一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体及制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201810884640.1

申请日:

20180806

公开号:

CN108671231A

公开日:

20181019

当前法律状态:

有效性:

审查中

法律详情:

IPC分类号:

A61K41/00,A61K49/22,A61K9/51,A61K31/196,A61K47/34,A61P35/00

主分类号:

A61K41/00,A61K49/22,A61K9/51,A61K31/196,A61K47/34,A61P35/00

申请人:

合肥工业大学

发明人:

查正宝,周俊红,马艳,缪昭华

地址:

230009 安徽省合肥市包河区屯溪路193号

优先权:

CN201810884640A

专利代理机构:

安徽省合肥新安专利代理有限责任公司

代理人:

卢敏

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内容摘要

本发明公开了一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体及制备方法,其特征在于:纳米载体为核壳结构,是以可溶性聚吡咯为外壳结构,内核填充有相变材料和小分子抑制剂药物。本发明的纳米载体同时具有超声造影诊断和光热增效治疗的功能,所搭载的相变材料在外部刺激下相变产生的气泡增强超声图像的对比度和清晰度,所释放的药物通过一系列级联作用降低癌细胞内耐热蛋白的水平,从而显著提高癌细胞对热的敏感性,增强光热治疗的效果。

权利要求书

1.一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体,其特征在于:所述纳米载体为核壳结构,是以可溶性聚吡咯为外壳结构,内核填充有相变材料和小分子抑制剂药物;所述纳米载体的直径为80~200nm。 2.根据权利要求1所述的一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体,其特征在于:所述纳米载体同时具有超声造影诊断和光热增效治疗的功能。 3.根据权利要求1所述的一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体,其特征在于:所述小分子抑制剂药物为依维莫司、氯喹、双氯芬酸或反法尼基硫代水杨酸。 4.根据权利要求1所述的一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体,其特征在于:所述相变材料为薄荷醇、全氟化碳或全氟己烷。 5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体,其特征在于:利用所述相变材料和小分子抑制剂药物,实现肿瘤光热增效治疗和超声成像的方式为:外部刺激作用于所述纳米载体时,可溶性聚吡咯产生热量,使内核的温度达到相变材料熔点及以上,使相变材料产生气泡增强了超声的回声信号,实现超声造影诊断功能;同时产生的热量使肿瘤局部组织坏死,其中一部分细胞产生耐受蛋白增强其耐受性,而释放的药物降低细胞GLUT-1的基因表达水平,导致细胞吸收的葡萄糖减少,糖酵解产生的ATP减少,进而使依赖ATP而产生的热休克蛋白簇HSP70/90水平降低,从而实现肿瘤光热增效治疗。 6.根据权利要求5所述的一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体,其特征在于:所述外部刺激为光刺激、微波刺激、磁力刺激、超声刺激或体热引发的热刺激。 7.一种权利要求1~6中任意一项所述的一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)将可溶性聚吡咯和相变材料溶于挥发性有机溶剂中;(2)将药物溶解后加入步骤(1)所得溶液中,获得混合溶液;(3)将所述混合溶液加入表面活性剂溶液混合后超声,微乳法形成核壳结构,获得可溶性的纳米粒子;然后室温搅拌使有机溶剂挥发完全,获得纳米粒子的水分散液;(4)对所述纳米粒子的水分散液进行离心分离,离心转速9500rpm、离心时间8min,多次离心洗涤后所得载药纳米载体,即为用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体。

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域,具体涉及一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体及制备方法。

背景技术

据世界卫生组织统计每年癌症新发病人数呈上升趋势,癌症成为当前严重影响人类健康、威胁人类生命的主要疾病之一。在癌症治疗中,主要治疗方法有手术、放射治疗、化疗三大手段,但是临床发现这些手段都具有一定的局限性,使最终治疗效果并不理想。因此发展一种安全高效、副作用小的新型治疗手段具有非常重要的实际意义。研究发现利用近红外光区域(650nm~950nm)作为激发光,不仅可得获得良好的组织穿透深度,而且与具有光热转换能力的纳米粒子同时使用可以满足新型治疗剂的要求。将粒子注入人体后利用纳米粒子的渗透滞留效应(enhanced permeability and retention effect,EPR),使其选择性富集在肿瘤组织附近,在激发光源照射下将光能转化为热能使肿瘤局部温度上升到细胞的耐受温度(>42℃)而正常细胞不受影响。

在癌症治疗的过程中,为保证治疗的精确性,往往还会借助成像的手段。因此使光热治疗剂在发挥以上作用的同时还具有成像能力是一件极富挑战和意义非凡的目标。目前常用的成像手段有:核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MIR)、超声成像(Ultrasound Imaging,US)、荧光成像等,其中超声成像利用超声扫描目标组织,对回声信号进行收集处理,以获得病变组织的影像,从而为疾病的精确诊断和治疗提供更多依据。为了获得更好的超声成像结果,临床常使用直径为几微米的气泡的液滴作为超声造影剂,利用气泡对超声波有强散射的特性来增强图像的对比度和清晰度。将光热治疗剂与超声造影剂结合在一起可制备出具有超声造影增强功能于一体的光热治疗剂,可实时监测出光热治疗剂在体内的分布及靶部位的富集程度。

目前的研究发现单一地使用光热治疗会导致细胞产生耐热性,如果提高激光功率或重复照射会导致炎症、肿瘤转移等风险。并且单一地使用光热疗法不能彻底根除深处的肿瘤组织,因时需要将光热治疗与其他治疗方法相结合。研究表明,将具有良好光热效果的纳米药物载体和小分子抑制剂结合,能够克服单一光热治疗的局限,达到热疗增效的目的。在光热治疗过程中,肿瘤局部温度升高,细胞膜的通透性增加以及细胞的代谢速率加快,会使得肿瘤细胞对药物的摄取速率提高,释放的小分子抑制剂药物通过一系列级联作用降低癌细胞内耐热蛋白的水平,从而显著提高癌细胞对热的敏感性,增强光热治疗的效果。

