本发明专利技术公开了一种基于细胞膜包覆的肿瘤光疗试剂，所述试剂为侧链含有光敏剂分子和聚乙二醇分子的高分子壳聚糖。本发明专利技术还公开了所述肿瘤光疗试剂的制备方法以及其在制备光敏剂中的应用。相对于现有技术，本发明专利技术试剂在没有光照的情况下对细胞的毒性非常低，但在一定波长的照射下，较游离卟啉分子其光动力学毒性极大提高。最重要的是，本发明专利技术还有效解决了卟啉分子之间的自猝灭效应，实现了基于卟啉分子的细胞膜成像及光动力学肿瘤治疗。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于抗肿瘤光疗试剂领域。
技术介绍
癌症是一种由控制细胞生长机制失常而引发的疾病，它可能在人体内各个组织出现并且会侵入周围正常组织从而发生转移，成为危害人类生命健康的重要因素。传统的癌症的治疗方法有外科手术切除、化学治疗和放射线治疗等，但由此造成的二次伤害往往大于癌症本身，因此这些治疗手段仍有待改进。光动力学疗法是近年来发展出的一种新型癌症辅佐性疗法，由于其对正常组织伤害小、无药物毒性积累及副作用小等优点而受到广泛关注。其中，光敏剂是光动力学疗法的关键组分，它通过将光能传递给周围的氧分子产生活性氧簇，从而杀死癌细胞。目前常见的光敏剂包括卟啉、吲哚菁绿、二氢卟吩E6、竹红菌甲素以及四氯四碘荧光素二钾等，都取得了一定的抗癌效果。卟啉作为第一代光敏物质在光动力学疗法领域应用最为广泛，它在可见光波段有密集的吸收带并且单线态氧产率高，光疗效果好。但是，由于卟啉分子之间的π-π堆叠作用使其极易在水溶液中形成聚集体，这种自猝灭现象很大程度上削弱了单线态氧的产率及光疗的效率。
技术实现思路
专利技术目的:为了解决上述技术问题，本专利技术提供了。技术方案:为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于细胞膜包覆的肿瘤光疗试剂，所述试剂为侧链含有光敏剂分子和聚乙二醇分子的高分子壳聚糖。作为优选，所述高分子壳聚糖为乙二醇壳聚糖，其分子量大于10000。作为另一种优选，所述光敏剂分子通过与高分子壳聚糖上的氨基反应接枝在高分子壳聚糖上，其数量占壳聚糖重复单元数的百分比为0.2% -4%。作为另一种优选，所述光敏剂分子为原卟啉、吲哚菁绿、二氢卟吩E6或卟啉衍生物。作为另一种优选，所述聚乙二醇分子通过与高分子壳聚糖上的氨基反应接枝在高分子壳聚糖上，其数量占壳聚糖重复单元数的百分比为2% -30%。作为另一种优选，所述聚乙二醇分子为X-聚乙二醇-Y，其中X是N-羟基琥珀酰亚胺酯或羧基，聚乙二醇分子量为1000-8000，Y是甲氧基、氨基或羧基。本专利技术还提供了所述肿瘤光疗试剂的制备方法，包括如下步骤:(I)聚乙二醇-壳聚糖的合成:称取壳聚糖和聚乙二醇，将二者分别溶于PBS缓冲液，迅速混合均匀后，室温下振荡过夜，反应结束后用截留分子量为1k的透析袋透析纯化，冷冻干燥，即得；(2)羧基活化:称取光敏剂、1-(3- 二甲氨基丙基)-3_乙基碳二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺，分别溶于二甲基亚砜，得各溶液；先将光敏剂溶液与1-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺溶液混合反应后，再加入N-羟基琥珀酰亚胺继续反应，使羧基活化完全，得待合成体系；(3)光敏剂-聚乙二醇-壳聚糖的合成:取步骤(I)所得聚乙二醇-壳聚糖溶于超纯水中，并与步骤(2)所得待合成体系混合，室温下振荡过夜，反应结束后用截留分子量为5k的透析袋在二甲基亚砜中透析纯化，再用超纯水透析纯化，然后冷冻干燥，即得，于-20°C中冷冻保存，备用；最后，本专利技术提供了所述肿瘤光疗试剂在制备光敏剂中的应用。作为优选，所述光敏剂为抗肿瘤光动力学疗法中所用的光敏剂。作为另一种应用，所述光敏剂为细胞成像中所用光敏剂。本专利技术光疗试剂的分子结构图见附图1。为了实现不同的光疗效果，所以本专利技术试剂中所述光敏剂分子可以选自原卟啉、吲哚菁绿、二氢卟吩E6或卟啉衍生物中的一种。由于卟啉分子可以通过疏水相互作用插入到细胞膜中，起到对高分子锚定的作用，因此本专利技术光疗试剂可以很快将细胞膜包覆，在短时间内即可用于之后的光动力学疗法与细胞成像。利用这种多位点锚定的细胞膜包覆策略，使得卟啉分子均匀分散在细胞膜表面而不被内吞，因此有效抑制了卟啉分子间由于聚集形成的自猝灭，在很大程度上提高的单线态氧产率与荧光亮度。