一种用于化学-光热疗法协同治疗癌症的近红外响应性可注射微球及其制备方法

摘要

本发明属于生物医学领域，公开了一种可用于联合化疗与光热疗法治疗癌症的近红外响应性可注射微球及其制备方法。所述微球主要是在高分子聚合物中加入复合纳米粒子后由静电喷雾工艺制得，高分子微球载体能够降低体内清除效应，维持局部药物浓度，复合纳米粒子实现化学‑光热疗法协同治疗，提高实际治疗效果。本发明所采用的基体材料具有良好的生物相容性，纳米粒子可以针对不同类型疾病携带多种不同治疗药物，因此该微球可有效应用于生物医学相关领域，具有临床广泛应用的可能性。

说明书

技术领域

本发明属于生物医学领域，具体涉及一种用于化学-光热疗法协同治疗癌症的近红外响应性可注射微球及其制备方法。

背景技术

癌症是致死率最高的疾病，也是全球公共卫生的一个重大问题。目前，治疗癌症的主要治疗方法是手术、化学治疗和放射治疗，附带的急性和慢性副作用严重降低了患者的生活质量，因此开发新型治疗方法成为了现在临床癌症研究领域的重点。

现有的新型治疗方法中，光热疗法是一项已被证明极有发展前景的癌症治疗手段，通常与化学疗法联合使用。如ZIF-8，极大的孔隙率使其能够携带大量药物，且具有pH响应性，能够在肿瘤组织的酸性环境中降解释放药物。但是直接注射光热剂或者化学药物，体内存在的非特异性吸收等障碍会导致药物浓度快速降低，很难长时间维持治疗需要的浓度，且在非目标器官与组织过度积累。

将药物与载体结合，对实体瘤进行局部注射，可以协助药物顺应肿瘤微环境，降低生物毒性，并在肿瘤部位控制药物的持续释放，保证药物浓度在合适区间的时间延长，最大限度的提高治疗效果。随着聚合物的发展，现有药物载体拥有多种不同的特性，可以在外界信号的刺激下发生物理或化学的变化释放药物，选用适当的原料可以实现近红外响应性调控释放。

现有药物载体能够实现近红外响应性调控的多为纤维和水凝胶，但是纤维不方便局部注射，水凝胶的力学性能不能够为细胞的生长提供一定的支撑，因此需要制备新的能够实现近红外响应性释放的药物载体。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种能够在肿瘤部位长期维持药物浓度，实现化学与光热疗法协同治疗目的的可注射复合微球的制备方法。具体地，本发明是将复合纳米粒子与高分子溶液共混均匀得到纺丝溶液，通过静电喷雾技术制备得到，并使用以液氮作为接收介质的接收装置接收。

本发明另一目的在于提供上述方法制备得到的近红外响应性可注射微球。

本发明再一目的在于提供上述近红外响应性可注射微球在制备癌症药物中的应用。

本发明通过以下技术方案实现。

一种近红外响应性可注射微球的制备方法，包括如下步骤：

1)载药纳米粒子的制备：将ZIF-8纳米粒子加入Na

2)纺丝溶液的配制：将高分子材料与步骤(1)所得载药纳米粒子共混于有机溶剂中，充分搅拌溶解，得到纳米粒子分散均匀的纺丝溶液；

3)静电喷雾制备微球材料：将步骤2)中得到的纺丝溶液装入带有喷丝针头的注射装置中，进行静电喷雾，以液氮作为接收介质，待溶剂与液氮挥发干燥即得近红外响应性可注射微球。

优选的，步骤1)所述载药纳米粒子的制备中，ZIF-8的粒径为50-150nm，Na

优选的，步骤1)所述载药纳米粒子的制备中，ZIF-8与CuCl

步骤1)所述加热反应的时间为70～100℃，加热反应的时间为15～60min。

步骤1)中所述的良溶剂为H

优选的，步骤2)所述纺丝溶液中，所述高分子材料可以是单组分高分子也可以是多组分高分子。

优选的，所述高分子材料为天然高分子材料及其衍生物和合成高分子中的一种以上；

进一步优选的，所述天然高分子材料及其衍生物为壳聚糖、胶原、纤维素、明胶、丝素蛋白和透明脂酸中的一种以上；所述合成高分子为聚己内酯、聚丙交酯、聚乳酸、聚乙交酯、聚β-羟丁酯、聚羟基乙酸、聚酸酐、聚乙二醇、聚磷酸酯、角叉胶、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚膦腈类和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚中的一种以上。

优选的，所述药物为抗癌药物中的一种以上；进一步优选的，所述药物为阿霉素、姜黄素、卡莫司汀、达肝素钠、依西美坦、洛莫司汀、紫杉醇、达沙替尼、伊达比星、伊立替康、伊立替康、拓扑替康、依托泊苷、替尼泊苷、伊马替尼、吉非替尼、苯丁酸氮芥、环磷酰胺、异环磷酰胺、苯丙氨酸氮芥、氮芥、顺铂、卡铂、奥沙利铂、达卡巴嗪、甲基苄肼、阿糖胞苷、氟达拉滨、氟尿嘧啶、卡培他滨、吉西他滨、甲氨蝶呤、替加氟、放线菌素D、博来霉素、表阿霉素、丝裂霉素和米托蒽醌中的一种以上。

优选的，所述有机溶剂为氯仿(CHCl

优选的，步骤2)所述纺丝溶液中高分子材料的浓度为1～35wt％；所述纺丝溶液中高分子材料/载药纳米粒子的质量比为1000：(1～100)；所述搅拌的转速为100～800r/min，搅拌的时间为1～48h。