聚吡咯(Polypyrrole,PPy),具有良好的光热稳定性、较高的光热转换效率以及很好的生物相容性,利用聚吡咯来制备同时具有超声造影诊断和光热增效治疗功能的复合诊断制剂,使得只需要一种复合制剂即可同时实现诊断和治疗两种功能,达到光热增效治疗和代谢治疗联合治疗的目的。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体,以期可以使其具有超声造影诊断和光热增效治疗的功能,解决传统临床实践中诊断或治疗单一使用的局限,用一种复合制剂同时实现诊断和治疗两种功能。

本发明为解决技术问题,采取如下技术方案:

本发明公开了一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体,其特点在于:所述纳米载体为核壳结构(胶囊结构),是以可溶性聚吡咯为外壳结构,内核填充有相变材料和小分子抑制剂药物;所述纳米载体的直径80~200纳米。

所述纳米载体同时具有超声造影诊断和光热增效治疗的功能。利用所述相变材料和小分子抑制剂药物,实现肿瘤光热增效治疗和超声成像的方式为:外部刺激作用于所述纳米载体时,所述可溶性聚吡咯产生热量,使内核的温度达到相变材料熔点及以上,使相变材料产生气泡增强了超声的回声信号,实现超声造影诊断;同时产生的热量使肿瘤局部组织坏死,其中一部分细胞产生耐受蛋白增强其耐受性,而释放的药物降低细胞GLUT-1的基因表达水平,导致细胞吸收的葡萄糖减少,糖酵解产生的ATP减少,进而使依赖ATP而产生的热休克蛋白簇HSP70/90水平降低,从而实现肿瘤光热增效治疗。

本发明所制备得到的制剂同时具有超声造影诊断和光热增效治疗的功能,所包裹的相变材料在外部刺激下相变产生的气泡增强超声图像的对比度和清晰度,所释放的药物通过一系列级联作用降低癌细胞内耐热蛋白的水平,从而显著提高癌细胞对热的敏感性,增强光热治疗的效果。

优选的,所述小分子抑制剂药物为依维莫司、氯喹、双氯芬酸或反法尼基硫代水杨酸。

所述相变材料为薄荷醇、全氟化碳或全氟己烷。

所述外部刺激为光刺激、微波刺激、磁力刺激、超声刺激或体热引发的热刺激。

上述用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体的制备方法,包括如下步骤:

(1)将可溶性聚吡咯和相变材料溶于挥发性有机溶剂中;

(2)将药物溶解后加入步骤(1)所得溶液中,获得混合溶液;

(3)将所述混合溶液加入表面活性剂溶液混合后超声,微乳法形成核壳结构,获得可溶性的纳米粒子;然后室温搅拌使有机溶剂挥发完全,获得纳米粒子的水分散液;

(4)对所述纳米粒子的水分散液进行离心分离,离心转速9500rpm、离心时间8min,多次离心洗涤后所得载药纳米载体,即为用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体。

以薄荷醇、双氯芬酸为例,上述制备方法包括如下步骤:

(1)首先将100~500mg可溶性聚吡咯和30~150mg相变材料溶于4mL挥发性有机溶剂中;

(2)将30~200mg药物溶解在800μL二甲基亚砜中后,加入步骤(1)所得溶液中,获得混合溶液;

(3)将所述混合溶液加入20mL表面活性剂的水溶液(含表面活性剂1~1.5g)混合后超声,使油相与水相不分层,获得水中分散性好的纳米粒子;然后室温搅拌使有机溶剂挥发完全,获得纳米粒子的水分散液;

(4)对所述纳米粒子的水分散液进行离心分离,离心转速9500rpm、离心时间8min,多次离心洗涤后所得载药纳米载体,即为用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体。

本发明的有益效果体现在:

1、本发明的纳米载体具有光热治疗增效的能力,是光热增效治疗与代谢治疗联合的一种形式。

2、本发明的纳米载体可用于增强超声成像,提高了成像的清晰度。

3、本发明制备过程简单、条件温和,具有大规模生产的可能,具有工业和实际应用的潜力。

4、本发明所使用的材料具有很好的生物相容性,对人体无直接或间接毒害作用,无潜在毒性。

5、本发明的纳米载体具有良好的分散性和稳定性,有利于临床使用。

6、本发明的热刺激响应释放药物的纳米载体,其所用外源性刺激可为808nm近红外光,做出的响应为温度升高产生气泡并进行药物释放,这样的方式减少了药物对其他组织细胞的伤害,实现了药物的靶向释放,提高了药物的利用率。

附图说明

图1为本发明的原理示意图;

图2为实施例2中制备的搭载相变材料的纳米载体在不同浓度下的紫外吸收光谱图(图2b);

图3为实施例1制备的空白纳米载体和实施例2制备的搭载相变材料的纳米载体的热重分析图。

图4为实施例2不同浓度搭载相变材料的纳米载体和红细胞悬液孵育的溶血率分析图。

图5a为实施例2中不同浓度的搭载相变材料的纳米载体水分散液的升温曲线图,图5b为浓度50μg/mL的搭载相变材料的纳米载体水分散液的相应升温稳定性曲线图。

图6为生理盐水、空白纳米载体和搭载相变材料的纳米载体在空白、加热和光照条件下的超声成像图。

图7为游离药物、实施例2所得搭载相变材料的纳米载体和实施例3所得载药纳米载体的紫外吸收光谱图。

图8a为实施例3制得的载药纳米载体在不同温度下的药物释放曲线,图8b为实施例3制得的载药纳米载体在间断激光照射下的药物释放曲线。

图9a为未经激光照射时,游离药物、实施例2中的搭载相变材料的纳米载体及实施例3的载药纳米载体对4t1细胞的杀伤效果,图9b为经过808nm 1W激光照射3min时三者对4t1细胞的杀伤效果。

