一种兼有示踪和靶向药物输送作用的多功能膜控型靶向纳米载体的制备方法和应用技术

本发明专利技术属于纳米载体的制备及应用技术领域，具体公开了一种兼有示踪和靶向药物输送作用的多功能膜控型纳米载体的制备方法和应用。以纳米介孔二氧化硅（MSN）作为药物“仓库”，以带有正电荷的高分子材料和带负电的高分子材料作为开关膜的制备材料，阿霉素（DOX）、顺铂、伊马替尼、紫杉醇等为模型抗癌药物，主要的研究内容包括：天然材料优选及改性、开关膜的构建及工艺优化、纳米复合物的结构表征、药物分子受膜开关控制下释药动力学特性等研究。同时结合荧光量子点的示踪成像功能，通过体外实验初步评价该膜控型纳米给药系统的药物输送行为及抗肿瘤有效性。研究结果将为新型膜控型纳米给药系统的设计与制备提供参考。

Preparation and application of a multi-functional membrane controlled targeting nanoscale carrier with both tracer and targeted drug delivery

The invention belongs to the field of nano carrier preparation and application technology, and discloses a preparation method and application of multifunctional membrane controlled nano carrier with tracer and targeted drug delivery function. The nano mesoporous silica (MSN) as drug warehouse, polymer material is positively charged and negatively charged polymer materials as switch membrane preparation materials, adriamycin (DOX), cisplatin, imatinib and paclitaxel as model anticancer drugs, the main research contents include: natural selection and the modified membrane switch, construction and process optimization, nano composite structure, characterization of drug molecules by membrane switch under the control of drug release kinetics characteristics. At the same time, combined with the function of tracing and imaging of fluorescent quantum dots, we preliminarily evaluated the drug delivery behavior and antitumor efficacy of the membrane controlled nano drug delivery system in vitro. The results will provide a reference for the design and preparation of a new membrane controlled nano drug delivery system.

