一种靶向软骨具光热响应特征的双药负载纳米微球及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种靶向软骨、具光热响应特征的双药负载纳米微球的制备方法及应用，其由小粒径介孔聚多巴胺作为基体，依次与FeCl

【技术实现步骤摘要】
一种靶向软骨具光热响应特征的双药负载纳米微球及其制备方法和应用
本专利技术涉及生物医学工程
，具体地说，是一种靶向软骨具光热响应特征的双药负载纳米微球及其制备方法和应用。
技术介绍
骨关节炎(OA)是一种软骨慢性退行性疾病。由于缺乏神经和血管，关节软骨对疼痛的本体感知能力非常弱。软骨损伤后也会导致其自我修复能力进一步降低，致使损伤进一步加重。既往研究表明，软骨退变在早期阶段施加物理、药物等干预可以在一定程度上预防OA进展，因而利用影像学技术对早期骨关节炎进行确诊的同时施加有效干预，为OA的综合治疗和预防提供了有效的解决办法。现今常用的几种治疗药物，包括非甾体抗炎类药物(NSAIDs)等常用来缓解主观疼痛的症状，但不能从根本上延缓OA的进展，尚且存在潜在的治疗副作用，此外这类药物的治疗效率低的另外一个原因是口服或外用药物不能被软骨组织的有效靶向吸收。因此探索更多具软骨靶向效应且疗效可靠的治疗方法是提高OA治疗效果的重要措施。当软骨细胞受到多种外界炎症因子、机械应力等因素刺激，胞内氧化应激水平常处于较高水平，胞内活性氧的水平也因此较高；而既往研究表明抗氧化剂的在OA治疗中具有巨大潜力，但一些氧自由基清除剂表现出潜在的细胞毒性，这也限制了它的进一步应用。最近研究发现，胆汁酸代谢产物之一胆红素具有多种生物功能，其中包括清除自由基，但其在OA治疗中的功效仍然未知。自噬作为细胞受到应激性刺激后的一种自身保护性反应，在防御多种外界不利因素的作用下发挥重要功能。该过程与细胞凋亡有所不同，其在一定程度上是对细胞施加保护作用，因此在维持适应性细胞反应和机体功能平衡中起着重要的作用。雷帕霉素是一种mTOR抑制剂，能有效激活细胞自噬过程，并被多项研究证实在骨关节炎的治疗中发挥一定保护性作用。基于以上，我们首次尝试探索将这两种化合物联合以期实现优势互补，进而用于OA的治疗。目前骨关节炎的早期诊断与治疗是OA治疗的重要一环，而纳米材料不断地推陈出新为骨关节炎的诊疗提供了新的契机，有望解决既往OA治疗中所遇到的瓶颈问题。介孔聚多巴胺因其具有良好的生物亲和性、生物可降解性及较好的组织粘附性等特征，近年来已经被广泛用于包括生物传感器、生物造影剂及药物载体等多种生物医学工程的研究。此外，介孔聚多巴胺所具备表面易修饰的特征，使其成为了一种潜在的多功能纳米载体。诸多研究证实在介孔聚多巴胺表面修饰有机或无机框架一方面能有效提高纳米载体多模态诊疗效率，另一方面能够显著提高药物的负载容量；而金属有机壳层兼具上述优点，介孔聚多巴胺外壳借助表面易于修饰的基团与金属有机壳层结合后形成的复合纳米载体，能够有效增加整体的药物负载容量并且提高纳米载体的核磁显像能力，近年来也被认为是一种极具吸引性和研究价值的纳米载体。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种靶向软骨具光热响应特征的双药负载纳米微球及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：首先，本专利技术提供了一种靶向软骨具光热响应特征的双药负载纳米微球，直径在50nm左右，该种纳米微球能够有效渗透入致密的二型胶原网络，提高了纳米微球的软骨滞留时间。它的主体材料是金属有机框架修饰的介孔聚多巴胺，雷帕霉素主要负载在介孔孔道内，胆红素则负载于金属有机框架壳层上。本专利技术结合近红外激光刺激响应性效应，其能够吸收808nm近红外，具高效的光热转换效果，介孔聚多巴胺也将快速降解，从而实现内部雷帕霉素的快速释放。由于纳米微球中含有六水合三氯化铁，赋予了整体材料高分辨率核磁共振成像的性能。其表面通过二型胶原靶向多肽的修饰，可以实现纳米材料主动渗透至软骨组织内，并且利于软骨细胞的吸收。该纳米材料不仅为早中期骨关节炎提供了靶向治疗的可能，同时也能够实时监测纳米材料的靶向治疗效果。