图10a为未经激光照射时,游离药物、实施例2中的搭载相变材料的纳米载体及实施例3的载药纳米载体对HeLa细胞的杀伤效果,图10b为经过808nm 1W激光照射3min时三者对HeLa细胞的杀伤效果。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。以下内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例按如下方法制备空白纳米载体:

(1)首先制备可溶性聚吡咯:

称取6.6684g的双(2-乙己基)磺基丁二酸钠(NaDEHS)加入到90mL去离子水中,置于冰水浴中搅拌溶解。待其完全溶解后,向体系中加入2.769mL的吡咯单体,持续搅拌5min后,再往其中加入10mL过硫酸铵溶液(含过硫酸铵2.282g),整个体系在冰水浴中反应20h。反应结束后,离心分离得到可溶性聚吡咯[(Py)3+(DEHS)-]x;

(2)称取100mg可溶性聚吡咯溶解在4mL二氯甲烷溶液中,室温下搅拌至混合均匀;

(3)称取1.2g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于20mL去离子水中作为表面活性剂溶液,将步骤(2)所得溶液加入PVP溶液中,获得混合溶液;

(4)利用超声波细胞粉碎机在冰水浴条件下,将混合溶液间歇超声3min,使油相与水相不分层,获得溶解性好的纳米载体;然后室温搅拌4h,使二氯甲烷挥发,获得空白纳米载体的水分散液;

(5)对空白纳米载体的水分散液进行离心分离,离心转速9500rpm、离心时间8min,多次离心洗涤,最后将所得沉淀分散于水中即得空白纳米载体溶液。

实施例2

本实施例按如下方法制备搭载相变材料的纳米载体:

(1)按实施例1相同的方法制备可溶性聚吡咯;

(2)称取100mg可溶性聚吡咯和50mg薄荷醇溶解在4mL二氯甲烷溶液中,室温下搅拌至混合均匀;

(3)称取1.2g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于20mL去离子水中作为表面活性剂溶液,将步骤(2)所得溶液加入PVP溶液中,获得混合溶液;

(4)利用超声波细胞粉碎机在冰水浴条件下,将混合溶液间歇超声3min,使油相与水相不分层,获得溶解性好的纳米粒子;然后室温搅拌4h,使二氯甲烷挥发,获得纳米载体的水分散液;

(5)对纳米载体的水分散液进行离心分离,离心转速9500rpm、离心时间8min,多次离心洗涤,最后将所得沉淀分散于水中,即得搭载相变材料的纳米载体的水分散液。

图2为搭载相变材料的纳米载体的紫外吸收光谱,其表征方法为:将所得搭载相变材料的纳米载体的水分散液稀释至不同浓度(10μg/mL、20μg/mL、40μg/mL、60μg/mL、80μg/mL、100μg/mL),并测试其紫外-可见吸收光谱图,可以看出,其吸收是浓度依赖性的,随着浓度的升高其紫外吸收也随之升高。

图3为实施例1所得空白纳米载体和本实施例所得搭载相变材料的纳米载体的热重分析图,其表征方法为:将制得的空白纳米载体和搭载相变材料的纳米载体冻干后,利用热重分析仪,将待测的粒子置于空气气氛下,由室温逐步升高至400℃,实时测量粒子质量,如图所示,空白纳米载体质量比搭载相变材料的纳米载体质量的下降程度小,表明薄荷醇从粒子中去除。

图4为表征载体在体外的生物相容性,以不同浓度搭载相变材料的纳米载体和红细胞悬液孵育测其溶血率,其表征方式为:将血液样本以2000rpm离心分离10min后得到红细胞,生理盐水稀释成红细胞悬液。以生理盐水作阴性对照、以去离子水作阳性对照,在800μL生理盐水、800μL去离子水及800μL不同浓度载药纳米载体(50μg/mL、75μg/mL、100μg/mL、150μg/mL、200μg/mL)的水溶液中,各加入200μL红细胞悬液(图中上排离心管为加入了红细胞悬液后的样品,由于载体在水中有较高的溶解性,离心不能完全去除,因此以下排未加红细胞悬液的样品作为背景对照),37℃孵育6h,然后3000rpm离心10min,用紫外-可见光谱法测上清液在541nm的吸光度。如图所示,不同浓度载体与红细胞悬液孵育后,其上清液的紫外吸收很低,说明该载体的生物相容性良好。

图5a为不同浓度的搭载相变材料的纳米载体水分散液的升温效果图,其表征方式为:取3mL待测溶液于808nm激光照射器照射,照射时间为10min、激光强度为2W,间隔10s记录一次温度。结果说明随着载药纳米载体浓度的升高,升温效果增加。图5b为浓度50μg/mL搭载相变材料的纳米载体水分散液的相应升温稳定性测试图,可以看出,搭载相变材料的纳米载体具有很好的光热稳定性。

图6为生理盐水、空白纳米载体和搭载相变材料的纳米载体在空白、加热和光照条件下的超声成像图。其表征方法为:将生理盐水置于硅胶管中分别做无处理、从室温加热到40℃和808nm、2W光照30min条件下,用超声探头检测图像;同样将空白纳米载体、搭载相变材料的纳米载体分别做无处理,从室温加热到40℃和808nm、2W光照30min条件下,用超声探头检测图像变化。可以看出,相比于空白对照组,加热和光照的条件都使薄荷醇持续的相变增强了超声图像的对比度和清晰度,而且光照条件产生气泡的能力稍强于加热条件,证明了纳米载体在外部光源刺激下有很好的超声造影诊断功能。

实施例3

本实施例按如下方法制备载药纳米载体:

(1)按实施例1相同的方法制备可溶性聚吡咯;

(2)称取100mg可溶性聚吡咯、50mg薄荷醇溶解在4mL二氯甲烷溶液中,称取100mg双氯芬酸溶解在800μL二甲基亚砜(DMSO)中,并加入到二氯甲烷中,室温下搅拌至混合均匀;

