一种微环境响应型成骨细胞靶向载药纳米粒子及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种微环境响应型成骨细胞靶向载药纳米粒子及其制备方法和应用，所述微环境响应型成骨细胞靶向载药纳米粒子包括pH响应纳米粒子和负载于所述pH响应纳米粒子上的多巴胺，所述pH响应纳米粒子括位于核心的上转化纳米粒子、修饰在所述纳米粒子表面用于载药的柱芳烃、以及连接于所述柱芳烃上位于最外层的门控结构，所述门控结构包括具有pH响应能力的磷酰基团。本发明专利技术可实现时空特异性控释药物，增强对成骨细胞的靶向性。

【技术实现步骤摘要】
一种微环境响应型成骨细胞靶向载药纳米粒子及其制备方法和应用
本专利技术涉及靶向给药
，特别是涉及一种微环境响应型成骨细胞靶向载药纳米粒子及其制备方法和应用。
技术介绍
成骨细胞(osteoblast)由间充质干细胞分化形成，能特异性分泌多种生物活性物质，促进新骨形成，调控机体内成骨及破骨的功能平衡，维持骨稳态(homeostasis)。成骨细胞的功能活性，对加速骨缺损的修复以及骨质疏松治疗具有重要的意义，因此，通过药物增强细胞的分化活性成为了治疗上述疾病的主要手段。传统的给药方式主要通过口服或局部组织工程支架释放具有促进细胞成骨分化的生物活性分子，如骨形成蛋白(BMP)、甲状旁腺素(PTH)等。然而，上述药物靶向性较差：浓度低时，空间靶向性低使得药物难以富集到成骨细胞上发挥作用；浓度高时，时间靶向性低使得药物持续作用于增强成骨，破坏机体骨稳态，引起负反馈等机制，降低药物效率，引起毒副作用。开发具有高时空靶向性的载体材料，对于增强现有活性分子治疗骨质疏松及骨缺损，具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的促进细胞成骨分化的生物活性分子靶向性较差的问题，而提供一种微环境响应型成骨细胞靶向载药纳米粒子。本专利技术的另一个目的是提供所述微环境响应型成骨细胞靶向载药纳米粒子的制备方法。本专利技术的另一个目的是提供所述微环境响应型成骨细胞靶向载药纳米粒子的应用。为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：一种pH响应纳米粒子，包括位于核心的上转化纳米粒子、修饰在所述纳米粒子表面用于载药的柱芳烃、以及连接于所述柱芳烃上位于最外层的门控结构，所述门控结构包括具有pH响应能力的磷酰基团。在上述技术方案中，所述门控结构为磷酰基聚合物。在上述技术方案中，所述pH响应载药纳米粒子的粒径为20-50nm。这一粒径范围与成骨细胞的尺寸匹配，能够更好的作用于成骨细胞。在上述技术方案中，所述柱芳烃通过主客体交换连接在位于核心的纳米粒子上，具有五边型柱状结构，以利用静电力加载药物，所述五边型柱状结构的外侧通过主客体交换连接磷酰基团作为门控结构。本专利技术的另一方面，所述pH响应纳米粒子作为响应成骨弱碱性微环境的药物载体的应用。本专利技术的另一方面，一种成骨弱碱性微环境响应型载药纳米粒子，包括所述pH响应纳米粒子和负载于所述pH响应纳米粒子上的多巴胺。在上述技术方案中，利用物理吸附技术，使多巴胺与柱芳烃间形成静电力，实现药物加载。本专利技术的另一方面，所述成骨弱碱性微环境响应型载药纳米粒子在促进新骨形成、加速骨缺损修复的应用。在上述技术方案中，所述成骨弱碱性微环境响应型载药纳米粒子应用于制备促进骨缺损修复靶向药物，或制备骨质疏松的靶向药物。本专利技术的另一方面，一种复合载药材料，包括宏观载体材料和加载于所述宏观载体材料上的所述成骨弱碱性微环境响应型载药纳米粒子。在上述技术方案中，所述宏观载体材料为水凝胶或同轴电纺丝。本专利技术的另一方面，一种成骨弱碱性微环境响应型载药纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：步骤1，运用主客体交换技术，在上转化粒子的表面连接具有多边形结构的柱芳烃，以获得载药功能；步骤2，利用配体交换技术，将步骤1得到的上转化粒子表面柱芳烃末端氢离子替换为碱性敏感的磷酰基聚合物，得到响应成骨弱碱性微环境释药的门控结构；步骤3，利用物理吸附技术，将多巴胺混合至步骤2中合成的纳米粒子中，使多巴胺与柱芳烃间形成静电力，实现药物加载。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术制备得到的载药纳米粒子为pH响应载药纳米粒子，能够有效响应成骨细胞微环境pH的变化，在成骨活跃期，处于细胞外弱碱性环境的纳米粒子，通过释放多巴胺直接作用于微环境内成骨细胞表面，从而实现时空特异性控释药物，增强对成骨细胞的靶向性。2.本专利技术制备得到的载药纳米粒子所使用的材料均具有良好的生物安全性，多巴胺作为一种内源性生物小分子细胞毒性小，因此具有良好的临床应用前景。3.载药纳米粒子的核心上转化纳米粒子具有良好的光学性能，在近红外光的照射下，可以在明场下观察示踪。柱芳烃形成的外层结构降低了核心上转化纳米粒子的光强，进行磷酰化门控结构改性后，载药纳米粒子在碱性条件下分散性增强，还具有光强增加的特性。附图说明图1中(A)是PyP5-UCNPs的透射电镜图，(B)是PyP5-UCNPs的紫外可见光谱图。图2是PyP5-UCNPs于不同pH的溶剂中粒子的分布性能。图3是PyP5-UCNPs@DA的元素分析。图4是HPLC检测得到的PyP5-UCNPs@DA在不同pH条件下多巴胺的释放量。图5是P5-UCNPs、PyP5-UCNPs、PyP5-UCNPs@DA的生物安全性实验结果。图6中(A)是P5-UCNPs、PyP5-UCNPs、PyP5-UCNPs@DA细胞增殖抑制验证，(B)是P5-UCNPs、PyP5-UCNPs、PyP5-UCNPs@DA对间充质干细胞的成骨活性的影响。图7是PLLA、PLLA@P5-UCNPs、PLLA@PyP5-UCNPs、PLLA@PyP5-UCNPs@DA的表面粗糙度。图8是PLLA、PLLA@P5-UCNPs、PLLA@PyP5-UCNPs、PLLA@PyP5-UCNPs@DA的亲水性验证。图9是荧光显微镜观察在PLLA、PLLA@P5-UCNPs、PLLA@PyP5-UCNPs、PLLA@PyP5-UCNPs@DA的作用下，各组细胞在不同时间点上的伸展情况。图10是PLLA、PLLA@P5-UCNPs、PLLA@PyP5-UCNPs、PLLA@PyP5-UCNPs@DA对小鼠颅骨缺损的修复效果。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1上转化纳米粒子-柱[5]芳烃自组装聚合物的制备的合成：取50mg上转化纳米粒子(UCNPs)分散到15ml75％乙醇溶剂中，加入10ml含100mg柱[5]芳烃(P5)的水。室温下搅拌5分钟，使UCNPs与P5间发生主客体交换，形成自组装聚合物，8000rpm离心5分钟，收集沉淀。去离子水与乙醇先后洗涤沉淀物3次，去除多余未结合原料，储存粒子(P5-UCNPs)待用。实施例2pH响应型纳米粒子的合成：取50mg上转化纳米粒子(UCNPs)分散到15ml75％乙醇溶剂中，加入10ml含100mg柱[5]芳烃(P5)的水。室温下搅拌5分钟，使UCNPs与P5间发生主客体交换，形成自组装聚合物，8000rpm离心5分钟，收集沉淀。去离子水与乙醇先后洗涤沉淀物3次，去除多余未结合原料，储存于去离子水中(P5-UCNPs)待用。将含有磷酰基团(Py-)的20mg磷酸溶于10ml水中，取上述步骤合成的P5-UCNP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种pH响应纳米粒子，其特征在于，包括位于核心的上转化纳米粒子、修饰在所述纳米粒子表面用于载药的柱芳烃、以及连接于所述柱芳烃上且位于最外层的门控结构，所述门控结构包括具有pH响应能力的磷酰基团。/n

