一种PEG修饰的叶酸-镍配合物纳米材料及其抗肿瘤应用制造技术

本发明专利技术公开一种枝状PEG修饰的叶酸‑镍配合物纳米管(PEG‑FA‑Ni NTs)及其抗肿瘤应用。所述纳米管由镍离子、叶酸和水合肼形成配合物，由叶酸分子间氢键和水合肼分子的桥联作用先形成纳米管，再经枝状PEG修饰后，具有良好的分散性及生物相容性。经实验证明，PEG‑FA‑Ni NTs对人宫颈癌细胞(HeLa)、人肝癌细胞(HepG2)、人口腔上皮样癌细胞(KB)、人乳腺癌细胞(MCF‑7)、人非小细胞肺癌细胞(A549)有明显的杀伤作用，而对人正常肝细胞(L‑02)无明显毒性。且PEG‑FA‑Ni NTs对各肿瘤细胞的IC

【技术实现步骤摘要】
一种PEG修饰的叶酸-镍配合物纳米材料及其抗肿瘤应用
本专利技术属于纳米药物领域，特别涉及一种枝状PEG修饰的叶酸-镍配合物纳米管(PEG-FA-NiNTs)，还涉及该PEG-FA-NiNTs的制备方法，还涉及该PEG-FA-NiNTs作为潜在抗肿瘤药物的应用。
技术介绍
过去的数十年中，随着科学技术水平的不断提高，使得人们在更好的了解和控制癌症方面取得阶段性进展。目前对癌症的主要治疗手段有化学治疗、放射治疗、手术摘除和免疫治疗四种最为常见，其中依靠化学药物对癌细胞进行的化学疗法仍是癌症治疗中最为行之有效的手段之一。但是在整个化疗治疗过程中由于无法高选择性的将治疗药物递送至病变部位，导致药效降低毒副作用增大。为了提高化学药物疗效，在化疗过程中利用纳米技术可以改善药物的溶解度和稳定性、延长药物的半衰期、提高药物对肿瘤组织的智能响应等。但体内摄入过多的药物载体会积累在人体中难以代谢，同样又会带来新的严重副作用。因此，在此基础上拓展抗肿瘤药物的类型，寻找新型的纳米药物是抗肿瘤药物研发的另一新思路。近年来，一类不需要载体支持，利用有机分子和金属离子组装至纳米尺度，并表现出优良生物活性的金属有机纳米药物引起人们广泛关注，该类纳米药物具有较强的化学活性、较快的吸收速率以及能够被降解代谢，并且在通过生物体的各种屏障等方面，有着小分子药物不可替代的优越性，体现出纳米尺度药物特有的作用机制。然而，目前关于金属有机配合物直接自组装形成纳米材料并具有有效生物活性的报道并不多。叶酸(FA)的分子质量小、无免疫原性、稳定性好，易于与其它基团进一步化学键合，且叶酸受体(folatereceptor，FR)在大部分恶性肿瘤中均高度或过度表达而在正常组织中表达较低，被广泛用于抗肿瘤研究。通过借助FA分子和过渡金属镍离子，利用溶剂热法可制备形貌均一的叶酸-镍配合物纳米管并拥有良好的体内外抗肿瘤活性。但该纳米材料存在分散性差、易团聚等问题。众所周知，聚乙二醇(Polyethyleneglycol，PEG)是一种最为常用的非离子水溶性聚合物，可结合大量的水分子将纳米粒子包裹起来，以增加其在血液系统中的循环时间，在提高药物的溶解性方面被广泛应用，而枝状PEG在提高药物的分散性和降低药物在体内的免疫原性等方面更具有优势。利用PEG修饰已经成为一种重要手段来解决纳米药物在生物体内面临的安全有效性挑战。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决现有技术存在的不足，本专利技术的第一目的是提供一种枝状PEG修饰的叶酸-镍配合物纳米管(PEG-FA-NiNTs)。本专利技术的第二目的是提供上述PEG-FA-NiNTs的制备方法。本专利技术的第三目的在于提供上述PEG-FA-NiNTs作为抗肿瘤药物的应用。技术方案：本专利技术提供一种枝状PEG修饰的叶酸-镍配合物纳米管。其中，所述纳米管由镍离子、叶酸和水合肼形成配合物，通过叶酸分子间氢键和水合肼分子的桥联作用先形成纳米管，再经枝状PEG修饰后得到PEG-FA-NiNTs。PEG-FA-NiNTs自身具有显著的抗肿瘤活性可作为抗肿瘤药物开发，其中枝状PEG修饰增加了纳米管的水溶性和体内循环时间，同时纳米管的叶酸骨架赋予了纳米管靶向癌细胞的给药功能。除此之外，纳米管的管状结构赋予了纳米管载药功能，可装载其他类型的抗肿瘤药物，联合发挥抗肿瘤作用。本专利技术还提供了上述枝状PEG修饰叶酸-镍配合物纳米管的制备方法，包括以下步骤：(1)将叶酸-镍配合物纳米管固体溶于PBS中，超声使其充分分散；(2)在上述溶液中加入EDCI和NHS活化FA-NiNTs表面的羧基，随后离心、蒸馏水洗涤3次，以除去游离的EDCI和NHS；(3)将上述离心得到的固体重新分散于PBS中，并加入8-arm-PEG反应；(4)反应结束后离心、蒸馏水洗涤、冻干即得PEG-FA-NiNTs固体。