一种pH/光热双重刺激响应型复合药物载体及其制备方法

摘要

本发明公开了一种pH/光热双重刺激响应型复合药物载体及其制备方法，属于药物载体制备技术领域。在竹炭纳米粒子表面修饰酸敏性的壳聚糖(CS)和靶向功能的叶酸(FA)得到复合药物载体；进一步负载抗癌药物，构筑pH和光热双刺激响应型的复合纳米载药体系。该体系被肿瘤细胞摄取后，在微酸性的环境下被降解，触发抗癌药物释放；外界近红外光照射引起竹炭纳米粒子的光热效应，释放出的热量可以加速了药物的释放。两者协同可提高纳米载药体系释放药物的能力和抗癌的效率。

说明书

技术领域

本发明涉及药物载体，具体属于一种pH/光热双重刺激响应型复合药物载体及其制备方法。

背景技术

尽管许多研究者都在积极解决癌症治疗问题，但由于肿瘤发生和进展的复杂性和多样性，仍然面临巨大的挑战。化疗作为临床应用最普遍的治疗方法之一，在抑制肿瘤增殖、延长患者生命方面取得了很大进展。然而，传统的化疗药物往往受限于肿瘤部位的特异性和选择性，可能导致全身毒性和严重的不良反应。纳米载体介导的响应型药物释放系统通过可控的药物释放实现精确释药，由此引发很多关注。研究者们已经研究出大量对物理化学刺激(如温度、氧化还原和pH)或生化刺激(如酶、细胞因子和葡萄糖)敏感的刺激反应药物传递系统，从而提高抗肿瘤的效率。此外，单纯的化疗存在多药耐药性的问题，近红外光可以聚焦在特定区域上且易于操作，并且由于其对皮肤和组织的最小吸收，可以无创地渗透到相当深的组织中。光热疗法由此在癌症治疗中引起了人们的关注。

光热疗法与化学疗法在治疗效果上可以互相促进，光热响应释放出的热量有利于促进药物的释放，而化学疗法中载药纳米粒子能够弥补光热治疗中因为不连续的肿瘤细胞及对肿瘤组织治疗效果不佳等缺点，故双疗法的治疗效果要优于单纯的光热治疗和化学治疗。本发明用具有介孔结构和近红外吸收的竹炭纳米粒子为主体，在其表面修饰上酸敏性的壳聚糖和靶向功能的叶酸，使制备的复合载药系统具有靶向识别癌细胞的能力，并可以在肿瘤微环境中，通过pH和NIR双刺激响应释放抗癌药。

发明内容

本发明的目的在于提供一种pH/光热双重刺激响应型复合药物载体和含有该载体的药物，及其它们的制备方法，该体系在微酸环境或近红外照射条件下具有加速释放药物的能力，达到可控药物释放、协同杀灭肿瘤细胞的目的。

本发明的技术方案如下：

一种pH/光热双重刺激响应型复合药物载体的制备方法，包括以下步骤：

1)将购买的竹炭粉用球磨机在700-1000rmp/min的转速下研磨8-12h。然后，将磨碎的竹炭粉与去离子水混合。静置8-10h后，取出上清液。然后，将上清液水浴超声30min，再以尖端探针超声，最终得到竹炭纳米粒子(BCNPs)溶液；其中竹炭粉和去离子水的质量比为1.5-4.5:1，优选为2-3:1。

2)制备叶酸-壳聚糖偶联物；

3)将步骤2)制备的叶酸-壳聚糖偶联物分散在水中，在室温搅拌下加入BCNPs溶液，将形成的混合溶液超声20-40min，室温搅拌20-30h，最终形成叶酸-壳聚糖/竹炭纳米粒子复合药物载体(FA-CS/BCNPs)溶液。该复合药物载体具有pH/光热双重刺激释药性能。

一种具有pH/光热双重刺激释药性能的抗癌药物的制备方法，包括以下步骤：

将上述FA-CS/BCNPs溶液加入0.5～1.5mg/ml DOX溶液中，然后在室温下暗环境中搅拌过夜；将所得混合液以8000-12000rpm离心25-40min，然后用蒸馏水洗涤2-3次；最后得到具有pH/光热双重刺激释药性能的抗癌药物(FA-CS/BCNPs-DOX)。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)本发明制备的FA-CS/BCNPs-DOX体系具有靶向癌细胞的能力。载药体系上的叶酸可以特异性靶向癌细胞，提高癌细胞治疗的效率。