优选的，步骤3)中静电喷雾的静电正高压为10～30kV；喷丝头与液氮液面间距为10～40cm；注射速率为0.1～30mL/h；所述静电喷雾的环境温度为10～55℃，相对湿度为10％～90％。

优选的，步骤3)收丝装置为面收丝装置或点电极诱导收丝装置；所述面收丝装置可以是在玻璃皿下放置一块接地或与负高压相连的金属平板，或直接采用金属杜瓦瓶；所述点电极诱导收丝装置为在玻璃器皿下方0～4cm放置一个接地或与负高压相连的金属材质点电极，所述的负高压为-5～0kV。

由以上所述的制备方法制得的一种近红外响应性可注射微球，可以是致密的微球，也可以是被孔径为10nm～1μm的孔道贯穿的多孔微球。所述复合纳米粒子与高分子共混。

上述近红外响应性可注射微球在制备癌症药物中的应用。

与现有技术相比，本发明具有如下优点与技术效果：

1、本发明采用静电喷雾法制备近红外响应性可注射微球，设备工艺简单、重复性好、可进行大规模量产。

2、本发明所制备的复合微球，粒径均匀，光热稳定性好，可以直接注射进入瘤内，操作简单，创伤小。

附图说明

图1为实施例1中CuS@ZIF-8纳米粒子的扫描电镜图像(左)与透射电镜图像(右)。

图2为实施例1中掺杂了纳米粒子的复合微球的扫描电镜图像。

图3为实施例1在1064nm激光器照射下，不同激光功率与不同微球浓度时的温度变化曲线(A和B)；微球的光热稳定性研究(C)。结果表明，复合微球光热效应达到的温度随着激光器功率的增大与微球浓度的上升而升高，微球的光热稳定性良好，五次循环中温度规律基本相同。

图4为实施例1中制备的PCEC/DOX-CuS@ZIF-8微球在21天内的药物释放曲线。每隔三天用NIR-Ⅱ激光器(1.0W/cm

图5为实施例1中复合微球在没有激光(左)和激光照射下(右)的体外抗肿瘤效果，研究结果表明复合微球抗肿瘤效果显著。

图6为实施例4中制备的DOX-PCEC@CuS微球在8天内的药物释放曲线。每隔三天用NIR-Ⅱ激光(1.0W/cm

具体实施方法

以下结合附图和实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。

实施例1

将制备好的20mg、粒径50nm的ZIF-8纳米粒子加入50mL浓度为0.75mmol/L的Na

将聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯(PCEC)与复合纳米粒子(质量比19:1)共混在三氯甲烷中，搅拌12h，形成质量分数为20wt％的均匀溶液。

喷丝头处接+10kV电压，采用点电极诱导收丝装置，金属材质点电极接地，离玻璃皿底部1cm。玻璃皿内液氮液面离底部5cm，离喷丝头距离为25cm，纺丝溶液供给速度为6mL/h。纺丝环境温度为25℃，相对湿度20％。纺丝结束后，待溶剂与液氮挥发完全，得到复合微球，如附图2所示。

所得复合微球如附图3所示，光热转换率高，光热稳定性好；如附图4所示，酸性环境与光热能够促进微球释放药物，在21天药物释放实验中可以长时间维持局部药物的浓度；如附图5所示，在体外细胞实验中，生物相容性良好，抗癌效果明显。

实施例2

将制备好的5mg、粒径150nm的ZIF-8纳米粒子加入50mL浓度为0.1mmol/L的Na

将聚乳酸-聚乙二醇与复合纳米粒子(质量比9:1)共混在四氢呋喃中，搅拌1h，形成质量分数为10wt％的均匀溶液。

喷丝头处接+20kV电压，采用点电极诱导收丝装置，金属材质点电极接-2.5kV电压，离玻璃皿底部2cm。玻璃皿内液氮液面离底部5cm，离喷丝头距离为10cm，纺丝溶液供给速度为0.1mL/h。纺丝环境温度为25℃，相对湿度60％。纺丝结束后，待溶剂与液氮挥发完全，得到复合微球。

所得复合微球光热转换率高，光热稳定性好；在体外细胞实验中，生物相容性良好，抗癌效果明显。

实施例3

将制备好的25mg、粒径200nm的ZIF-8纳米粒子加入50mL浓度为0.5mmol/L的Na

将聚乳酸-羟基乙酸共聚物与复合纳米粒子(质量比15:1)共混在二氯甲烷中，搅拌12h，形成质量分数为25wt％的均匀溶液。

喷丝头处接+30kV电压，采用点电极诱导收丝装置，金属材质点电极接-5kV电压，离玻璃皿底部4cm。玻璃皿内液氮液面离底部5cm，离喷丝头距离为40cm，纺丝溶液供给速度为20mL/h。纺丝环境温度为25℃，相对湿度60％。纺丝结束后，待溶剂与液氮挥发完全，得到复合微球。

所得复合微球光热转换率高，光热稳定性好；在体外细胞实验中，生物相容性良好，抗癌效果明显。

实施例4

用50mL浓度为0.75mmol/L的Na

喷丝头处接+25kV电压，采用点电极诱导收丝装置，金属材质点电极接地，离玻璃皿底部3cm。玻璃皿内液氮液面离底部5cm，离喷丝头距离为20cm，纺丝溶液供给速度为12mL/h。纺丝环境温度为25℃，相对湿度70％。纺丝结束后，待溶剂与液氮挥发完全，得到复合微球DOX-PCEC@CuS MPs。

所得复合微球药物释放曲线如附图6所示，在光热与酸性条件下8天内药物大量释放，维持局部药物浓度的效果不如实施例1中的复合微球。