应用于癌症治疗的免疫修饰碳纳米管制造技术

一种构建免疫修饰纳米管的方法，以及使用该化合物将免疫佐剂输送至肿瘤细胞和产生靶向、协同光物理和免疫学反应的方法，用于癌症的治疗。为了制备免疫修饰的纳米管，将碳纳米管溶解于糖化壳聚糖(一种免疫刺激物)的一种溶液中，从而，将糖化壳聚糖作为一种表面活性剂使用，使纳米管的水溶液稳定。该化合物能用于癌症的治疗。本方法包括皮下注射免疫修饰纳米管和对目标肿瘤进行激光照射的步骤。纳米管作为一种载体使用，用于将免疫佐剂运输至肿瘤细胞中，以及作为受者中一个肿瘤细胞团块中的一种光吸收剂作用。在激光照射目标肿瘤细胞下，肿瘤细胞内的免疫修饰纳米管能产生空间和时间的协同光热和免疫反应，用于癌症的治疗。

Immunologically modified carbon nanotubes for cancer treatment

A method for the construction of immune modified nanotubes, and the use of the compound to transport the immune adjuvant to tumor cells and to produce targets, coordinate photophysical and immunological reactions, for the treatment of cancer. In order to prepare the modified nanotubes, the carbon nanotubes are dissolved in a solution of glycosylated chitosan (an immune stimulator). Thus, the glycated chitosan is used as a surfactant to stabilize the water solution of the nanotubes. The compound can be used for the treatment of cancer. This method includes subcutaneous injection of immunomodulation nanotubes and laser irradiation of target tumors. The nanotube, used as a carrier, is used to transport the immune adjuvant into the tumor cells and as an optical absorbent in the lump of a tumor cell in the recipient. Under the laser irradiation of the target tumor cells, the immune modified nanotubes in the tumor cells can produce space and time synergistic light heat and immune response, which can be used for cancer treatment.