【技术实现步骤摘要】
一种兼有示踪和靶向药物输送作用的多功能膜控型靶向纳米载体的制备方法和应用
本专利技术涉及纳米载体的制备及应用
，具体涉及兼有示踪和靶向药物输送作用的多功能膜控型靶向纳米载体的制备方法和应用。
技术介绍
目前，纳米药物递送系统的研发虽已取得长足进展，但其产品并不理想，如何能够使药物取得最佳的治疗效果，仍然是一个重大挑战。在传输系统的设计上，诸如纳米介孔二氧化硅(MSN)、脂质体(Liposomes)和碳纳米管(CNTs)类纳米载体的最大优势是对药物具有较高的负载能力，是药物存储的“仓库”。但是如何实现药物的智能化“按需”释放，即控制药物从仓库中定点定位充分响应且有效地释放，并有效地减少脱靶、漏释，同时增加载体的稳定性和生物相容性，这些都是目前研究的热点和难点。尽管基于纳米载体表面修饰及靶向性的设计均有报道，但是普遍存在一些问题：一是功能单一，即大部分材料设计不能同时兼顾靶向性与有效控释能力，以至于药物到达靶标不能充分释药或者是对病灶的选择性不强导致脱靶的问题；二是制备工序繁琐，材料昂贵；三是生物相容性差，或者是采用的原料有毒或有害试剂的残留。因此，寻找有效的表面修饰仍然是纳米给药系统研究的一个重要方向。介孔二氧化硅纳米粒具有独特的介孔结构，且具有比表面积大、结构稳定、表面易于修饰、生物相容性好等优点，可选作药物传输体系的优良载体。基于肿瘤的表面受体靶向和生理环境而响应释放是目前载体系统智能化设计的主要思路。在进行功能化改造的过程中，与其他材料相比，天然材料由于不受原料来源、制备工艺、靶标修饰和经济因素等条件的制约，在药物传输领域具有独特的优势。它们无毒无害，来源广泛，具有良好的生物相容性，可降解性及安全性。此外，许多天然材料还有其独特的生理响应功能。壳聚糖(Chitosan，CS)是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到，也是自然界中天然存在的唯一一种阳离子型多糖，具有在较低的pH条件下溶解的特性，结合肿瘤细胞特有的偏酸性的细胞环境，CS的修饰有助于纳米体系药物的酸敏释放。同时壳聚糖还具有良好的可修饰性，将对膜蛋白上的叶酸(FA)受体具有高度的亲和性的叶酸分子进行偶联，可得到具有肿瘤表面叶酸受体靶向的叶酸修饰的壳聚糖(FA-CS)。透明质酸(Hyaluronicacid，HA)除了闻名的保湿性能外，现已发现，它在体内的内源性受体(CD44跨膜糖蛋白)与肿瘤的生长、浸润及转移密切相关，因此利用HA与CD44特异性结合的能力，开发基于HA的药物传输系统，既可以利用HA的载体功能，又可以兼顾受体靶向功能，在目前抗肿瘤治疗领域也有着潜在的用途。因此，将天然材料与纳米载体联合使用，可以解决传输系统的生物相容性问题，其次，由于天然材料良好的生理响应性及可修饰性，将为实现给药系统的多功能性输送及药物的定点定位有效释放奠定基础。在材料制备及修饰的诸多方法中，自组装、物理吸附或聚电解质复合等方法是大分子修饰中常用的技术，由于制备条件温和，工艺简单，避免了各种有毒的交联或偶联剂，因此具有极大的优势。但是，如何在借助这些技术的基础上，进一步改善产物的稳定性也是一个重要课题。因此，在本专利技术中，结合以往的研究经验，采取有效的方式将膜材料在纳米仓库表面修饰是本专利技术探索的重点，并涉及膜制备工艺、材料优化、膜开关的厚度及表面特性，纳米尺寸的控制，药物或诊断剂的有效封装、以及多重响应性膜开关开启及评价等问题。此外，在精心设计的基础上，如何考察药物传输系统的有效性，先进且灵敏的检测技术也非常关键。量子点(quantumdots，QDs，又称为半导体纳米晶)是目前比较热门的一种新型的荧光标记物。它具有常规有机荧光探针不可比拟的优点，已经广泛用于分子识别，肿瘤检测与影像，生物活体成像。但是量子点潜在的毒性问题和重金属的暴露依然是制约其临床进一步应用的主要障碍。因此在本专利技术中，利用天然材料的先天优势，借助膜控纳米载体的传输作用，可以实现药物与量子点的同时装载和运输，这样不仅克服了量子点的生物相容性及毒性问题，也有利于发挥其示踪成像的特性，为此膜控型药物传输体系的性能评价奠定基础。综上所述，本专利技术要解决的根本问题就是药物的定点定位释放问题，即借助有效的手段，保证药物或诊断剂在正常输送环境下“零释放”，而到达病灶部位又能快速且完全地释放，最大限度地发挥其作用。MSN由于良好的生物相容性及较高的药物负载能力，被公认是一种极具潜力的药物传递载体。针对现有纳米给药系统存在的易脱靶、过早释放或选择性不强等因素而造成的毒副作用和治疗效果低下的难题，本专利技术以MSN作为药物的纳米仓库，以阿霉素(Doxorubicin)等作为抗癌药物模型，借助天然材料的生理响应性，设计一种多功能膜控型纳米给药体系，实现靶向性与多响应性的一体化整合，有效地改善药物在传输过程中的脱靶或漏释等问题，为提高抗癌药物治疗效果提供科学依据。同时结合QDs的示踪成像功能，初步评价该膜控纳米给药系统的药物输送行为及抗肿瘤有效性，为新型膜控型纳米给药系统的设计与制备提供参考。
技术实现思路
通过溶胶-凝胶法制得介孔二氧化硅纳米粒，并对其表面进行修饰，得到带正电荷的氨基修饰的MSN(MSN-NH2)。利用纳米载体的吸附作用，对抗癌药物阿霉素和量子点进行负载，构建药物“仓库”，再通过层层自组装技术，即利用纳米载体与天然高分子之间的电荷作用，将具有肿瘤表面CD44受体靶向的天然高分子HA和具有酸敏性质的CS，以及作为靶向配体的叶酸修饰的壳聚糖(FA-CS)，通过聚电解质复合作用包覆在纳米载体表面，实现膜控靶向纳米载体的构建，得到一种具有主动靶向作用的新型多功能膜控型纳米给药体系。本专利技术中，CS具有酸敏特点，适合于输送载体在肿瘤偏酸性环境中的药物释放，同时靶向配体FA-CS的使用可使载药纳米粒在体内靶向作用于肿瘤组织。主要作用机制为叶酸可对肿瘤细胞表面过度表达的叶酸受体特异性识别，并通过受体介导的内吞作用使载药纳米粒进入肿瘤细胞，进一步释放药物，从而达到杀灭肿瘤细胞的目的。HA与肿瘤表面CD44受体特异性结合的能力，可以利用HA的载体功能，又可以兼顾CD44受体靶向功能。在本专利技术中，膜控型纳米载体的设计可以巧妙结合多种高分子材料的独特优势。本专利技术的其他一些特点是，天然高分子材料除HA外，还可以是其他一些带负电的高分子材料(如海藻酸钠，聚乳酸等)；叶酸靶向配体的制备中，叶酸不仅可以与天然高分子CS偶联，还可以和其他带有正电荷的高分子材料(如聚醚酰亚胺等)偶联制成靶向配体材料；抗癌药物除了选用阿霉素DOX外，也可以选用临床上毒副作用较大的抗癌药，如：顺铂、伊马替尼、紫杉醇等，通过靶向纳米载体的运输，既可以降低毒副作用，也可以提高用药疗效。本专利技术是通过以下技术方案实现的，包括以下步骤：一种膜控型靶向纳米载体，由以下方法制备而成：A、将氨基修饰的介孔二氧化硅纳米粒分散在超纯水中；B、磁力搅拌下向步骤A所得溶液中缓慢滴加带负电的高分子材料的溶液，进行纳米载体的初次自组装，滴加完后，离心、超纯水洗涤后，再离心、洗涤一次后离心，得到包裹了一层高分子材料的纳米粒；C、将步骤B所制备的纳米粒分散在超纯水中，在磁力搅拌下缓慢滴加带正电的高分子材料的溶液，滴加完后，离心、超纯水洗涤后，再离心、洗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜控型靶向纳米载体，其特征在于，由以下方法制备而成：A、将氨基修饰的介孔二氧化硅纳米粒分散在超纯水中；B、磁力搅拌下向步骤A所得溶液中，缓慢滴加带负电的高分子材料的溶液，进行纳米载体的初次自组装，滴加完后，离心、超纯水洗涤后，再离心、洗涤一次后离心，得到包裹了一层高分子材料的纳米粒；C、将步骤B所制备的纳米粒分散在超纯水中，在磁力搅拌下缓慢滴加带正电的高分子材料的溶液，滴加完后，离心、超纯水洗涤后，再离心、洗涤一次后离心，得到包裹了两层高分子材料的纳米粒；D、将步骤C制备的纳米粒分散在超纯水中，重复步骤B，得到包裹了三层高分子材料的纳米粒；E、将步骤D所制备的纳米粒分散在超纯水中，在磁力搅拌下缓慢滴加叶酸修饰的带正电高分子材料溶液，滴加完后，离心、超纯水洗涤后，再离心、洗涤一次，离心、冷冻干燥得到膜控型靶向纳米载体；所述氨基修饰的介孔二氧化硅纳米粒、带负电的高分子材料的溶液、带正电的高分子材料的溶液、叶酸修饰的带正电高分子材料溶液的用量比为：15‑30mg：5‑15mL：5‑15mL：5‑15mL。

