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一种基于pH和氧化还原双重响应的抗肝癌药物纳米粒子的制备方法

技术摘要:
本发明公开了一种基于pH和氧化还原双重响应的抗肝癌药物纳米粒子的制备方法。该纳米粒子的制备包括以下步骤:首先,采用尿刊酸和α‑硫辛酸通过酯键与多糖进行接枝以获得具有pH和氧化还原双重响应的聚合物LA‑URPA;再通过反溶剂法实现抗肝癌药物纳米粒子的自组装,从  全部
背景技术:
据报道,肝细胞癌(HCC)是世界上最恶性的癌症之一,也是癌症死亡的第三大主要 原因。到目前为止,传统的治疗方法主要是手术切除,放疗和化疗。手术切除被认为是治疗 HCC的最佳方法,但肿瘤细胞易于转移并侵袭其他组织,具有较高的复发风险。此外,已证明 放疗和化学疗法会杀死辐射范围内的所有细胞,包括正常细胞,这些细胞选择性差且副作 用严重,并降低了患者的生活质量。因此,探索治疗肝癌的有效方法非常迫切,已引起研究 人员的广泛关注。 目前,人参皂苷Rh2,紫杉醇,DOX等药物,对多种实体瘤具有显著的抗肿瘤活性,这 些实体瘤包括肝癌,肺癌,卵巢癌,乳腺癌,结肠癌等,可有效抑制肿瘤细胞凋亡。然而,已发 现这些药物存在诸多缺陷。直接使用这些药物时,不仅口服生物利用度低,水溶性较低,化 学稳定性较差,而且缺乏靶向肿瘤的能力,会杀死正常细胞并损害人体,具有严重的副作 用,限制了其在临床试验中的应用。 有趣的是,纳米药物递送系统的发展为改善抗肿瘤药物的缺陷提供了新的策略。 与传统疗法相比,该系统具有更高的溶解度,化学稳定性和生物利用度,有效的靶向性,更 长的周期时间和低毒性。然而,临床试验的结果表明,传统的聚合物纳米载体可能无法在病 理变化中实现药物的程序性释放,从而导致细胞的多重耐药性和功效降低。同时,由于简单 的物理包封,抗癌药物在全身循环中很容易从载体中漏出,从而导致严重的副作用。此外, 由于较差的水溶性,疏水性药物在纳米制剂中的包封率非常低,这也严重限制了其应用。目 前,纳米药物递送系统通常可以响应生理刺激选择性地释放药物,引起了研究人员的注意。 当响应刺激在细胞内环境中时,纳米药物载体到达肿瘤细胞并在环境刺激下迅速释放药 物,这不仅减少了副作用,而且还提高了药物的功效。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种基于pH和氧化还原双重响应的抗肝癌药物纳米粒子 的制备方法,该方法重复性好,操作性强。 本发明为实现上述目的所采用的的技术方案是:首先合成聚合物URPA和LA-URPA, 然后并使用傅里叶红外光谱(FT-IR),1H核磁共振光谱(1H  NMR),高效凝胶渗透色谱 (HPGPC),X射线光电子能谱(EDS)对聚合物的结构进行表征。然后以此为载体制备得到Rh2 纳米粒子,最后采用动态光散射(DLS),透射电子显微镜(TEM),扫描电子显微镜(SEM),和X 射线衍射(XRD)对纳米粒子的结构进行表征。判断其是否成功合成。然后采用反溶剂法制备 LA-URPA纳米粒子。最后对纳米粒子的结构进行分析。 