【技术实现步骤摘要】
应用于癌症治疗的免疫修饰碳纳米管本申请是申请日为2012年2月28日、申请号为201280010837.3、专利技术名称为“应用于癌症治疗的免疫修饰碳纳米管”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉参考本申请宣称具有美国专利申请(13/037，171)的所有权益。该美国专利，专利技术名称为“应用于癌症治疗的免疫修饰碳纳米管”，于2011年2月28日提交，在此以其全部目的完整的作为本申请的参考。专利技术的领域本专利技术涉及纳米技术的生物医学应用领域。更为特别地，本专利技术涉及一种新型的免疫修饰碳纳米管化合物，以及用该化合物将免疫佐剂运送至癌细胞，产生靶向、协同光物理和免疫学反应，用于癌症的治疗。专利技术的背景纳米技术已被用于生物医学领域中。尤其是，单壁碳纳米管(SWNTs)已经被用于各种生物系统中。单壁碳纳米管(SWNTs)的一个固有特性是，它们能穿过细胞膜而不会诱发细胞毒性。单壁碳纳米管(SWNTs)的其它固有特性是，它们在近红外(NIR)区有很强的光吸收能力。曾有报告称，在近红外激光照射和射频照射期间，单壁碳纳米管(SWNTs)能提高细胞的热破坏。由于在700-1100nm的范围内，生物组织比较透光，所以用于光热疗法的理想单壁碳纳米管(SWNTs)在近红外区内应该有一个吸收谱带。此外，尺寸均一的纳米管更为适宜，这样一个窄吸收峰就能用于有效的光照射。在“通过在双金属钴-钼催化剂上进行的CO催化分解来控制单壁碳纳米管的生产”(KitiyananB，AlvarezWe，HarwellJH，ResascoDE(2000)inChem.Phys.Lett.317：497-503)中讨论的CoMoCAT方法，通过引用成为本专利技术中的一部分，用于生产具有一个980nm左右的强烈吸收窄谱带的单壁碳纳米管(SWNTs)。对于生物应用，单壁碳纳米管(SWNTs)应该在一种水悬液中制备；稳定溶解需要表面活性剂，以避免纳米管的聚集。十二烷基苯磺酸钠(NaDDBS)、羧甲基纤维素钠(NaCMC)和胆酸钠(NaCholate)通常作为纳米管的表面活性剂使用。单壁碳纳米管(SWNTs)的电子结构易受周围静电环境中变化的影响。例如，通过表面电荷转移或通过分子的吸收，能极大地改变它们的光反应。因此，具有合适光学性质的SWNT溶液对于生物医学的应用来说至关重要。由于肿瘤细胞对温度升高具有敏感性，光热疗法对于局部癌症治疗有效。激光免疫疗法的开发是将免疫刺激的光热反应结合来治疗转移瘤。使用一种近红外激光照射和一种光吸收染料的结合方法，其选择性的光热作用可作为肿瘤的一线攻击使用。可以联合使用一种免疫刺激物来诱发免疫反应。一种新型的化合物，糖化壳聚糖(glycatedchitosan，GC)作为这样的一种免疫刺激物已被研发。在预临床研究中，使用糖化壳聚糖(GC)和光吸收染料的激光免疫疗法已被证实对转移瘤的治疗很有效。此方法也已经用于治疗晚期乳腺癌患者，并具有令人满意的治疗结果。专利技术概要局部干预诱发的抗肿瘤免疫反应对于转移瘤的治疗来说是最理想的。一种新型的免疫修饰纳米管系统通过糖化壳聚糖(GC)构建，GC作为单壁碳纳米管(SWNTs)的一种有效表面活性剂，也是一种有效的免疫佐剂。这种新型的SWNT-GC系统有长期的稳定性，并且保持了SWNT的吸收特性和GC的免疫佐剂功能。SWNT-GC的局部给药和近红外光的照射在肿瘤细胞的治疗中产生了同步协同光热免疫反应，无论在体外还是体内。激光+SWNT-GC在动物肿瘤模型中产生了非常有效的肿瘤抑制作用，并在很多病例中出现完全的肿瘤消退和长期存活。用激光+SWNT-G成功治疗的荷肿瘤动物建立了对随后肿瘤激发的完全抗性。将从激光+SWNT-G治愈的动物中获得的脾细胞作为免疫细胞使用的被动继承性免疫转移，在初治受者中提供了100％的免疫性。激光+SWNT-GC可被证实为一种有希望的选择性局部疗法，可诱发系统性抗肿瘤反应，同时将副作用降到最低。为了利用CoMoCATSWNTs的特殊吸收特性，并在免疫学上提高光热作用，我们设计了一种新型的SWNT-GC系统，其中GC可同时作为一种有效的表面活性剂和一种有效的免疫刺激物使用，从而为该新型系统提供了两个重要的功能。SWNT-GC悬液是稳定的，它能完全保持SWNTs的光吸收特性和GC的免疫功能。在动物肿瘤模型中，使用局部激光+SWNT-GC疗法能获得显著的肿瘤消退和抗肿瘤免疫反应。此外，纳米管能进入细胞中，这要归功于其尺寸和电特性。纳米管可作为药物载体使用。在本专利技术的方法中，纳米管将免疫佐剂GC载入肿瘤细胞内。因此，在具有适当波长的一种激光照射下，SWNT-GC能在目标肿瘤细胞中产生时间和空间的协同光热和免疫反应。SWNT-GG联合疗法也有将其它治疗剂载入肿瘤的潜力，这样就能用所需药剂的联合疗法来治疗癌症。图的简要描述图1A.免疫修饰纳米管系统SWNT-GC的图解。图1B.不同SWNT-GC浓度(顶部曲线，SWNT-GC浓度：135μg/ml-0.73wt％；SWNT-GC浓度连续50％降低，下曲线)的SWNT-GC悬液的吸收图谱。图1C.SWNT-GC的Raman光谱。图2A.使用SWNT-GC和激光照射的选择性光热作用(热电偶测量)。在一个980nm的激光照射期间，用热电偶测量凝胶模型(带或不带纳米管增强)内的温度。激光功率密度为1.13W/cm2，并且照射时间为5分钟。热电偶置于样品表面下4mm。图2B.使用SWNT-GC和激光照射的选择性光热作用(红外热感摄像机测量)。在激光照射期间，用一个红外热感摄像机进行测量凝胶模型(带或不带纳米管增强)表面的温度升高。激光功率密度为1.13W/cm2，并且照射时间为5分钟。图3A.激光照射前，不带纳米管增强的凝胶模型中的温度分布(磁共振温度测量法测量)。图3B.激光照射后，不带纳米管增强的凝胶模型中的温度分布(磁共振温度测量法测量)。用一个980nm的激光从底部开始照射样品。激光功率密度为0.212W/cm2，光束直径为3.0cm。该图显示了激光照射后7分钟的温度分布。图3C.激光照射前，带纳米管增强的凝胶模型中的温度分布(磁共振温度测量法测量)。一个纳米管增强球形凝胶包埋在表面下1mm。图3D.激光照射后，带纳米管增强的凝胶模型中的温度分布(磁共振温度测量法测量)。一个纳米管增强球形凝胶包埋在表面下1mm。用一个980nm的激光从底部开始照射样品。激光功率密度为0.212W/cm2，光束直径为3.0cm。该图显示了激光照射后7分钟的温度分布。图4.SWNT载入并转移至肿瘤细胞内的GC的亚细胞分布。SWNT-GC-FITC(SWNT-GC结合荧光染料FITC)和GC-FITC(GC结合一种荧光染料FITC)在EMT6细胞中的荧光图像。细胞用SWNT-GC-FITC和GC-FITC培养2小时，用激光扫描显微镜检测来自细胞的FITC荧光。注意，GC只有在附着于SWNT时才能进入细胞。Bar＝10μm。图5.不同条件的治疗下，体内肿瘤细胞的存活能力。用GC(50μg/ml)、SWNT-GC(2.5μg-50μg/ml)、仅用激光(60，120或150J/cm2)、或激光+SWNT-GC(60，120或150J/cm2；1.25μg-25μg/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于引起肿瘤细胞的破坏和抗肿瘤免疫反应的光免疫疗法，其包括：在包含糖化壳聚糖作为表面活性剂的水性混悬液中制备纳米结构，所述表面活性剂用于促进稳定的分散和避免纳米结构聚集；其中所述纳米结构和所述糖化壳聚糖键合在一起；瘤内给予所述水性混悬液；内化纳米结构，将其作为一种光吸收剂，用于宿主肿瘤细胞团块中；将上述细胞团块暴露于连续的近红外光或射频照射中，以提供外源性的细胞热损坏或压力，从而导致肿瘤细胞的死亡，并将上述肿瘤细胞暴露于肿瘤抗原中。