因此，本专利技术利用卟啉分子的疏水特性，将柔性的壳聚糖高分子锚定在细胞膜表面，从而把接枝的原卟啉分离开来。此外，聚乙二醇(PEG)侧链的引入进一步增强了高分子的两亲性，防止其在细胞膜表面形成自组装。原卟啉分子在特定波长的光照下，不仅可以产生单线态氧杀死癌细胞，还能实现具有免清洗效果的细胞膜成像。综上所述，本专利技术试剂不仅大大增强了其作为光敏剂的光动力学疗效，还提高了原卟啉的荧光产率，进一步实现了该分子在免清洗成像方面的应用。有益效果:相对于现有技术，本专利技术试剂在没有光照的情况下对细胞的毒性非常低，但在一定波长的照射下，较游离卟啉分子其光动力学毒性极大提高。最重要的是，本专利技术还有效解决了卟啉分子之间的自猝灭效应，实现了基于卟啉分子的细胞膜成像。此外，本专利技术试剂还具有以下优势:(I)卟啉作为第一代光疗试剂，已经在光动力学疗法领域拥有广泛的应用，并且在临床上取得了良好的效果，而本专利技术在此基础上进一步提高了卟啉的光动力学毒性；(2)本专利技术光疗试剂的组成成分壳聚糖、PEG以及原卟啉都具备良好的生物相容性，因此该试剂对细胞的毒性很低。MTT试验显示，原卟啉含量为5 μ g/mL时，该试剂无光照条件下对细胞活力几乎无影响，从而证明了该试剂良好的生物相容性；(3)壳聚糖高分子上剩余的氨基带有的正电荷，会与带负电荷的细胞膜发生静电相互作用，增加与细胞膜的亲和力，因而进一步延长了试剂在细胞膜上的保持时间； (4)本专利技术可作为一种基于细胞膜包覆的光疗应用平台，通过替换光敏剂来达到不同的光疗效果。【附图说明】图1:本专利技术光疗试剂的分子结构图；图2:本专利技术实施例1所得光疗试剂的结构式；图3:本专利技术实施例1所得光疗试剂的分子结构图；图4:为原卟啉、乙二醇壳聚糖-20%聚乙二醇和乙二醇壳聚糖-20%聚乙二醇-4%原卟啉在无光照条件下对A549肺癌细胞的毒性评价；图5:为乙二醇壳聚糖-20%聚乙二醇-4%原卟啉与原卟啉在光照条件下对A549肺癌细胞的毒性评价；图6:为乙二醇壳聚糖-20%聚乙二醇-4%原卟啉对A549肺癌细胞细胞膜的染色效果图；图7:为经瘤内注射后原卟啉和乙二醇壳聚糖-20%聚乙二醇-4%原卟啉在裸鼠体内的荧光成像图；图8:为经过原卟啉和乙二醇壳聚糖-20%聚乙二醇-4%原卟啉光动力学治疗后的裸鼠肿瘤体积随时间变化图。【具体实施方式】实施例1(I)首先以乙二醇壳聚糖(glycol chitosan)和N-轻基琥泊酰亚胺醋-聚乙二醇2000-甲氧基(NHS-PEG2000-0Me)为原料，合成PEG分子占壳聚糖重复单元数的百分比为20%的前体，即壳聚糖-20% PEG。分别称取40mg NHS-PEG2000_0Me和20mg乙二醇壳聚糖，将二者分别溶于PBS缓冲液(pH 7.4，50mM)，迅速混合均匀后，在摇床中室温下反应过夜。反应结束后用截留分子量为1k的透析袋透析3天进行纯化，最后在冻干机中冻干制成壳聚糖-20% PEGo(2)随后，以壳聚糖-20% PEG、原卟啉(PpIX)U-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)以及N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)为原料合成PpIX分子占壳聚糖重复单元数的百分比为4%的光疗试剂:壳聚糖-20% PEG-4% PpIXo称取2.2mg PpIX,6.6mg EDC和5.2mgNHS,并分别溶于ImL 二甲基亚砜(DMSO)。先将PpIX与EDC混合反应1min后，再加入NHS继续反应20min，使羧基活化完全。(3)随后，将壳聚糖-20% PEG溶于ImL超纯水中，并与以上反应本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于细胞膜包覆的肿瘤光疗试剂，其特征在于，所述试剂为侧链含有光敏剂分子和聚乙二醇分子的高分子壳聚糖。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴富根，贾浩然，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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