脂质体包裹有机金属骨架纳米递药系统的制备方法及应用技术方案

本发明专利技术公开了一种脂质体包裹有机金属骨架纳米递药系统的制备方法及应用，其中有机金属框架为铁化合物与有机配体制备的MOF‑Fe，其形态为八面体，具有过氧化物模拟酶催化活性。PEG修饰的脂质体包裹可提高其水溶性，将pH4.0的二氯乙酸溶液载入脂质体为MOF‑Fe提供酸性的催化反应条件，最终形成脂质体包裹有机金属骨架纳米递药系统。该递药系统具有以下特征：粒径约150nm、呈球形、稳定性好、催化活性高、释放缓慢、与H2O2反应持续产生羟基自由基和超氧阴离子等特点。增加肿瘤细胞内部氧化应激水平，诱导肿瘤细胞凋亡，并对肿瘤组织产生显著的抑制作用。因此为肿瘤非化疗药物治疗以及肿瘤多药耐药等抗肿瘤治疗提供新的方案。

Preparation and Application of Liposome-encapsulated Organic Metal Framework Nanodelivery System

The invention discloses a preparation method and application of a liposome-encapsulated organometallic skeleton nano-drug delivery system, in which the organometallic framework is MOF Fe prepared by iron compound and organic ligand, which is octahedron in shape and has peroxide mimetic enzyme catalytic activity. PEG-modified liposomes can improve their water solubility. Dichloroacetic acid solution at pH 4.0 is loaded into the liposomes to provide acidic catalytic reaction conditions for MOF_Fe, and ultimately form a nano-delivery system of organic metal skeleton encapsulated by the liposomes. The delivery system has the following characteristics: particle size about 150 nm, spherical shape, good stability, high catalytic activity, slow release, and continuous production of hydroxyl radicals and superoxide anions by reaction with hydrogen peroxide. Increase the level of oxidative stress in tumor cells, induce apoptosis of tumor cells, and significantly inhibit the growth of tumor tissues. Therefore, it provides a new scheme for non-chemotherapeutic drugs and multi-drug resistance of tumors.