所述靶向软骨具光热响应特征的双药负载纳米微球的制备方法包括步骤：(1)制备介孔聚多巴胺(MPDA)溶液；(2)将雷帕霉素加入到步骤(1)制备的溶液中，离心及真空处理，所得上清经离心后洗涤，可得负载雷帕霉素的介孔聚多巴胺(Rap@MPDA)；(3)在制备的Rap@MPDA溶液中逐滴加入六水合三氯化铁(FeCl3·6H2O)，所得混溶液混匀后于室温孵育1h，经离心、水洗后再与均苯三甲酸(H3BTC)溶液反应，如此循环反应可得金属有机壳层(MOF)修饰的Rap@MPDA(Rap@MPM)；(4)在Rap@MPM溶液中加入胆红素(Br)溶液，避光搅拌过夜，在经过真空处理、离心和洗涤之后得到负载雷帕霉素和胆红素的MPM(RB@MPM)；(5)在RB@MPM经过N-(3-二甲氨基丙基)-N’-乙基碳二亚胺盐酸盐/羟基琥珀酰亚胺体系活化后，向溶液中加入二型胶原靶向肽WYRGRL，经过离心、洗涤后得到接枝二型胶原靶向肽的RB@MPM(RB@MPMW)。优选地，步骤(2)中雷帕霉素和MPDA的质量比为(1:2)～4。优选地，步骤(3)中六水合三氯化铁浓度为0.05-0.5mol/L、均苯三甲酸的浓度为0.05-0.5mol/L，步骤(3)中MPDA与所加FeCl3·6H2O的质量体积比为10-30mg:5-20ml；MPDA与所加H3BTC的质量体积比为10-30mg:5-25ml。优选地，步骤(4)中胆红素和MPDA含量的质量比为(1:2)～4。优选地，步骤(5)中N-(3-二甲氨基丙基)-N’-乙基碳二亚胺盐酸盐、羟基琥珀酰亚胺分别为7.5-30mg和5-20mg；步骤(5)中二型胶原靶向肽WYRGRL的加入量为1.5-5mg。其次，本专利技术还提供了所述靶向软骨具光热响应特征的双药负载纳米微球在制备防治骨性关节炎软骨退变疾病的药物中的应用。优选地，所述的骨性关节炎软骨退变疾病包括早、中期骨性关节炎软骨退变疾病。本专利技术优点在于：本专利技术采用合成技术简单、制备周期较快、试验装置简易、容易大规模生产的制备方法制备得到靶向软骨的双药负载纳米微球，该双药负载纳米微球具有光热相应特征、核磁成像、光热成像等特征，可以实现体内治疗效果的有效监测和药物的可控释放，且靶向软骨组织内软骨细胞的能力较强、稳定性好，可显著提高纳米材料的治疗效率，具有生物相容性好、能显著延缓动物模型中软骨退变等优点。附图说明附图1是已制备的三种纳米微球的扫描电镜图，显示了不同纳米材料的表面形态及粒径分布。附图2是已制备的纳米微球的孔隙率、比表面积分布图及表面电势变化图。附图3是已制备的纳米微球的体内、外光热成像图。附图4是已制备的纳米微球的组织摄取后的荧光成像图。附图5是已制备的不同的纳米微球体外MR成像效果图。附图6是已制备的不同的纳米微球关节腔内注射后，关节软骨核磁显像效果，证实不同纳米材料的软骨靶向效率。附图7和图8分别为已制备的不同的纳米微球在体外水平作用36h和72h后，抑制IL-β所诱导的炎症因子、分解代谢酶和软骨组成成份基因的表达情况。附图9是已制备的不同的纳米微球延缓ACLT动物模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种靶向软骨具光热响应特征的双药负载纳米微球，其特征在于，所述靶向软骨具光热响应特征的双药负载纳米微球主体材料是：金属有机框架修饰的MPDA、雷帕霉素、胆红素和二型胶原靶向肽，其制备方法包括步骤：/n(1)制备MPDA溶液；/n(2)将雷帕霉素加入到步骤(1)制备的MPDA溶液中，离心并真空处理，所得上清经离心后洗涤，得到Rap@MPDA；/n(3)在制备的Rap@MPDA溶液中逐滴加入六水合三氯化铁，所得溶液混合均匀后于室温状态下孵育1h，经离心、水洗后再与均苯三甲酸溶液反应，如此经过循环反应可得金属有机壳层修饰的Rap@MPM；/n(4)在Rap@MPM溶液中加入胆红素溶液，避光搅拌过夜，经过真空处理、离心和洗涤之后即得到负载雷帕霉素和胆红素双因子的RB@MPM；/n(5)在RB@MPM经过N-(3-二甲氨基丙基)-N’-乙基碳二亚胺盐酸盐/羟基琥珀酰亚胺体系活化后，向溶液中加入二型胶原靶向肽WYRGRL，经过离心、洗涤后得到接枝二型胶原靶向肽的RB@MPMW。/n

