一种微波增敏复合纳米颗粒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种微波增敏复合纳米颗粒及其制备方法和应用，该微波增敏复合纳米颗粒为空心的PLGA纳米颗粒，内部包覆有NaCl和阿霉素，通过将mPEG‑PLGA溶于二氯甲烷，加入溶解有聚乙烯醇、NaCl和阿霉素混合水溶液乳化，磁力搅拌除去二氯甲烷，最后离心取沉淀清洗数次后即得。本发明专利技术微波增敏复合纳米颗粒可应用在肿瘤消融治疗过程中增加肿瘤细胞对微波和化疗作用的敏感性，实现对肿瘤的微波消融、非热效应及化疗作用三者协同作用效果。

Microwave sensitized composite nano particle and preparation method and application thereof

The invention discloses a microwave sensitized composite nanoparticle and its preparation method and application. The microwave sensitized composite nanoparticles are hollow PLGA nanoparticles, coated with NaCl and adriamycin. By dissolving mPEG PLGA in dichloromethane and adding dissolving polyvinyl alcohol, NaCl and adriamycin mixed aqueous solution, magnetic force is stirred. After mixing dichloromethane, centrifugation and precipitation are cleaned for several times. The microwave sensitized composite nanoparticles can be used to increase the sensitivity of tumor cells to microwave and chemotherapy in the process of tumor ablation, and achieve the synergistic effect of three cases of microwave ablation, non thermal effect and chemotherapy.

【技术实现步骤摘要】
一种微波增敏复合纳米颗粒及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种微波增敏剂，具体涉及一种微波增敏复合纳米颗粒及其制备方法和在肿瘤微波消融中的应用。
技术介绍
目前随着微波消融设备的不断研发改进及影像引导技术的突破革新，微波消融治疗恶性肿瘤的疗效日益精进，尤其是在早期肝脏恶性肿瘤的根治性治疗上已取得突破性进展。然而由于微波设备制热功率的限制及消融过程中炭化隔热的影响，微波消融较大肿瘤往往需要多次进针，增加了穿刺风险及费用成本，且多针热场的空间分布较为复杂，缺乏科学规划的实时热场很难实现对肿瘤在三维空间上的完全覆盖，热量的不合理分布为日后肿瘤复发留下祸根。微波增敏剂的研发，有望解决目前微波消融领域存在的单针热场局限及消融面积有限的难题。尤其是得益于近年来纳米医学的推动作用，微波增敏剂不断推陈出新，积极促进了微波消融向精准诊疗迈进的步伐。纳米级微波增敏剂主要通过纳米材料特殊结构来吸收微波能量，并将微波能量放大进而提高微波的转化效能，增加微波在单位面积上的产热效能；同时由于纳米颗粒自身的粒径优势，能够实现纳米颗粒在肿瘤内部特异性的聚集，在外界微波场作用时能够使更多的能量聚集在肿瘤内部，在实现微波增敏的同时提高微波热场的可控性及安全性。目前，已成功制备的微波增敏剂有铁氧化物、碳纳米材料、磁性颗粒及稀土复合物等无机材料，其具体的增敏机制尚不清楚。这些材料的微波增敏效能均较低，往往需要较高的微波功率(50-100W)才能产生明显的增敏效果，而高微波功率本身带来的过多热量可能对周边正常组织产生热损伤。此外，出于对此类纳米材料生物安全性的担忧，其临床转化前景非常有限。离子液体在微波场中会产生持续的定向运动，而当将离子液体包裹在微球囊或纳米球的有限空间内时，离子运动时的碰撞加剧，摩擦产热增多，进而将纳米颗粒变成一个个高效产热体而起到增加微波致热效率的效果。纳米结构的限域效应可以显著提高微波的转化效能，达到提高温升速率，扩大消融面积的目的。已经报道的利用相似原理制备的纳米级微波增敏剂主要是二氧化锆包裹离子液体的纳米颗粒。该纳米颗粒采用重金属离子作为包裹材料，生物安全性较差，临床推广前景不佳。且此类微波增敏剂缺乏肿瘤细胞的特异性，在扩大热场的同时有可能对肿瘤周边的正常组织产生损伤。对于安全部位的肿瘤，扩大消融面积以取得足够的安全区域是降低局部进展的有效措施，而对于临近胃肠道、大血管、胆管等危险部位的肿瘤，往往无法获取充足的安全边界，致死性微波热量在杀死肿瘤结节周边细胞的同时也可能损伤临近的正常组织，从而导致并发症的产生。虽然水隔离及测温技术可以辅助实现部分临近胃肠道、膈肌肿瘤的消融治疗，但是会增加穿刺风险，且对存在腹腔粘连的病例并不适用；对于临近大血管的肿瘤，由于受热沉降效应的影响，消融过程中往往难以实现对肿瘤细胞的完全灭活。在高危复杂肿瘤的消融中，精准、适形灭活肿瘤组织是取得根治性效果的可行措施。目前尚无利用肿瘤细胞和正常组织细胞在病理生理学上的差异，特异性提高肿瘤细胞对微波作用的敏感性的方法，即达到在非致死性温度条件下对肿瘤细胞产生杀伤效果。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能有效提高肿瘤细胞对微波作用敏感性的复合纳米颗粒及其制备方法，以及其在制备治疗肿瘤药物中的应用。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种微波增敏复合纳米颗粒，该微波增敏复合纳米颗粒的外壳为PLGA，外壳内包裹NaCl和阿霉素。其中，所述阿霉素的包封率为20～35％，所述NaCl的包封质量百分浓度为2～5％。聚乳酸聚乙醇酸共聚物(PolyLactic-co-GlycolicAcid，PLGA)是一种可生物降解聚合物，由于其良好的生物相容性及缓释性，美国FDA已批准其应用于临床作为吸收缝线及药物载体等。微波作为一种电磁波，会使暴露在场内的离子发生高速运动摩擦生热，而当离子被限制在有限的空间内时，离子之间的碰撞会加剧，摩擦产热增多。NaCl作为一种常见离子，当被包覆在纳米颗粒的有限空间内时，运动碰撞进一步加剧，摩擦产热增多，进而将纳米颗粒变成一个个高效产热体而起到增加微波致热效率的效果；同时阿霉素作为抗肿瘤的常用药物，可抑制RNA和DNA的合成，对肿瘤细胞可以起到很好的抑制作用；此外，在用阿霉素预处理肿瘤细胞后再给予低功率微波辐照，可以显著提高肿瘤细胞内的钙离子浓度，促进肿瘤细胞的凋亡，加强对肿瘤细胞的杀伤效果。细胞内Ca2+作为信号转导通路上重要的第二信使，在基因转录、细胞增殖迁移及凋亡过程中发挥重要作用，Ca2+浓度升高是打破细胞内Ca2+稳态造成病理生理过程的重要机制。微波是一种电磁波，能干扰体内的离子代谢，使得细胞内的钙离子浓度升高，阿霉素同样具有升高细胞内钙里浓度的效果，但二者的单独作用效果均较弱，不会引起明显的细胞代谢的差异。而当低功率微波辐照(非热效应)联合阿霉素同时作用时，会显著提升细胞内钙离子的浓度，造成细胞的凋亡。基于此设计了PLGA包裹阿霉素和氯化钠的纳米颗粒，率先利用微波的非热效应，通过联合阿霉素，显著提高肿瘤细胞内钙离子的浓度，加强肿瘤细胞凋亡过程，增加肿瘤细胞对于微波和化疗作用的敏感程度，最终达到在非致死温度条件对肿瘤细胞的有效杀伤效果。此外，包覆的氯化钠可提高微波的制热效果，提高温升速率，进一步加强微波的杀伤效果，从而在提高微波制热效率的基础上，进一步提高肿瘤细胞对于微波和化疗联合作用的敏感性，实现微波与化疗联合增效的作用。通过包裹阿霉素的纳米颗粒与微波辐照联合应用，从而实现微波消融、非热效应及化疗作用三者协同作用效果。该微波增敏复合纳米颗粒粒径为80～120nm，溶解于10倍质量水制备的悬浊液Zeta电位为-20～-8mv。本专利技术还提供上述微波增敏复合纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：步骤一：将mPEG-PLGA溶于二氯甲烷中，并加入到溶解有阿霉素、NaCl和聚乙烯醇的第一水溶液中，冰浴下超声乳化70～100s得乳化液，超声功率为170～200W；步骤二：在步骤一所得乳化液中加入溶解有聚乙烯醇的第二水溶液，冰浴下继续超声乳化70～100s，超声功率为300～500W；步骤三：将步骤二所得的乳化液转移到溶解有聚乙烯醇的第三水溶液中，磁力搅拌3～5h除去二氯甲烷；步骤四：将步骤三所得液体进行离心，取沉淀，用去离子水清洗数次后即得。其中，步骤一中，所述mPEG-PLGA与二氯甲烷的质量体积比为0.03～0.07g/mL；所述第一水溶液中，聚乙烯醇的浓度为0.2～1wt％，NaCl的浓度为20～30mg/mL，阿霉素的浓度为8～10mg/mL；所述mPEG-PLGA与第一水溶液的混合质量体积比为0.2～0.6g/mL。步骤二中，所述第二水溶液中聚乙烯醇的浓度为2～10wt％；所述第二水溶液与mPEG-PLGA的体积质量比为30～70mL/g。步骤三中，所述第三水溶液中聚乙烯醇的浓度为0.05～1wt％；所述第三水溶液与mPEG-PLGA的体积质量比为100～300mL/g。其中，步骤一中冰浴的温度-10～-5℃，步骤二中冰浴的温度为-10～-5℃，采用冰浴，是因为二氯甲烷在高温下易挥发，分两次乳化是为了提高NaCl和阿霉素的包封率。步骤四中离心的转速为10000～12000r/min，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波增敏复合纳米颗粒，其特征在于，该微波增敏复合纳米颗粒的外壳为PLGA，外壳内包裹NaCl和阿霉素。