(3)称取1.2g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于20mL去离子水中作为表面活性剂溶液,将上述溶液加入PVP溶液中,获得混合溶液;

(4)利用超声波细胞粉碎机在冰水浴条件下,将混合溶液间歇超声3min,使油相与水相不分层,获得溶解性好的纳米粒子;然后室温搅拌4h,使二氯甲烷挥发,获得纳米载体的水分散液;

(5)对纳米载体的水分散液进行离心分离,离心转速9500rpm、离心时间8min,多次离心洗涤,最后将所得沉淀分散于水中即得载药纳米载体的水分散液。

图7为游离药物、实施例2所得搭载相变材料的纳米载体和本实施例所得载药纳米载体的紫外吸收光谱图,其表征方法为:保证所用游离药物与搭载相变材料的纳米载体的质量,分别与载药纳米载体中包裹的药物质量、外壳质量等量;因此,本实施例测试时,所用搭载相变材料的纳米载体水溶液浓度为60μg/mL、游离药物的DMSO溶液浓度为18μg/mL、载药纳米载体水溶液浓度为78μg/mL。由图7可知,在250-300nm范围内,药物有一个吸收峰,同时在这个范围内,载药纳米载体的吸收相应提高,这表明药物成功载入空白纳米载体中,而使得其在相同质量浓度下的吸收等于药物和搭载相变材料的纳米载体的吸收。

图8a为本实施例制得的载药纳米载体在不同温度下的药物释放曲线,其表征方式为:将载药纳米载体溶于去离子水中(浓度2mg/mL),然后取3mL置于5000Da的透析袋中,再将透析袋置于30mL的去离子水中,加热至不同温度(25℃、37℃、42℃、45℃、60℃)并搅拌。从释放曲线的变化可以看出温度达到薄荷醇相变点后,开始大量释放药物,说明了薄荷醇具有良好的温度响应能力。

图8b为本实施例制得的载药纳米载体在间断激光照射下的药物释放曲线,其表征方式为:将载药纳米载体溶于去离子水中(浓度2mg/mL),取3mL置于石英皿恒温37℃的细胞孵育箱中10min(激光关),然后置于5000Da的透析袋中透析1h,采集透析液并测试累计释放量;将透析袋中粒子再次置于石英皿并再置于恒温37℃的细胞孵育箱中,开激光照射10min,再次透析并采集透析液、测试累计释放量。重复激光开关多次。结果表明了载药纳米载体具有良好的光刺激响应药物释放能力。

图9a为未经激光照射时,游离药物、实施例2中的搭载相变材料的纳米载体及本实施例的载药纳米载体对4t1细胞的杀伤效果,图9b为经过808nm 1W激光照射3min时三者对4t1细胞的杀伤效果。可以看出:未经激光照射时,游离药物对4t1细胞具有一定的杀伤效果,但搭载相变材料的纳米载体及本实施例的载药纳米载体对细胞的伤害很小;在经过激光照射后,游离药物对细胞的杀伤效果无显著变化,但搭载相变材料的纳米载体及本实施例的载药纳米载体对细胞杀伤效果明显增强且超过游离药物造成的效果,载药纳米载体的杀伤效果强于搭载相变材料的纳米载体的杀伤效果。

图10a为未经激光照射时,游离药物、实施例2中的搭载相变材料的纳米载体及本实施例的载药纳米载体对HeLa细胞的杀伤效果,图10b为经过808nm 1W激光照射3min时三者对HeLa细胞的杀伤效果。可以看出:未经激光照射时,游离药物对HeLa细胞具有一定的杀伤效果,但搭载相变材料的纳米载体及本实施例的载药纳米载体对细胞的伤害很小;在经过激光照射后,游离药物对细胞的杀伤效果无显著变化,但搭载相变材料的纳米载体及本实施例的载药纳米载体对细胞杀伤效果明显增强且超过游离药物造成的效果,载药纳米载体的杀伤效果强于搭载相变材料的纳米载体的杀伤效果。

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810884640.1 (22)申请日 2018.08.06 (71)申请人 合肥工业大学 地址 230009 安徽省合肥市包河区屯溪路 193号 (72)发明人 查正宝 周俊红 马艳 缪昭华 (74)专利代理机构 安徽省合肥新安专利代理有 限责任公司 34101 代理人 卢敏 (51)Int.Cl. A61K 41/00(2006.01) A61K 49/22(2006.01) A61K 9/51(2006.01) A61K 31/196(2006.01) A61K 47。

2、/34(2017.01) A61P 35/00(2006.01) (54)发明名称 一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的 多功能纳米载体及制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于肿瘤光热增效治疗 和超声成像的多功能纳米载体及制备方法, 其特 征在于: 纳米载体为核壳结构, 是以可溶性聚吡 咯为外壳结构, 内核填充有相变材料和小分子抑 制剂药物。 本发明的纳米载体同时具有超声造影 诊断和光热增效治疗的功能, 所搭载的相变材料 在外部刺激下相变产生的气泡增强超声图像的 对比度和清晰度, 所释放的药物通过一系列级联 作用降低癌细胞内耐热蛋白的水平, 从而显著提 高癌细胞对热的敏感性, 增强光热治。

3、疗的效果。 权利要求书1页 说明书6页 附图5页 CN 108671231 A 2018.10.19 CN 108671231 A 1.一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体, 其特征在于: 所述纳米载体为核壳结构, 是以可溶性聚吡咯为外壳结构, 内核填充有相变材料和小 分子抑制剂药物; 所述纳米载体的直径为80200nm。 2.根据权利要求1所述的一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体, 其特征在于: 所述纳米载体同时具有超声造影诊断和光热增效治疗的功能。 3.根据权利要求1所述的一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体, 其特征在于: 所述小分子抑制剂药物。