【技术特征摘要】
1.一种靶向软骨具光热响应特征的双药负载纳米微球，其特征在于，所述靶向软骨具光热响应特征的双药负载纳米微球主体材料是：金属有机框架修饰的MPDA、雷帕霉素、胆红素和二型胶原靶向肽，其制备方法包括步骤：
(1)制备MPDA溶液；
(2)将雷帕霉素加入到步骤(1)制备的MPDA溶液中，离心并真空处理，所得上清经离心后洗涤，得到Rap@MPDA；
(3)在制备的Rap@MPDA溶液中逐滴加入六水合三氯化铁，所得溶液混合均匀后于室温状态下孵育1h，经离心、水洗后再与均苯三甲酸溶液反应，如此经过循环反应可得金属有机壳层修饰的Rap@MPM；
(4)在Rap@MPM溶液中加入胆红素溶液，避光搅拌过夜，经过真空处理、离心和洗涤之后即得到负载雷帕霉素和胆红素双因子的RB@MPM；
(5)在RB@MPM经过N-(3-二甲氨基丙基)-N’-乙基碳二亚胺盐酸盐/羟基琥珀酰亚胺体系活化后，向溶液中加入二型胶原靶向肽WYRGRL，经过离心、洗涤后得到接枝二型胶原靶向肽的RB@MPMW。


2.根据权利要求1所述的靶向软骨具光热响应特征的双药负载纳米微球，其特征在于，步骤(1)中MPDA溶液制备方法为：将F127、1,3,5-三甲基苯和Tris溶解并混合，用超声波处理10分钟，将溶解后的多巴胺溶液加入其中，并避光缓慢搅拌、离心，最后将获得的产物分散在乙醇和丙酮的混合物中，洗涤即得。


3.根据权利要求1所述的靶向软骨具光热响应特征的双药负载纳米微球，其特征在于，步骤(2)中雷帕霉素和MPDA的质量比为(1:2)～4。


4.根据权利要求1所述的靶向软骨具光热响应特征的双药负载纳米微球，其特征在于，步骤(3)中六水合三氯化铁浓度为0.05-0.5mol/L、均苯三甲酸溶液的浓度为0.05-0.5mol/L；其中，六水合三氯化铁溶液和均苯三甲酸溶液的加入量为：每10-30mgMPDA加入5-20ml六水合三氯化铁溶液，每10-30mgMPDA加入5-25ml均苯三甲酸溶液。


5.根据权利要求1所述的靶向软骨具光热响应特征的双药负载纳米微球，其特征在于，步骤(4)中胆红素和MPDA的质量比为(1:2)～4。


6.根据权利要求1所述的靶向软骨具光热响应特征的双药负载纳米微球，其特征在于，步骤(5)中加入N-(3-二甲氨基丙基)-N’-乙基碳二亚胺盐酸盐、羟基琥珀酰亚胺的质量分别为7.5-30mg和5-20mg；加入二型胶原靶向肽WYRGRL的质量为1.5-5mg。

【专利技术属性】
技术研发人员：薛松，马金忠，周小军，桑伟林，
申请(专利权)人：上海市第一人民医院，
类型：发明
国别省市：上海;31