【技术特征摘要】
1.一种微波增敏复合纳米颗粒，其特征在于，该微波增敏复合纳米颗粒的外壳为PLGA，外壳内包裹NaCl和阿霉素。2.根据权利要求1所述的一种微波增敏复合纳米颗粒，其特征在于，所述阿霉素的包封率为20～35％，所述NaCl的包封质量百分浓度为2～5％。3.根据权利要求1所述的一种微波增敏复合纳米颗粒，其特征在于，所述微波增敏复合纳米颗粒粒径为80～120nm，溶解于10倍质量水制备的悬浊液Zeta电位为-20～-8mv。4.权利要求1、2或3所述的微波增敏复合纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将mPEG-PLGA溶于二氯甲烷中，加入到溶解有阿霉素、NaCl和聚乙烯醇的第一水溶液中，冰浴下超声乳化得乳化液；步骤二：在步骤一所得乳化液中加入溶解有聚乙烯醇的第二水溶液，冰浴下继续超声乳化；步骤三：将步骤二所得的乳化液转移到溶解有聚乙烯醇的第三水溶液中，搅拌除去二氯甲烷；步骤四：将步骤三所得液体进行离心，取沉淀，用去离子水清洗后即得。5.根据权利要求4所述的微波增敏复合纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述mPEG-PL...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁萍，于杰，窦健萍，孟宪伟，周群芳，张东云，
申请(专利权)人：中国人民解放军总医院，
类型：发明
国别省市：北京,11