【技术实现步骤摘要】
脂质体包裹有机金属骨架纳米递药系统的制备方法及应用
本专利技术涉化学合成及纳米制剂
，具体地说是一种脂质体包裹有机金属骨架纳米递药系统的制备方法及应用。
技术介绍
肿瘤细胞具有无限生长、增殖、新生血管及侵润和转移的能力，这与H2O2的产生密切相关。肿瘤细胞通过葡萄糖代谢产生过多的H2O2，并受到细胞、细胞因子和生长因子等多种刺激的严格调节。H2O2主要由线粒体产生，作为非极性分子，H2O2能够自由通过细胞膜和核膜，激活不同的信号通路，对肿瘤细胞的增殖、分化、迁移或凋亡有着特殊的作用。肿瘤细胞对H2O2有较强的依赖性，也对其变化非常敏感，H2O2含量过高或过低都会造成肿瘤细胞的凋亡。有研究表明，升高细胞内H2O2清除酶如过氧化氢酶或谷胱苷肽过氧化物酶的含量可以逆转肿瘤细胞的恶性表型。但天然过氧化物酶有其自身的缺点如：稳定性差，易失活，易变性，此外天然酶制备、纯化、储存成本高等。然而性质稳定，可重复利用，制备简单，成本低的纳米材料，作为过氧化物模拟酶应运而生，其中有机金属框架(MOFs)材料展现出良好的过氧化物模拟酶活性。MOFs是一类基于金属离子或金属簇和有机配体形成的固体多孔材料。MOFs自身具有大的比表面积，高度有序的空隙率和可调的孔径，明确的结构等特征，这些赋予材料具有装载和释放不同药物的能力。过去几十年，MOFs被广泛用于催化、分离、气体储存、化学传感、生物医学成像和药物递送等方面。近期MOFs作为过氧化物模拟酶的研究不断深入，在不同应用领域引起人们广范的关注。研究发现通过三价铁形成的MOF-Fe(III)，在一定pH范围内具有类似天然辣根过氧化物酶的内在模拟过氧化物酶活性。在双氧水存在的条件下能催化TMB为蓝色氧化物，并成功用于葡萄糖检测，及抗坏血酸，硫醇化合物的检测等。MOF-Fe中的金属铁离子与细胞中的H2O2发生芬顿反应，将双氧水转变成强氧化性的羟基自由基跟超氧阴离子，增加肿瘤细胞内部氧化应激水平。而增加的活性氧(ROS)能够引起DNA碱基破坏和大量的DNA单链断裂(SSB)并导致细胞程序性死亡。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种脂质体包裹有机金属骨架的纳米递药系统，所述纳米递药系统由脂质体包裹有机金属骨架(MOFs)构成，其中金属骨架为铁化合物与有机配体制备的MOF-Fe。所述有机金属骨架中的金属为铁化合物，为FeCl2·4H2O、Fe2(SO4)3、FeSO4·7H2O、C4H6FeO4、FeCl3·6H2O、Fe2O3、FeS等中的一种，但不限于举例范围。所述有机金属骨架为铁化合物与有机配体制备的MOF-Fe；其中有机配体结构式为：其中，R1-R4相同或不同，并各自为OH、COOH、NH2、CONH2、H、取代或未取代的C1-C4烷基、取代或未取代C1-C4烷基-O-、取代或未取代C1-C4烷基-CO-、但不限于举例范围。本专利技术还提供一种脂质体包裹有机金属骨架纳米递药系统的制备方法。该方法包括如下步骤：步骤1：制备不同粒径的MOF-Fe；有机配体溶液与铁化合物在加热下磁力搅拌，然后从烧瓶中取出部分反应溶液。继续向原反应液中补加有机配体溶液和铁化合物溶液，反应一段时间后，取出部分反应液。继续相同的步骤。将不同阶段取出的反应液洗涤后，真空干燥。得到不同粒径的MOF-Fe。所述的初始有机配体溶液与铁化合物摩尔比为5∶1-1∶1。所述补加的有机配体溶液和铁化合物溶液摩尔比为5∶1-1∶1。所述反应时间为15min-4h。步骤2：制备脂质体包裹MOF-Fe的纳米递药系统；HSPC、胆固醇、DSPE-mPEG2000溶解在氯仿和甲醇中。以上的混合溶液，加入制备的MOF-Fe溶液。水浴，抽真空，旋转蒸发除去有机溶剂，形成均匀的薄膜。加入二氯乙酸溶液抽真空水化。所得溶液于冰浴中，细胞超声破碎仪超声。然后利用小型挤出器依次通过聚碳酸酯膜(孔尺寸：400nm，200nm、100nm)反复挤压。所得产品通过G50葡聚糖凝胶柱分离提纯。本专利技术还提供了一种脂质体包裹有机金属骨架纳米递药系统的应用，实验结果表明，该脂质体包裹有机金属骨架纳米递药系统具有显著增加肿瘤细胞内部氧化应激水平的能力，诱导肿瘤细胞凋亡；通过静脉注射给药，对肿瘤组织产生显著的抑制作用。本专利技术纳米递药系统具有以下有益效果：本专利技术中的MOF-Fe具有高过氧化物酶催化活性，制备方式简单，成本低，稳定性好，可批量生产，对正常细胞毒性小，选择性的针对肿瘤细胞，杀死肿瘤细胞，具有广阔的临床前和临床应用前景。本专利技术中的纳米递药系统具有以下特征：粒径较小，呈球形，分布均匀；长期储存及血清中均比较稳定；具有高过氧化物模拟酶活性、缓慢释放、与肿瘤细胞中的H2O2反应持续产生羟基自由基和超氧阴离子等特点。体外抗乳腺癌细胞活性评价中，该递药系统显著增加了肿瘤细胞内部氧化应激水平，诱导肿瘤细胞凋亡；通过静脉注射给药，此纳米递药系统对肿瘤组织产生显著的抑制作用；制备方式简单，成本低，稳定性好，可批量生产。附图说明图1为本专利技术MOF-Fe的SEM表征图；图2为本专利技术MOF-Fe的TEM表征图；图3为本专利技术Lip/MOF-Fe的TEM图；图4为本专利技术Lip/MOF-Fe的粒径分布图；图5为本专利技术Lip/MOF-Fe长期稳定性实验图；图6为本专利技术Lip/MOF-Fe血清稳定性实验图；图7为本专利技术MOF-Fe的体外过氧化物模拟酶催化活性图；图8为本专利技术Lip/MOF-Fe的体外累计催化活性图；图9为本专利技术Lip/MOF-Fe的MDA-MB-231细胞氧化应激实验图；图10为本专利技术铁化合物和Lip/MOF-Fe对MDA-MB-231细胞活性图；图11为本专利技术Lip/MOF-Fe对293T和MDA-MB-231细胞活性图；图12为本专利技术Lip/MOF-Fe对MDA-MB-231细胞不同作用时间的凋亡实验图；图13为本专利技术不同浓度的Lip/MOF-Fe对MDA-MB-231细胞的凋亡实验图；图14为本专利技术Lip/MOF-Fe对MDA-MB-231荷瘤小鼠的疗效实验图；图15为本专利技术荷瘤裸鼠肿瘤组织及肿瘤质量图；图16为本专利技术肿瘤组织切片图具体实施方式通过下述实施例将有助于进一步理解本专利技术，但本专利技术并不受其限制。实施例1不同粒径的MOF-Fe的制备和表征有机配体溶液与铁化合物在加热下磁力搅拌，然后从烧瓶中取出部分反应溶液。继续向原反应液中补加有机配体溶液和铁化合物溶液，反应一段时间后，取出部分反应液。继续相同的步骤。将不同阶段取出的反应液洗涤后，真空干燥。得到不同粒径的MOF-Fe。所述的初始有机配体溶液与铁化合物摩尔比为5∶1-1∶1。所述补加的有机配体溶液和铁化合物溶液摩尔比为5∶1-1∶1。所述反应时间为15min-4h。三种不同粒径产品的形态通过扫描电子显微镜(SEM)观察，并对50nm产品进行透射电子显微镜(TEM)观察。SEM形貌如图1中的(1)、(2)、(3)所示为八面体结构，粒径分别约为50nm，150nm，300nm。TEM形貌如图2所示，同样为八面体透明骨架结构。实施例2Lip/MOF-Fe纳米递药系统的制备和表征质量比为40％-70％的磷脂，15％-30％的胆固醇，5％-20％的DSPE-mPEG溶解在氯仿和甲醇中。以上的混合溶液，加入一定体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脂质体包裹有机金属骨架纳米递药系统，其特征在于，所述纳米递药系统由脂质体包裹有机金属骨架(MOFs)构成，其中金属骨架为铁化合物与有机配体制备的MOF‑Fe。