5 CN 111568879 A 说 明 书 2/16 页 一种基于pH和氧化还原双重响应的抗肝癌药物纳米粒子的制备方法,包括以下步 骤: S1、合成聚合物URPA S11、将尿刊酸溶解在干燥的二甲基亚砜(DMSO)中,并加入二环己基碳二亚胺 (DCC)、4-二甲氨基吡啶(DMAP),室温下避光搅拌1~3h进行活化,使混合物反应,得尿刊酸 溶液;其中,所述尿刊酸、DCC、DMAP的重量比为5:10:12~5:30:12;所述尿刊酸和DMSO的重 量体积比为1:20~1:50g/mL; S12、将多糖溶解在干燥的DMSO中,得多糖溶液;将所述多糖溶液转移到步骤S11所 述尿刊酸溶液中,在室温下搅拌反应24~72h,离心除去生成的沉淀物A,得聚合物溶液;将 所述聚合物溶液倒入乙醇A中,过滤收集沉淀物B,将所述沉淀物B依次用乙醇B,丙酮和乙醚 洗涤,真空冷冻干燥,得到聚合物URPA粉末;其中,所述多糖与干燥的DMSO的重量体积比为 1:20~1:50g/mL;所述多糖溶液和所述尿刊酸溶液的体积比是1:1~3:1;所述聚合物溶液 与乙醇A的体积比为1:4~1:6;所述沉淀物B与乙醇B,丙酮和乙醚的重量体积比均为1:50~ 1:150g/mL;所述多糖为普鲁兰多糖,糖原、半乳糖基化壳聚糖中的一种; S2、合成聚合物LA-URPA 将α-硫辛酸(α-LA)溶解在干燥的DMSO中,加入DCC、DMAP,室温搅拌1~3h,得LA溶 液;将步骤S12所述聚合物URPA粉末溶解在干燥的DMSO中,得URPA溶液;将所述LA溶液加入 至所述URPA溶液中,室温搅拌48~96h,使混合物反应,并通过离心除去生成的沉淀物C,得 溶液LA-URPA;将所述溶液LA-URPA倒入乙醇C中,过滤收集沉淀物D,分别用乙醇D,丙酮和乙 醚洗涤,真空冷冻干燥,得到聚合物LA-URPA粉末; 其中,所述α-硫辛酸(α-LA)与干燥的DMSO的重量体积比为1:20~1:50g/mL;所述 α-硫辛酸、DCC、DMAP的重量比为5:1:3~5:10:3;所述聚合物URPA粉末与干燥的DMSO的重量 体积比为1:20~1:100g/mL;所述LA溶液和所述URPA溶液的体积比为1:1~1:3;所述溶液 LA-URPA与乙醇的体积比为1:4~1:6;所述沉淀物D与乙醇,丙酮和乙醚的重量体积比均为 1:50~1:150g/mL; S3、制备抗癌药物纳米粒子悬浮液:将抗肝癌药物和步骤S2所述聚合物LA-URPA溶 解在干燥的DMSO中,然后在室温下边搅拌边滴加蒸馏水,得抗肝癌药物纳米粒子悬浮液;其 中,所述抗肝癌药物和聚合物LA-URPA的重量比为1:5~1:15,所述抗肝癌药物和DMSO的重 量体积比为1:1~3:1mg/mL;所述蒸馏水和DMSO的体积比是2:1~6:1; S4、制备抗癌药物纳米粒子:使用超声波细胞破碎仪300~400W,在冰浴中超声处 理步骤S3所述抗肝癌药物纳米粒子悬浮液10~30min;然后使用截留分子量为12~14KD的 透析袋、以400~800rpm的速度、用蒸馏水透析12~36h;透析后,取透析袋内的溶液离心去 除沉淀,取上清液;将所述上清液通过0.45μm微孔膜过滤,真空冷冻干燥,得到抗肝癌药物 纳米粒子。 优选方式下,步骤S12所述离心为4000rpm离心10min。 优选方式下,步骤S13所述真空冷冻干燥的压强为0~3Pa,冷阱-20~-50℃,干燥2 ~5天至恒重。 优选方式下,步骤S2所述离心为4000rpm离心10min;所述真空冷冻干燥的压强为0 ~3Pa,冷阱-20~-50℃,干燥2~5天至恒重。 6 CN 111568879 A 说 明 书 3/16 页 优选方式下,步骤S3所述抗肝癌药物为人参皂苷Rh2、紫杉醇或DOX。 优选方式下,步骤S4所述离心为3000rpm离心10min;所述真空冷冻干燥的压强为0 ~3Pa,冷阱-20~-50℃,干燥2~5天至恒重;所述透析使用的蒸馏水与所述抗肝癌药物纳 米粒子悬浮液的体积比是20:1~60:1,每2h更换一次蒸馏水。 