一种荧光多模式分子成像及载药的乳腺癌诊疗一体化纳米探针及制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种靶向FEN1的19F‑MR/荧光多模式分子成像及载药的乳腺癌诊疗一体化纳米探针及制备方法和应用。本探针为全氟化碳载体包裹含有靶向FEN1的小分子抑制剂SC13或其衍生物的表面活性剂和荧光染料的混合物形成的纳米颗粒；将所述混合液均匀分散于水和甘油中超声处理去除掉包未覆的组分，纯化制得可用于19F‑MR成像的载药纳米颗粒。本探针可实现在体的19F‑MR分子成像以及光学成像，实现乳腺癌等实体肿瘤的分子水平精确诊断；不仅能够起到靶向结合诊断实体肿瘤的作用，还能够实现靶向治疗；借助核内的全氟可大量携带及释放氧气的特性，改善肿瘤内乏氧微环境，实现化疗增敏的作用和实体肿瘤的诊断治疗一体化。

【技术实现步骤摘要】
一种荧光多模式分子成像及载药的乳腺癌诊疗一体化纳米探针及制备方法和应用
本专利技术属于医学诊断
，具体涉及一种用于乳腺癌诊断及其治疗的19F-MR/荧光多模式分子成像及载药的肿瘤诊疗一体化纳米探针制备方法和应用。
技术介绍
目前为止，乳腺癌仍然是女性最常见的癌症，其发病率持续上升，所以研发新型而有效的治疗乳腺癌的药物显得极为迫切。研究表明，FEN1在乳腺癌细胞中是过表达的，并且本专利中使用MCF7乳腺癌细胞系作为研究模型，证明FEN1对于乳腺癌细胞的增殖和耐药性是必不可少的。DNA片段核酸内切酶1(FEN1)通过参与DNA复制和修复，在维持基因组的稳定性和完整性中发挥关键作用。FEN1是一种金属核酸酶，具有结构特异性，由一个核心结构域和一条尾链组成。它与其他的限制性内切酶不同，所识别的底物与序列无关，只识别特定的DNA结构。除了核酸内切酶(FEN)活性外，还有核酸外切酶(EXO)活性和缺口核酸内切酶(GEN)活性，FEN1因为自身的这三种活性，使得它在许多个DNA代谢途径中扮演极其重要角色，比如DNA片段的降解、端粒稳定性的维持，长片段碱基切除修复(LP-BER)以及后随链中引物的去除等等。FEN1可以与不同的蛋白质发生相互作用，在肿瘤细胞中存在异常的表达，这种异常表达可能是一种潜在的肿瘤标志。在细胞中FEN1的抑制会导致DNA复制阻滞并且未修复的DNA中间体会累积，从而导致DNA双链断裂和细胞凋亡。因此，靶向FEN1可以作为癌症治疗的有效的策略。研究表明FEN1在乳腺癌中过表达，并且是癌细胞的快速增殖所必需的。此外在细胞中调控FEN1的水平会影响癌细胞对化疗药物的响应。计算机断层扫描(CT)，磁共振(MR)或正电子发射断层扫描/CT(PET/CT)的分辨率不足以检测出临床上这些癌前微小的早期病变。传统的1HMRI局限性是会受到呼吸运动及空气组织化学位移伪影的影响。而19FMRI在优化后具有灵敏度高、信噪比高、对比度高以及背景噪声低等优点。全氟化碳(Perfluorocarbon，PFC)是与普通有机化合物(例如烷烃)具有相似结构的分子，不同之处在于所有氢原子都被氟取代，适用于医疗应用。全氟化碳具有高生物相容性、安全无毒和携氧能力高等特点，可被用作血液替代品。并且它不溶于水，可制备成水乳液。特别地，全氟化碳可作为生物医用的诊断成像探针，用于血池成像、炎症成像以及细胞追踪。同时它可进行选择性、定量性的药物释放，将药物快速输送到靶细胞，作为一种药物释放载体。此外，全氟化碳(Perfluorocarbon，PFC)具有19FMRI灵敏度高的明显优势，并且它的血液和组织清除时间相对较长，为磁共振成像检测留出了足够的时间。因此，对于全氟化碳的19FMRI已经成为一种独特且无创的定量方法，在评估组织生理学和病理学方面具有广泛的应用，特别是在分子成像中，可对其乳腺癌、肺癌等实体肿瘤微小的早期病变作出诊断。然而全氟化碳纳米探针只是一种诊断探针，对于实体肿瘤的治疗并不明显。新型的FEN1抑制剂——SC13，这种化合物特异性地抑制FEN1活性，从而在体外及细胞中干扰DNA复制和修复。在细胞中，SC13抑制癌细胞增殖并且诱导染色体不稳定和细胞毒性，使癌细胞对DNA损伤试剂更加敏感。重要的是，在小鼠模型中，SC13使得肿瘤对化疗药物增敏，降低了化疗药物的使用剂量及毒副作用，正在开发作为实体瘤治疗药物。