【技术特征摘要】
1.一种膜控型靶向纳米载体，其特征在于，由以下方法制备而成：A、将氨基修饰的介孔二氧化硅纳米粒分散在超纯水中；B、磁力搅拌下向步骤A所得溶液中，缓慢滴加带负电的高分子材料的溶液，进行纳米载体的初次自组装，滴加完后，离心、超纯水洗涤后，再离心、洗涤一次后离心，得到包裹了一层高分子材料的纳米粒；C、将步骤B所制备的纳米粒分散在超纯水中，在磁力搅拌下缓慢滴加带正电的高分子材料的溶液，滴加完后，离心、超纯水洗涤后，再离心、洗涤一次后离心，得到包裹了两层高分子材料的纳米粒；D、将步骤C制备的纳米粒分散在超纯水中，重复步骤B，得到包裹了三层高分子材料的纳米粒；E、将步骤D所制备的纳米粒分散在超纯水中，在磁力搅拌下缓慢滴加叶酸修饰的带正电高分子材料溶液，滴加完后，离心、超纯水洗涤后，再离心、洗涤一次，离心、冷冻干燥得到膜控型靶向纳米载体；所述氨基修饰的介孔二氧化硅纳米粒、带负电的高分子材料的溶液、带正电的高分子材料的溶液、叶酸修饰的带正电高分子材料溶液的用量比为：15-30mg：5-15mL：5-15mL：5-15mL。2.根据权利要求1所述的膜控型靶向纳米载体，其特征在于，所述带负电的高分子材料为海藻酸钠、聚乳酸或透明质酸等；所述带正电的高分子材料为壳聚糖或聚醚酰亚胺。3.根据权利要求2所述的膜控型靶向纳米载体，其特征在于，所述带负电的高分子材料的溶液、带正电的高分子材料的溶液以及叶酸修饰的带正电高分子材料溶液的浓度均为0.5-2mg/mL。4.根据权利要求3所述的膜控型靶向纳米载体，其特征在于，所述带负电的高分子材料为透明质...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡燕，柯磊，卓玛，肖新才，
申请(专利权)人：中南民族大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42