酸鈉緩衝液中，在室溫下反應O. 5-4小時，純化後得到檸康酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子；或者，將聚醯胺-胺型樹枝狀大分子與3，4，5，6-四氫苯酐置於pH為8-10的磷酸緩衝液或碳酸鈉緩衝液中，在室溫下反應O. 5-4小時，純化後得到3，4，5，6-四氫苯酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子； 第I. 2步、酸酐修飾含膽酸端基的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子載體的製備將含膽酸端基的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子和檸康酸酐置於PH為8-10的磷酸緩衝液或碳酸鈉緩衝液中，在室溫下反應O. 5-4小時，純化後得到檸康酸膽酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子； 或者，將含膽酸端基的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子和3，4，5，6-四氫苯酐置於pH為8-10的磷酸緩衝液或碳酸鈉緩衝液中，在室溫下反應O. 5-4小時，純化後得到3，4，5，6-四氫苯酸膽酸修飾的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子； 其中，檸康酸酐或3，4，5，6-四氫苯酐與聚醯胺-胺型樹枝狀大分子或含膽酸端基的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子的摩爾比是I :1-8:1; 第2步、智能納米藥物傳遞系統的製備 將所選擇的藥物加入到第I. I步或第I. 2步製備的智能納米藥物載體溶液中，製得將藥物包封於載體中的智能納米藥物傳遞系統。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述的藥物是抗腫瘤藥物或誘導分化藥物。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於所述的抗腫瘤藥物或誘導分化藥物是指氨甲蝶呤、喜樹鹼、阿黴素或全反式維甲酸。
5.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子或含膽酸端基的聚醯胺-胺型樹枝狀大分子，是指1-3代產物。
6.根據權利要求2至5中任一項所述的方法，其特徵在於所述的智能納米藥物傳遞系統是經過室溫震蕩製成。
全文摘要
本發明涉及一種具有pH響應性的智能納米藥物傳遞系統和製備方法及其應用。所述的傳遞系統包括納米藥物載體和包封於載體中的藥物；載體是由樹枝狀大分子和連接在其上的分子配基兩部分組成；樹枝狀大分子是聚醯胺－胺型樹枝狀大分子，或含膽酸端基的聚醯胺－胺型樹枝狀大分子；所述的分子配基是檸康酸或3,4,5,6-四氫苯酸。所述的藥物是抗腫瘤藥物或誘導分化藥物。該藥物傳遞系統通過對低代聚醯胺－胺型樹枝狀大分子進行修飾製備而成，製備過程簡單。實驗證明該系統對抗癌藥物及腫瘤分化藥物具有很好的細胞投遞作用。可有效提高抗癌藥物的療效、提高抗分化藥物對癌細胞的誘導分化能力，在生物體內的毒副作用小。可用於癌症的治療。
文檔編號A61K31/519GK102973513SQ20121058479
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月27日 優先權日2012年12月27日
發明者於奡, 王永健, 張堃, 王大偉, 齊林雙 申請人:南開大學