优选方式下,所述基于pH和氧化还原双重响应的靶向载药纳米粒子的制备方法, 包括以下步骤: S1、合成聚合物URPA S11、将0.25g尿刊酸溶解在10mL干燥的二甲基亚砜(DMSO)中,并加入1g二环己基 碳二亚胺(DCC)、0.6g  4-二甲氨基吡啶(DMAP),室温下避光搅拌2h进行活化,使混合物反 应,得尿刊酸溶液; S12、将0.5g普鲁兰多糖溶解在20mL干燥的DMSO中,得多糖溶液;将20mL所述多糖 溶液转移到10mL步骤S11所述尿刊酸溶液中,在室温下搅拌反应48h,4000rpm离心10min除 去生成的沉淀物A,得聚合物溶液;将30mL所述聚合物溶液倒入150mL乙醇中,抽滤收集沉淀 物B,将0.6g所述沉淀物B依次用60mL乙醇,60mL丙酮和60mL乙醚洗涤,最后在压强为0,冷 阱-30℃的真空冷冻干燥机中干燥4天至恒重,得到聚合物URPA粉末; S2、合成聚合物LA-URPA 将0.25gα-硫辛酸(α-LA)溶解在10mL干燥的DMSO中,加入0.25g  DCC、0.15g  DMAP, 室温搅拌2h,得LA溶液;将0.25g步骤S12所述聚合物URPA粉末溶解在20mL干燥的DMSO中,得 URPA溶液;将10mL所述LA溶液加入至20mL所述URPA溶液中,室温搅拌72h,使混合物反应,并 通过4000rpm离心10min除去生成的沉淀物C,得溶液LA-URPA;将30mL所述溶液LA-URPA倒入 150mL乙醇中,抽滤收集沉淀物D;分别用40mL乙醇,40mL丙酮和40mL乙醚洗涤0.4g所述沉淀 物D,最后在压强为0,冷阱-30℃的真空冷冻干燥机中干燥4天至恒重,得到聚合物LA-URPA 粉末; S3、制备抗癌药物纳米粒子悬浮液:将2mg人参皂苷Rh2和20mg步骤S2所述聚合物 LA-URPA溶解在1mL干燥的DMSO溶液中;然后在室温下边搅拌边滴加4mL蒸馏水,得Rh2纳米 粒子悬浮液; S4、制备抗癌药物纳米粒子:使用超声波细胞破碎仪360W,在冰浴中超声处理所得 Rh2纳米粒子悬浮液20min;然后使用截留分子量为12~14KD的透析袋、以600rpm的速度用 200mL蒸馏水透析24h,每2h更换一次蒸馏水;接下来取透析袋内的溶液,3000rpm离心 10min,取上清液;将所述上清液通过0.45μm微孔膜过滤,最后在压强为0,冷阱-30℃的真空 冷冻干燥机中干燥4天至恒重,得到Rh2纳米粒子。 如无特殊说明,本发明所述室温为20~30℃。 本发明与现有技术相比,具有以下优点: 1、本发明聚合物LA-URPA经尿刊酸和α-硫辛酸(α-LA)进行修饰,制备得到的抗肝 癌药物纳米粒子具有pH和氧化还原双重响应性,所述抗肝癌药物纳米粒子进入肿瘤组织、 内体和溶酶体时,抗肿瘤药物可从对pH和氧化还原敏感的纳米粒子中迅速释放出来。 2、本发明制备得到的LA-URPA纳米粒子具有良好的稳定性。使用该纳米粒子包埋 药物可以避免药物被降解,保持药物的完整性,从而起到良好的治疗作用。 3、所述抗肝癌药物纳米粒子具有较高的载药效率。 7 CN 111568879 A 说 明 书 4/16 页 4、本发明制备得到的抗肝癌药物纳米粒子对肝癌细胞HepG2具有显著的细胞毒 性,可有效诱导HepG2凋亡,对治疗癌症有重要意义。 5、本发明的结果证明ROS介导的线粒体途径参与了Rh2纳米粒子诱导的细胞凋亡。 附图说明 图1是聚合物URPA和聚合物LA-URPA的合成过程。 图2是LA-URPA纳米粒子自组装成Rh2纳米粒子以及进入细胞有效释放药物的过 程。 