4、为依维莫司、 氯喹、 双氯芬酸或反法尼基硫代水杨酸。 4.根据权利要求1所述的一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体, 其特征在于: 所述相变材料为薄荷醇、 全氟化碳或全氟己烷。 5.根据权利要求1、 2、 3或4所述的一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳 米载体, 其特征在于: 利用所述相变材料和小分子抑制剂药物, 实现肿瘤光热增效治疗和超声成像的方式 为: 外部刺激作用于所述纳米载体时, 可溶性聚吡咯产生热量, 使内核的温度达到相变材料 熔点及以上, 使相变材料产生气泡增强了超声的回声信号, 实现超声造影诊断功能; 同时产 生的热量使肿瘤局部组织坏死, 其中一部分细胞产。

5、生耐受蛋白增强其耐受性, 而释放的药 物降低细胞GLUT-1的基因表达水平, 导致细胞吸收的葡萄糖减少, 糖酵解产生的ATP减少, 进而使依赖ATP而产生的热休克蛋白簇HSP70/90水平降低, 从而实现肿瘤光热增效治疗。 6.根据权利要求5所述的一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体, 其特征在于: 所述外部刺激为光刺激、 微波刺激、 磁力刺激、 超声刺激或体热引发的热刺激。 7.一种权利要求16中任意一项所述的一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多 功能纳米载体的制备方法, 其特征在于, 包括如下步骤: (1)将可溶性聚吡咯和相变材料溶于挥发性有机溶剂中; (2)将药物溶解后加。

6、入步骤(1)所得溶液中, 获得混合溶液; (3)将所述混合溶液加入表面活性剂溶液混合后超声, 微乳法形成核壳结构, 获得可溶 性的纳米粒子; 然后室温搅拌使有机溶剂挥发完全, 获得纳米粒子的水分散液; (4)对所述纳米粒子的水分散液进行离心分离, 离心转速9500rpm、 离心时间8min, 多次 离心洗涤后所得载药纳米载体, 即为用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载 体。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 108671231 A 2 一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体及 制备方法 技术领域 0001 本发明属于纳米材料技术领域, 具体涉及一种用于肿瘤光热增效治。

7、疗和超声成像 的多功能纳米载体及制备方法。 背景技术 0002 据世界卫生组织统计每年癌症新发病人数呈上升趋势, 癌症成为当前严重影响人 类健康、 威胁人类生命的主要疾病之一。 在癌症治疗中, 主要治疗方法有手术、 放射治疗、 化 疗三大手段, 但是临床发现这些手段都具有一定的局限性, 使最终治疗效果并不理想。 因此 发展一种安全高效、 副作用小的新型治疗手段具有非常重要的实际意义。 研究发现利用近 红外光区域(650nm950nm)作为激发光, 不仅可得获得良好的组织穿透深度, 而且与具有 光热转换能力的纳米粒子同时使用可以满足新型治疗剂的要求。 将粒子注入人体后利用纳 米粒子的渗透滞留效应。

8、(enhanced permeability and retention effect, EPR), 使其选择 性富集在肿瘤组织附近, 在激发光源照射下将光能转化为热能使肿瘤局部温度上升到细胞 的耐受温度(42)而正常细胞不受影响。 0003 在癌症治疗的过程中, 为保证治疗的精确性, 往往还会借助成像的手段。 因此使光 热治疗剂在发挥以上作用的同时还具有成像能力是一件极富挑战和意义非凡的目标。 目前 常用的成像手段有: 核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MIR)、 超声成像 (Ultrasound Imaging, US)、 荧光成像等, 其中超声成像利用。

9、超声扫描目标组织, 对回声信 号进行收集处理, 以获得病变组织的影像, 从而为疾病的精确诊断和治疗提供更多依据。 为 了获得更好的超声成像结果, 临床常使用直径为几微米的气泡的液滴作为超声造影剂, 利 用气泡对超声波有强散射的特性来增强图像的对比度和清晰度。 将光热治疗剂与超声造影 剂结合在一起可制备出具有超声造影增强功能于一体的光热治疗剂, 可实时监测出光热治 疗剂在体内的分布及靶部位的富集程度。 0004 目前的研究发现单一地使用光热治疗会导致细胞产生耐热性, 如果提高激光功率 或重复照射会导致炎症、 肿瘤转移等风险。 并且单一地使用光热疗法不能彻底根除深处的 肿瘤组织, 因时需要将光热治。

10、疗与其他治疗方法相结合。 研究表明, 将具有良好光热效果的 纳米药物载体和小分子抑制剂结合, 能够克服单一光热治疗的局限, 达到热疗增效的目的。 在光热治疗过程中, 肿瘤局部温度升高, 细胞膜的通透性增加以及细胞的代谢速率加快, 会 使得肿瘤细胞对药物的摄取速率提高, 释放的小分子抑制剂药物通过一系列级联作用降低 癌细胞内耐热蛋白的水平, 从而显著提高癌细胞对热的敏感性, 增强光热治疗的效果。 0005 聚吡咯(Polypyrrole,PPy), 具有良好的光热稳定性、 较高的光热转换效率以及很 好的生物相容性, 利用聚吡咯来制备同时具有超声造影诊断和光热增效治疗功能的复合诊 断制剂, 使得只。

11、需要一种复合制剂即可同时实现诊断和治疗两种功能, 达到光热增效治疗 和代谢治疗联合治疗的目的。 说 明 书 1/6 页 3 CN 108671231 A 3 发明内容 0006 本发明的目的是在于提供一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米 载体, 以期可以使其具有超声造影诊断和光热增效治疗的功能, 解决传统临床实践中诊断 或治疗单一使用的局限, 用一种复合制剂同时实现诊断和治疗两种功能。 0007 本发明为解决技术问题, 采取如下技术方案: 0008 本发明公开了一种用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体, 其特点 在于: 所述纳米载体为核壳结构(胶囊结构), 是以可溶性聚吡咯。