【技术特征摘要】
1.一种脂质体包裹有机金属骨架纳米递药系统，其特征在于，所述纳米递药系统由脂质体包裹有机金属骨架(MOFs)构成，其中金属骨架为铁化合物与有机配体制备的MOF-Fe。2.如权利要求书1所述的脂质体包裹有机金属骨架纳米递药系统，其特征在于，所述有机金属骨架中的铁化合物为Fe2+，为FeCl2·4H2O、Fe2(SO4)3、FeSO4·7H2O、C4H6FeO4、FeCl3·6H2O、Fe2O3、FeS等中的一种，但不限于举例范围。3.如权利要求书1所述的脂质体包裹有机金属骨架纳米递药系统，其特征在于，所述有机金属骨架中有机配体结构式为：其中，R1-R4相同或不同，并各自为OH、COOH、NH2、CONH2、H、取代或未取代的C1-C4烷基、取代或未取代C1-C4烷基-O-、取代或未取代C1-C4烷基-CO-、但不限于举例范围。4.权利要求3所述有机金属骨架的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：有机配体溶液与铁化合物在加热下磁力搅拌，然后从烧瓶中取出部...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙磊，陈建美，郭雷雷，王学堃，徐郁蕊，高雅，张继康，张瑜，蒙霞，葛俊良，宁兴海，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32