图3是普鲁兰多糖,聚合物URPA以及聚合物LA-URPA的红外光谱图。 图4是普鲁兰多糖的核磁共振光谱图。 图5是聚合物URPA的核磁共振光谱图。 图6是聚合物LA-URPA的核磁共振光谱图。 图7是普鲁兰多糖,聚合物URPA以及聚合物LA-URPA的高效凝胶渗透色谱图。 图8是普鲁兰多糖的X射线光电子能谱图。 图9是聚合物URPA的X射线光电子能谱图。 图10是聚合物LA-URPA的X射线光电子能谱图。 图11是LA-URPA纳米粒子的粒径大小及分布图。 图12是Rh2纳米粒子的粒径大小及分布图。 图13是LA-URPA纳米粒子透射电镜图。 图14是Rh2纳米粒子的透射电镜图。 图15是LA-URPA纳米粒子的扫描电镜图。 图16是Rh2纳米粒子的扫描电镜图。 图17是LA-URPA纳米粒子和Rh2纳米粒子的X射线衍射图。 图18是LA-URPA纳米粒子经10mM  GSH处理24h后的透射电镜图。 图19是Rh2纳米粒子在PBS溶液中的Rh2体外释放曲线。 图20是LA-URPA纳米粒子的细胞毒性。 图21是用不同浓度的Rh2,Rh2纳米粒子或Rh2纳米粒子 GSH孵育24h的HepG2细胞的 细胞活力。 图22是用不同浓度的Rh2,Rh2纳米粒子或Rh2纳米粒子 GSH孵育48h的HepG2细胞的 细胞活力。 图23是用不同浓度的Rh2,Rh2纳米粒子或Rh2纳米粒子 GSH孵育72h的HepG2细胞的 细胞活力。 图24是用DAPI染色的HepG2细胞的显微镜图像。 图25是与FITC-Rh2孵育3h的HepG2细胞的显微镜图像。 图26是与FITC-Rh2孵育3h后用DAPI染色的HepG2细胞的显微镜图像。 图27是用DAPI染色的HepG2细胞的显微镜图像。 图28是与FITC-Rh2纳米粒子孵育3h的HepG2细胞的显微镜图像。 图29是与FITC-Rh2纳米粒子孵育3h后用DAPI染色的HepG2细胞的显微镜图像。 图30是用DAPI染色的HepG2细胞的显微镜图像。 8 CN 111568879 A 说 明 书 5/16 页 图31是与FITC-Rh2纳米粒子 GSH孵育3h的HepG2细胞的显微镜图像。 图32是与FITC-Rh2纳米粒子 GSH孵育3h后用DAPI染色的HepG2细胞的显微镜图 像。 图33是与FITC-Rh2,FITC-Rh2纳米粒子或FITC-Rh2纳米粒子 GSH孵育3h后用DAPI 染色的HepG2细胞的荧光强度图。 图34是未经处理的HepG2细胞的流式细胞仪分析。 图35是游离Rh2诱导的HepG2细胞凋亡的流式细胞仪分析。 图36是Rh2纳米粒子诱导的HepG2细胞凋亡的流式细胞仪分析。 图37是Rh2纳米粒子 GSH诱导的HepG2细胞凋亡的流式细胞仪分析。 图38是用游离Rh2或Rh2纳米粒子处理诱导的凋亡细胞的百分比。 图39是用游离Rh2,Rh2纳米粒子或Rh2纳米粒子 GSH孵育24h的HepG2细胞中的活性 氧(ROS)水平。 图40是用游离Rh2,Rh2纳米粒子或Rh2纳米粒子 GSH孵育24h的HepG2细胞中的超氧 化物歧化酶(SOD)水平。 图41是用游离Rh2,Rh2纳米粒子或Rh2纳米粒子 GSH孵育24h的HepG2细胞中的谷胱 甘肽(GSH)水平。 图42是用游离Rh2,Rh2纳米粒子或Rh2纳米粒子 GSH孵育24h的HepG2细胞中的线粒 体膜电位(MMP)的变化。
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