12、为外壳结构, 内核填充有相 变材料和小分子抑制剂药物; 所述纳米载体的直径80200纳米。 0009 所述纳米载体同时具有超声造影诊断和光热增效治疗的功能。 利用所述相变材料 和小分子抑制剂药物, 实现肿瘤光热增效治疗和超声成像的方式为: 外部刺激作用于所述 纳米载体时, 所述可溶性聚吡咯产生热量, 使内核的温度达到相变材料熔点及以上, 使相变 材料产生气泡增强了超声的回声信号, 实现超声造影诊断; 同时产生的热量使肿瘤局部组 织坏死, 其中一部分细胞产生耐受蛋白增强其耐受性, 而释放的药物降低细胞GLUT-1的基 因表达水平, 导致细胞吸收的葡萄糖减少, 糖酵解产生的ATP减少, 进而使依赖。

13、ATP而产生的 热休克蛋白簇HSP70/90水平降低, 从而实现肿瘤光热增效治疗。 0010 本发明所制备得到的制剂同时具有超声造影诊断和光热增效治疗的功能, 所包裹 的相变材料在外部刺激下相变产生的气泡增强超声图像的对比度和清晰度, 所释放的药物 通过一系列级联作用降低癌细胞内耐热蛋白的水平, 从而显著提高癌细胞对热的敏感性, 增强光热治疗的效果。 0011 优选的, 所述小分子抑制剂药物为依维莫司、 氯喹、 双氯芬酸或反法尼基硫代水杨 酸。 0012 所述相变材料为薄荷醇、 全氟化碳或全氟己烷。 0013 所述外部刺激为光刺激、 微波刺激、 磁力刺激、 超声刺激或体热引发的热刺激。 001。

14、4 上述用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米载体的制备方法, 包括如下 步骤: 0015 (1)将可溶性聚吡咯和相变材料溶于挥发性有机溶剂中; 0016 (2)将药物溶解后加入步骤(1)所得溶液中, 获得混合溶液; 0017 (3)将所述混合溶液加入表面活性剂溶液混合后超声, 微乳法形成核壳结构, 获得 可溶性的纳米粒子; 然后室温搅拌使有机溶剂挥发完全, 获得纳米粒子的水分散液; 0018 (4)对所述纳米粒子的水分散液进行离心分离, 离心转速9500rpm、 离心时间8min, 多次离心洗涤后所得载药纳米载体, 即为用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米 载体。 0019 以薄荷。

15、醇、 双氯芬酸为例, 上述制备方法包括如下步骤: 0020 (1)首先将100500mg可溶性聚吡咯和30150mg相变材料溶于4mL挥发性有机溶 剂中; 0021 (2)将30200mg药物溶解在800 L二甲基亚砜中后, 加入步骤(1)所得溶液中, 获 得混合溶液; 0022 (3)将所述混合溶液加入20mL表面活性剂的水溶液(含表面活性剂11.5g)混合 说 明 书 2/6 页 4 CN 108671231 A 4 后超声, 使油相与水相不分层, 获得水中分散性好的纳米粒子; 然后室温搅拌使有机溶剂挥 发完全, 获得纳米粒子的水分散液; 0023 (4)对所述纳米粒子的水分散液进行离心分。

16、离, 离心转速9500rpm、 离心时间8min, 多次离心洗涤后所得载药纳米载体, 即为用于肿瘤光热增效治疗和超声成像的多功能纳米 载体。 0024 本发明的有益效果体现在: 0025 1、 本发明的纳米载体具有光热治疗增效的能力, 是光热增效治疗与代谢治疗联合 的一种形式。 0026 2、 本发明的纳米载体可用于增强超声成像, 提高了成像的清晰度。 0027 3、 本发明制备过程简单、 条件温和, 具有大规模生产的可能, 具有工业和实际应用 的潜力。 0028 4、 本发明所使用的材料具有很好的生物相容性, 对人体无直接或间接毒害作用, 无潜在毒性。 0029 5、 本发明的纳米载体具有良。

17、好的分散性和稳定性, 有利于临床使用。 0030 6、 本发明的热刺激响应释放药物的纳米载体, 其所用外源性刺激可为808nm近红 外光, 做出的响应为温度升高产生气泡并进行药物释放, 这样的方式减少了药物对其他组 织细胞的伤害, 实现了药物的靶向释放, 提高了药物的利用率。 附图说明 0031 图1为本发明的原理示意图; 0032 图2为实施例2中制备的搭载相变材料的纳米载体在不同浓度下的紫外吸收光谱 图(图2b); 0033 图3为实施例1制备的空白纳米载体和实施例2制备的搭载相变材料的纳米载体的 热重分析图。 0034 图4为实施例2不同浓度搭载相变材料的纳米载体和红细胞悬液孵育的溶血率。

18、分 析图。 0035 图5a为实施例2中不同浓度的搭载相变材料的纳米载体水分散液的升温曲线图, 图5b为浓度50 g/mL的搭载相变材料的纳米载体水分散液的相应升温稳定性曲线图。 0036 图6为生理盐水、 空白纳米载体和搭载相变材料的纳米载体在空白、 加热和光照条 件下的超声成像图。 0037 图7为游离药物、 实施例2所得搭载相变材料的纳米载体和实施例3所得载药纳米 载体的紫外吸收光谱图。 0038 图8a为实施例3制得的载药纳米载体在不同温度下的药物释放曲线, 图8b为实施 例3制得的载药纳米载体在间断激光照射下的药物释放曲线。 0039 图9a为未经激光照射时, 游离药物、 实施例2中。