2)本发明制备的FA-CS/BCNPs-DOX体系具有pH响应效果。在肿瘤细胞的微酸环境下，可以促进DOX的释放。

3)本发明制备的FA-CS/BCNPs-DOX体系具有光热转换效果。在近红外光的照射下,竹炭纳米粒子释放的热量有助于DOX的释放。

4)本发明制备的FA-CS/BCNPs-DOX可实现化学和光热协同疗法，提高癌症的治疗效率；

5)本发明的载药体系制备工艺简单，易于操作。

附图说明

图1.BCNPs的透射电镜图。

图2.BCNPs的紫外吸收光谱图。

图3.FA-CS/BCNPs-DOX体系在不同条件下的释药效果。

图4.不同浓度的FA-CS/BCNPs和FA-CS/BCNPs-DOX对A549细胞的毒性。

图5.在有和无近红外光照射下DOX、FA-CS/BCNPs和FA-CS/BCNPs-DOX对A549细胞的毒性。

具体实施方式

实施例1：

1)竹炭纳米粒子的制备

将购买的竹炭粉(250mg)用球磨机在870rmp/min的转速下研磨10h。然后，将磨碎的竹炭粉与100mL去离子水混合。静置8-10h后，取出上清液。然后，上清液水浴超声30min后，再以320W功率尖端探针超声，最终得到竹炭纳米粒子(BCNPs)。

2)叶酸-壳聚糖偶联物的制备

将20mg的叶酸与EDC·HCl和NHS混合于无水DMSO溶液中，在暗环境中搅拌1h。随后，在该混合溶液中加入1％的壳聚糖(w/v)的溶液。将得到的溶液在室温下在暗环境中剧烈搅拌16h。然后用NaOH溶液调pH至9，透析(MW 8000-14000)3天。最后，将所得溶液冷冻干燥。

3)叶酸-壳聚糖/竹炭纳米粒子复合药物载体的制备

制备叶酸-壳聚糖/竹炭纳米粒子复合材料时，将预先形成的叶酸-壳聚糖偶联物分散在水中，在室温搅拌下加入到竹炭纳米粒子的溶液中。将混合溶液超声30min，室温搅拌24h，形成叶酸-壳聚糖/竹炭纳米粒子复合药物载体(FA-CS/BCNPs)溶液，其浓度5mg/mL。

4)负载抗癌药——阿霉素

将5mg/mL的叶酸-壳聚糖/竹炭纳米粒子复合材料的溶液加入1mg/ml DOX溶液中，然后在室温下暗环境中搅拌过夜。将所得混合也以12000rpm离心30min，然后用蒸馏水洗涤三次。最后得到负载阿霉素的纳米载体——FA-CS/BCNPs-DOX。

实施例2：

1)对竹炭纳米粒子进行透射电镜和紫外吸收光谱表征(见图1-2)。本发明得到的竹炭纳米粒子呈类球状，所得的纳米直径约42nm。竹炭纳米材料在近红外有较强的吸收峰，因此可以作为光热剂进行癌症的治疗。

2)药物载体对DOX释放效率

在近红外光照射和不照射下，测定了FA-CS/BCNPs-DOX在不同pH条件下对DOX的释放(见图3)。在无近红外激光照射下，pH 7.4和pH 5.4时DOX的累积释放量分别约为8％和11％。近红外激光辐照24h后，DOX的累积释放量在pH 7.4下增加至12％，在pH 5.4下增加至37％。这些数据证明，近红外光和酸都能刺激DOX的释放。

3)载药体系的细胞毒性测试

采用MTT法测试FA-CS/BCNPs和FA-CS/BCNPs-DOX对A549细胞的细胞毒性。如图4所示，30μg/mL FA-CS/BCNPs孵育后，A549细胞活性仍保持在90％以上，证实了FA-CS/BCNPs的低细胞毒性。负载DOX的纳米粒子处理A549细胞并孵育36h后，其存活率仅为68％。如图5所示，DOX对A549细胞产生了细胞毒性。在808nm激光照射下，FA-CS/BCNPs和FA-CS/BCNPs-DOX的细胞活力分别为80.39％和22.23％，证明了FA-CS/BCNPs-DOX的化疗和光热协同提高了癌症治疗的效果。