但是SC13或其衍生物常规的给药途径是经口服给药，其局限性是药物的脂溶性高，其分子与多个靶点结合，泛宿主性增大，并以此产生的药物毒性增强，其溶解性和代谢清除率变差。并且药物的局部释放率较低，使其对肿瘤的治疗疗效达不到最大化。另外SC13或其衍生物单纯给药不能够实现同时得到诊断结果并进行对症治疗的功效。为了改善这些局限性，在最近的研究中，将诊断和治疗两个分离的过程集成于一个纳米载体，即构成了诊疗一体化纳米平台。纳米技术有很多优势，比如可多功能修饰、具有实体瘤的高通透性和滞留效应(EPR效应)、生物利用度高、稳定性高、具有靶向性、而且具有良好的缓解和控释功能，可作为药物释放载体，因此将分子成像探针与SC13或其衍生物药物结合在一起，能够实时、精确诊断实体肿瘤病情并同步进行治疗，而且在治疗过程中能够监控疗效并随时调整给药方案，有利于达到最佳治疗效果，并减少毒副作用。因此，在本领域中，期望得到一种可以具有诊断和治疗双重作用的纳米分子探针。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供19F-MR/荧光多模式分子成像及载药的肿瘤诊疗一体化纳米探针及制备方法和应用。本专利技术的技术方案是：一种F-MR/荧光多模式分子成像及载药的乳腺癌诊疗一体化纳米探针，其为全氟化碳载体包裹含有靶向FEN1的小分子抑制剂SC13或其衍生物的表面活性剂和荧光染料的混合物形成的纳米颗粒。其中，SC13具有式I结构：SC13衍生物的基本结构如式II所示：其中R1是可以形成酰胺的化合物，R2是芳香族及脂肪族化合物。上述方案中，所述的F-MR/荧光多模式分子成像及载药的乳腺癌诊疗一体化纳米探针，其中所述的全氟化碳为全氟冠醚(PFCE)，所述荧光染料为近红外波段荧光染料，优选N-羟基琥珀酰亚胺酯。其中，R1结构为：R2是碳数为1-8的脂肪族，R2是碳数为1-8的脂肪族。其中，所述分子靶向小分子类治疗药物选择靶向FEN1的小分子药物类SC13或其衍生物，能够更有效地靶向乳腺癌等实体肿瘤。其中，所述的荧光染料为波长580nm的2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺-N-(丽丝胺罗丹明B磺酰基)(铵盐)(16∶0LissRhodPE)。19F-MR/荧光多模式分子成像及载药的乳腺癌诊疗一体化纳米探针的制备方法，其中所述靶向FEN1的小分子抑制剂SC13或其衍生物与全氟化碳形成的载药纳米颗粒合成方法是利用物理包覆法，具体为自组装溶剂蒸发法、透析法与乳化-溶剂挥发法三种方法的结合。上述方法方案中，包括以下步骤：利用全氟化碳作为载体，包裹含有靶向FEN1的小分子抑制剂SC13或其衍生物的表面活性剂和荧光染料的混合物即形成纳米颗粒；步骤(1)得到的纳米颗粒与甘油、水，混合均匀，得到19F-MR/荧光多模式分子成像及载药的肿瘤诊疗一体化纳米探针。具体是，I、将靶向FEN1的小分子抑制剂SC13或其衍生物与表面活性剂、荧光染料均匀混合，其表面活性剂由于表面张力物理包覆靶向FEN1的小分子抑制剂SC13或其衍生物；然后溶于挥发性有机溶剂中，室温下搅拌8-15分钟，并通过旋转蒸发仪蒸干有机溶剂，之后在35℃-42℃真空干燥箱中烘干8-14h，最后通过超声处理使其分散于水中，得到混合物，备用；II、将全氟化碳均匀分散于步骤I得到的混合物中，并逐滴加入甘油、水，在高压匀质机中混合5min，制成含有19F-MR/荧光多模式分子成像及载药的肿瘤诊疗一体化纳米探针的乳液；III、将步骤II得到的乳液在pH7.4，室温环境下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种19F-MR/荧光多模式分子成像及载药的乳腺癌诊疗一体化纳米探针，其特征在于为全氟化碳载体包裹含有靶向FEN1的小分子抑制剂SC13及其衍生物的表面活性剂和荧光染料的混合物形成的纳米颗粒，其中，SC13具有式I结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种19F-MR/荧光多模式分子成像及载药的乳腺癌诊疗一体化纳米探针，其特征在于为全氟化碳载体包裹含有靶向FEN1的小分子抑制剂SC13及其衍生物的表面活性剂和荧光染料的混合物形成的纳米颗粒，其中，SC13具有式I结构：