19、的搭载相变材料的纳米载体及实施 例3的载药纳米载体对4t1细胞的杀伤效果, 图9b为经过808nm 1W激光照射3min时三者对 4t1细胞的杀伤效果。 0040 图10a为未经激光照射时, 游离药物、 实施例2中的搭载相变材料的纳米载体及实 施例3的载药纳米载体对HeLa细胞的杀伤效果, 图10b为经过808nm 1W激光照射3min时三者 说 明 书 3/6 页 5 CN 108671231 A 5 对HeLa细胞的杀伤效果。 具体实施方式 0041 为使本发明的上述目的、 特征和优点能够更加明显易懂, 下面结合实施例对本发 明的具体实施方式做详细的说明。 以下内容仅仅是对本发明的构思所作。

20、的举例和说明, 所 属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的 方式替代, 只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围, 均应属于本发明 的保护范围。 0042 实施例1 0043 本实施例按如下方法制备空白纳米载体: 0044 (1)首先制备可溶性聚吡咯: 0045 称取6.6684g的双(2-乙己基)磺基丁二酸钠(NaDEHS)加入到90mL去离子水中, 置 于冰水浴中搅拌溶解。 待其完全溶解后, 向体系中加入2.769mL的吡咯单体, 持续搅拌5min 后, 再往其中加入10mL过硫酸铵溶液(含过硫酸铵2.282g), 整个体系在冰水浴中反应2。

21、0h。 反应结束后, 离心分离得到可溶性聚吡咯(Py)3+(DEHS)-x; 0046 (2)称取100mg可溶性聚吡咯溶解在4mL二氯甲烷溶液中, 室温下搅拌至混合均匀; 0047 (3)称取1.2g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于20mL去离子水中作为表面活性剂溶液, 将 步骤(2)所得溶液加入PVP溶液中, 获得混合溶液; 0048 (4)利用超声波细胞粉碎机在冰水浴条件下, 将混合溶液间歇超声3min, 使油相与 水相不分层, 获得溶解性好的纳米载体; 然后室温搅拌4h, 使二氯甲烷挥发, 获得空白纳米 载体的水分散液; 0049 (5)对空白纳米载体的水分散液进行离心分离, 离心转速95。

22、00rpm、 离心时间8min, 多次离心洗涤, 最后将所得沉淀分散于水中即得空白纳米载体溶液。 0050 实施例2 0051 本实施例按如下方法制备搭载相变材料的纳米载体: 0052 (1)按实施例1相同的方法制备可溶性聚吡咯; 0053 (2)称取100mg可溶性聚吡咯和50mg薄荷醇溶解在4mL二氯甲烷溶液中, 室温下搅 拌至混合均匀; 0054 (3)称取1.2g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于20mL去离子水中作为表面活性剂溶液, 将 步骤(2)所得溶液加入PVP溶液中, 获得混合溶液; 0055 (4)利用超声波细胞粉碎机在冰水浴条件下, 将混合溶液间歇超声3min, 使油相与 水相不。

23、分层, 获得溶解性好的纳米粒子; 然后室温搅拌4h, 使二氯甲烷挥发, 获得纳米载体 的水分散液; 0056 (5)对纳米载体的水分散液进行离心分离, 离心转速9500rpm、 离心时间8min, 多次 离心洗涤, 最后将所得沉淀分散于水中, 即得搭载相变材料的纳米载体的水分散液。 0057 图2为搭载相变材料的纳米载体的紫外吸收光谱, 其表征方法为: 将所得搭载相变 材料的纳米载体的水分散液稀释至不同浓度(10 g/mL、 20 g/mL、 40 g/mL、 60 g/mL、 80 g/ mL、 100 g/mL), 并测试其紫外-可见吸收光谱图, 可以看出, 其吸收是浓度依赖性的, 随着浓。

24、 度的升高其紫外吸收也随之升高。 说 明 书 4/6 页 6 CN 108671231 A 6 0058 图3为实施例1所得空白纳米载体和本实施例所得搭载相变材料的纳米载体的热 重分析图, 其表征方法为: 将制得的空白纳米载体和搭载相变材料的纳米载体冻干后, 利用 热重分析仪, 将待测的粒子置于空气气氛下, 由室温逐步升高至400, 实时测量粒子质量, 如图所示, 空白纳米载体质量比搭载相变材料的纳米载体质量的下降程度小, 表明薄荷醇 从粒子中去除。 0059 图4为表征载体在体外的生物相容性, 以不同浓度搭载相变材料的纳米载体和红 细胞悬液孵育测其溶血率, 其表征方式为: 将血液样本以200。

25、0rpm离心分离10min后得到红 细胞, 生理盐水稀释成红细胞悬液。 以生理盐水作阴性对照、 以去离子水作阳性对照, 在800 L生理盐水、 800 L去离子水及800 L不同浓度载药纳米载体(50 g/mL、 75 g/mL、 100 g/mL、 150 g/mL、 200 g/mL)的水溶液中, 各加入200 L红细胞悬液(图中上排离心管为加入了红细 胞悬液后的样品, 由于载体在水中有较高的溶解性, 离心不能完全去除, 因此以下排未加红 细胞悬液的样品作为背景对照), 37孵育6h, 然后3000rpm离心10min, 用紫外-可见光谱法 测上清液在541nm的吸光度。 如图所示, 不同。

26、浓度载体与红细胞悬液孵育后, 其上清液的紫 外吸收很低, 说明该载体的生物相容性良好。 0060 图5a为不同浓度的搭载相变材料的纳米载体水分散液的升温效果图, 其表征方式 为: 取3mL待测溶液于808nm激光照射器照射, 照射时间为10min、 激光强度为2W, 间隔10s记 录一次温度。 结果说明随着载药纳米载体浓度的升高, 升温效果增加。 图5b为浓度50 g/mL 搭载相变材料的纳米载体水分散液的相应升温稳定性测试图, 可以看出, 搭载相变材料的 纳米载体具有很好的光热稳定性。 0061 图6为生理盐水、 空白纳米载体和搭载相变材料的纳米载体在空白、 加热和光照条 件下的超声成像图。。