【技术特征摘要】
1.一种pH响应纳米粒子，其特征在于，包括位于核心的上转化纳米粒子、修饰在所述纳米粒子表面用于载药的柱芳烃、以及连接于所述柱芳烃上且位于最外层的门控结构，所述门控结构包括具有pH响应能力的磷酰基团。


2.如权利要求1所述的pH响应纳米粒子，其特征在于，所述pH响应纳米粒子的粒径为20-50nm。


3.如权利要求1所述的pH响应纳米粒子，其特征在于，所述柱芳烃通过主客体交换连接在位于核心的纳米粒子上以利用静电力加载药物，所述柱芳烃具有五边型柱状结构，所述五边型柱状结构的外侧通过配体交换连接磷酰基团作为门控结构。


4.如权利要求1-3中任一项所述pH响应纳米粒子作为响应成骨弱碱性微环境的药物载体的应用。


5.一种成骨弱碱性微环境响应型载药纳米粒子，其特征在于，包括如权利要求1-3中任一项所述pH响应纳米粒子和负载于所述pH响应纳米粒子上的多巴胺。


6.如权利要求5所述的成骨弱碱性微环境响应型载药纳米粒子，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨曦，张宇，马婷，林野，邸萍，葛兮源，
申请(专利权)人：北京大学口腔医学院，
类型：发明
国别省市：北京;11