其中，步骤(1)中，所述PBS的pH值为6.0，超声时间为30-40min。其中，步骤(2)中，所述FA-NiNTs与EDCI、NHS的质量比为1∶(1-2)∶(2-3)，活化时间为30-60min，室温反应。其中，步骤(3)中，所述FA-NiNTs与8-arm-PEG的质量比为1∶(3-5)，PBS的pH值为7.4，反应时间为24h，室温反应。本专利技术还提供了上述PEG-FA-NiNTs作为抗肿瘤药物的应用。有益效果：本专利技术提供的PEG-FA-NiNTs自身具有良好的体内外抗肿瘤活性，且具有较好的分散性和生物相容性，能够特异性识别表面具有高水平叶酸受体表达的细胞，在肿瘤治疗中具有广泛的应用前景。MTT实验表明PEG-FA-NiNTs自身具有良好的体外抗肿瘤活性，PEG-FA-NiNTs对人宫颈癌细胞HeLa的IC50为2.91μg/mL、对人肝癌细胞HepG2的IC50为2.99μg/mL、对人口腔上皮样癌细胞KB的IC50为3.21μg/mL、对人乳腺癌细胞MCF-7的IC50为5.13μg/mL、对人非小细胞肺癌细胞A549的IC50为6.56μg/mL，与阳性药DOX(HeLa：1.16μg/mL，HepG2：3.41μg/mL，KB：1.66μg/mL，MCF-7：2.82μg/mL，A549：1.43μg/mL)和CDDP(HeLa：1.11μg/mL，HepG2：2.37μg/mL，KB：1.78μg/mL，MCF-7：1.89μg/mL，A549：0.65μg/mL)的抗肿瘤活性相当。体内抑瘤实验表明，DOX组和CDDP组对肿瘤的抑制效果大于PBS组，却明显小于FA-NiNTs组。而PEG-FA-NiNTs组的肿瘤抑制效果最为明显，说明枝状PEG的修饰改善了纳米管的溶解性、延长其体内血液循环时间，同时在一定程度上增加了纳米管的纳米尺寸，使得EPR效应增强，更利于在肿瘤组织部位富集，从而发挥优良的体内抗肿瘤活性。具体而言，本专利技术中的PEG-FA-NiNTs作为抗肿瘤药物具有以下突出的优势：1)制备方法稳定可控。合成方法简单可控、化学稳定性好。2)良好的分散性和体内长循环。枝状PEG的修饰，提高了纳米管的分散性并延长体内循环时间。3)广谱性。该PEG-FA-NiNTs对HeLa细胞、HepG2细胞、MCF-7细胞、A549细胞、KB细胞具有明显的杀伤作用，抗肿瘤范围广。4)安全有效。PEG-FA-NiNTs自身的体内外抗肿瘤活性与阿霉素、顺铂相近，但毒副作用比阿霉素、顺铂小。且具有较好的生物相容性。附图说明图1PEG-FA-NiNTs透射电镜图：A.FA-NiNTs透射电镜图，B.PEG-FA-NiNTs透射电镜图图2PEG-FA-NiNTs的zeta电位图图3PEG-FA-NiNTs热重图图4PEG-FA-NiNTs沉降速率图：左FA-NiNTs，右PEG-FA-NiNTs图5PEG-FA-NiNTs的细胞毒性图A.A549，B.HeLa，C.HepG2，D.MCF-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种枝状PEG修饰的叶酸-镍配合物纳米管(PEG-FA-Ni NTs)，其特征在于外观呈棕褐色固体，其中，枝状PEG的偶连率约为10％。/n

【技术特征摘要】
1.一种枝状PEG修饰的叶酸-镍配合物纳米管(PEG-FA-NiNTs)，其特征在于外观呈棕褐色固体，其中，枝状PEG的偶连率约为10％。


2.一种制备权利要求1所述的PEG-FA-NiNTs的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将叶酸-镍配合物纳米管(FA-NiNTs)固体溶于PBS中，超声使其充分分散；
(2)在上述溶液中加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDCI)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)活化FA-NiNTs上的羧基，随后离心、蒸馏水洗涤3次，以除去游离的EDCI和NHS；
(3)将上述离心得到的固体重新分散于PBS中，并加入8-arm-PEG反应；
(4)反应结束后离心、蒸馏水洗涤、冻干即得PEG-FA...

【专利技术属性】
技术研发人员：王越，张男侠，徐熠松，王齐彦，董志鹏，赵伯南，娄方宁，刘伟兴，
申请(专利权)人：中国药科大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32