SC13衍生物的基本结构如式II所示：



其中R1是可以形成酰胺的化合物，R2是芳香族及脂肪族化合物。


2.根据权利要求1所述的19F-MR/荧光多模式分子成像及载药的乳腺癌诊疗一体化纳米探针，其特征在于所述的全氟化碳为全氟冠醚(PFCE)，所述荧光染料为近红外波段荧光染料，优选N-羟基琥珀酰亚胺酯。


3.根据权利要求1或2所述的19F-MR/荧光多模式分子成像及载药的乳腺癌诊疗一体化纳米探针，其特征在于，R1结构为：



R2是碳数为1-8的脂肪族，R2是碳数为1-8的脂肪族。


4.根据权利要求3所述的19F-MR/荧光多模式分子成像及载药的乳腺癌诊疗一体化纳米探针，其特征在于，所述的荧光染料为波长580nm的2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺-N-(丽丝胺罗丹明B磺酰基)(铵盐)(16：0LissRhodPE)。


5.根据权利要求4所述的F-MR/荧光多模式分子成像及载药的乳腺癌诊疗一体化纳米探针的制备方法，其特征在于，所述分子靶向FEN1的小分子抑制剂SC13及其衍生物与全氟化碳形成的载药纳米颗粒合成方法是利用物理包覆法，具体为自组装溶剂蒸发法、透析法与乳化-溶剂挥发法三种方法的结合。


6.根据权利要求5所述的19F-MR/荧光多模式分子成像及载药的乳腺癌诊疗一体化纳米探针的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)利用全氟化碳作为载体，包裹含有靶向FEN1的小分子抑制剂SC13及其衍生物的表面活性剂和荧光染料的混合物即形成纳米颗粒；
(2)步骤(1)得到的纳米颗粒与甘油、水，混合均匀，得到19F-MR/荧光多模式分子成像及载药的诊疗一体化纳米探针。


7.根据权利要求6所述的19F-MR/荧光多模式分子成像及载药的乳腺癌诊疗一体化纳米探针的制备方法，其特征在于是：I、将靶向FEN1的小分子抑制剂SC13及其衍生物与表面活性剂、荧光染料均匀混合，其表面活性剂由于表面张力物理包覆靶向FEN1的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭志刚，何凌峰，朱红桥，张苗苗，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32