27、 其表征方法为: 将生理盐水置于硅胶管中分别做无处理、 从室温加热到 40和808nm、 2W光照30min条件下, 用超声探头检测图像; 同样将空白纳米载体、 搭载相变 材料的纳米载体分别做无处理, 从室温加热到40和808nm、 2W光照30min条件下, 用超声探 头检测图像变化。 可以看出, 相比于空白对照组, 加热和光照的条件都使薄荷醇持续的相变 增强了超声图像的对比度和清晰度, 而且光照条件产生气泡的能力稍强于加热条件, 证明 了纳米载体在外部光源刺激下有很好的超声造影诊断功能。 0062 实施例3 0063 本实施例按如下方法制备载药纳米载体: 0064 (1)按实施例1相同的方。

28、法制备可溶性聚吡咯; 0065 (2)称取100mg可溶性聚吡咯、 50mg薄荷醇溶解在4mL二氯甲烷溶液中, 称取100mg 双氯芬酸溶解在800 L二甲基亚砜(DMSO)中, 并加入到二氯甲烷中, 室温下搅拌至混合均 匀; 0066 (3)称取1.2g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于20mL去离子水中作为表面活性剂溶液, 将 上述溶液加入PVP溶液中, 获得混合溶液; 0067 (4)利用超声波细胞粉碎机在冰水浴条件下, 将混合溶液间歇超声3min, 使油相与 水相不分层, 获得溶解性好的纳米粒子; 然后室温搅拌4h, 使二氯甲烷挥发, 获得纳米载体 的水分散液; 0068 (5)对纳米载体的。

29、水分散液进行离心分离, 离心转速9500rpm、 离心时间8min, 多次 离心洗涤, 最后将所得沉淀分散于水中即得载药纳米载体的水分散液。 说 明 书 5/6 页 7 CN 108671231 A 7 0069 图7为游离药物、 实施例2所得搭载相变材料的纳米载体和本实施例所得载药纳米 载体的紫外吸收光谱图, 其表征方法为: 保证所用游离药物与搭载相变材料的纳米载体的 质量, 分别与载药纳米载体中包裹的药物质量、 外壳质量等量; 因此, 本实施例测试时, 所用 搭载相变材料的纳米载体水溶液浓度为60 g/mL、 游离药物的DMSO溶液浓度为18 g/mL、 载 药纳米载体水溶液浓度为78 g。

30、/mL。 由图7可知, 在250-300nm范围内, 药物有一个吸收峰, 同 时在这个范围内, 载药纳米载体的吸收相应提高, 这表明药物成功载入空白纳米载体中, 而 使得其在相同质量浓度下的吸收等于药物和搭载相变材料的纳米载体的吸收。 0070 图8a为本实施例制得的载药纳米载体在不同温度下的药物释放曲线, 其表征方式 为: 将载药纳米载体溶于去离子水中(浓度2mg/mL), 然后取3mL置于5000Da的透析袋中, 再 将透析袋置于30mL的去离子水中, 加热至不同温度(25、 37、 42、 45、 60)并搅拌。 从释放曲线的变化可以看出温度达到薄荷醇相变点后, 开始大量释放药物, 说明。

31、了薄荷醇 具有良好的温度响应能力。 0071 图8b为本实施例制得的载药纳米载体在间断激光照射下的药物释放曲线, 其表征 方式为: 将载药纳米载体溶于去离子水中(浓度2mg/mL), 取3mL置于石英皿恒温37的细胞 孵育箱中10min(激光关), 然后置于5000Da的透析袋中透析1h, 采集透析液并测试累计释放 量; 将透析袋中粒子再次置于石英皿并再置于恒温37的细胞孵育箱中, 开激光照射 10min, 再次透析并采集透析液、 测试累计释放量。 重复激光开关多次。 结果表明了载药纳米 载体具有良好的光刺激响应药物释放能力。 0072 图9a为未经激光照射时, 游离药物、 实施例2中的搭载相。

32、变材料的纳米载体及本实 施例的载药纳米载体对4t1细胞的杀伤效果, 图9b为经过808nm 1W激光照射3min时三者对 4t1细胞的杀伤效果。 可以看出: 未经激光照射时, 游离药物对4t1细胞具有一定的杀伤效 果, 但搭载相变材料的纳米载体及本实施例的载药纳米载体对细胞的伤害很小; 在经过激 光照射后, 游离药物对细胞的杀伤效果无显著变化, 但搭载相变材料的纳米载体及本实施 例的载药纳米载体对细胞杀伤效果明显增强且超过游离药物造成的效果, 载药纳米载体的 杀伤效果强于搭载相变材料的纳米载体的杀伤效果。 0073 图10a为未经激光照射时, 游离药物、 实施例2中的搭载相变材料的纳米载体及本。

33、 实施例的载药纳米载体对HeLa细胞的杀伤效果, 图10b为经过808nm 1W激光照射3min时三 者对HeLa细胞的杀伤效果。 可以看出: 未经激光照射时, 游离药物对HeLa细胞具有一定的杀 伤效果, 但搭载相变材料的纳米载体及本实施例的载药纳米载体对细胞的伤害很小; 在经 过激光照射后, 游离药物对细胞的杀伤效果无显著变化, 但搭载相变材料的纳米载体及本 实施例的载药纳米载体对细胞杀伤效果明显增强且超过游离药物造成的效果, 载药纳米载 体的杀伤效果强于搭载相变材料的纳米载体的杀伤效果。 说 明 书 6/6 页 8 CN 108671231 A 8 图1 图2 说 明 书 附 图 1/5 页 9 CN 108671231 A 9 图3 图4 说 明 书 附 图 2/5 页 10 CN 108671231 A 10 图5 图6 说 明 书 附 图 3/5 页 11 CN 108671231 A 11 图7 图8 说 明 书 附 图 4/5 页 12 CN 108671231 A 12 图9 图10 说 明 书 附 图 5/5 页 13 CN 108671231 A 13 。

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