【技术特征摘要】
2011.02.28 US 13/0371711.一种用于引起肿瘤细胞的破坏和抗肿瘤免疫反应的光免疫疗法，其包括：在包含糖化壳聚糖作为表面活性剂的水性混悬液中制备纳米结构，所述表面活性剂用于促进稳定的分散和避免纳米结构聚集；其中所述纳米结构和所述糖化壳聚糖键合在一起；瘤内给予所述水性混悬液；内化纳米结构，将其作为一种光吸收剂，用于宿主肿瘤细胞团块中；将上述细胞团块暴露于连续的近红外光或射频照射中，以提供外源性的细胞热损坏或压力，从而导致肿瘤细胞的死亡，并将上述肿瘤细胞暴露于肿瘤抗原中。2.根据权利要求1的方法，进一步包括：皮下给药至上述肿瘤细胞，与上述纳米结构结合的免疫刺激物，上述从一个包含短棒状杆菌、卡介苗或其它免疫佐剂的组中选择的免疫刺激物；其中，上述的纳米结构为单壁碳纳米管。3.根据权利要求1的方法，进一步包括：皮下给药至上述的肿瘤细胞，免疫刺激物与上述从一个包含纳米颗粒、纳米簇和纳米棒的组中选择的纳米结构结合，上述免疫刺激物从一个包含短棒状杆菌、卡介苗或其它免疫佐剂的组中选择。4.根据权利要求3的方法，其中：上述的纳米颗粒、纳米簇和纳米棒由黄金组成。5.根据权利要求1的方法，其中：上述的纳米结构在700-1500nm的范围内有一个强吸收峰。6.根据权利要求5的方法，其中：上述的纳米结构有一个强吸收峰，其波长范围为800-1200nm。7.根据权利要求1的方法，其中：上述的近红外光由一台980-nm的激光器产生。8.根据权利要求7的方法，其中：上述的近红外光由一个激光功率密度在0.1到5W/cm2的激光器产生，以5-60分钟的照射时间进行照射。9.根据权利要求8的方法，其中：上述的近红外光由一台功率密度在0.75到2W/cm2的激光器产生。10.根据权利要求8的方法，其中：上述的近红外光以10-30分钟的照射时间进行照射。11.一种化合物，包含：溶解于一种糖化壳聚糖水溶液的纳米结构；由此，上述的糖化壳聚糖是使上述水溶液稳定的一种表面活性剂；其中上述的糖化壳聚糖是一种免疫刺激物。12.根据权利要求11的化合物，其中：其中，上述的纳米结构为单壁碳纳米管。13.根据权利要求11的化合物，其中：上述的纳米结构由一种免疫刺激物修饰。14.根据权利要求11的化合物，其中：上述的纳米结构在8...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，
申请(专利权)人：俄克拉荷马州立中央大学，
类型：发明
国别省市：美国,US