一种高效触发肿瘤细胞铁死亡的金属-有机纳米复合物及其构建方法和应用技术

本发明专利技术属药物制剂技术领域，涉及一种高效触发肿瘤细胞铁死亡的金属‑有机纳米复合物及其构建方法和应用。本发明专利技术设计并合成了两亲性配体对膦酰氧基苯基‑2,4‑二硝基苯磺酸酯(PQS)，其可与铁离子配位并在水相中自组装形成纳米粒，同时通过静电吸附作用将阴离子的透明质酸吸附于其表面，制得双响应型铁死亡制剂(HFePQS)。本发明专利技术的HFePQS具有良好的生物相容性和稳定性，可通过靶向递送和主动摄取的方式进入肿瘤细胞，在溶酶体中响应弱酸环境，释放铁离子并促进PQS逃逸进入胞质，生成大量羟基自由基，造成脂质过氧化物蓄积，触发肿瘤细胞发生铁死亡，进而抑制肿瘤进展，延长生存期。

【技术实现步骤摘要】
一种高效触发肿瘤细胞铁死亡的金属-有机纳米复合物及其构建方法和应用
本专利技术属药物制剂
，涉及一种高效触发肿瘤细胞铁死亡的金属-有机纳米复合物及其构建方法；本专利技术将设计并合成的两亲性功能分子对膦酰氧基苯基-2,4-二硝基苯磺酸酯与铁离子于水相中自组装形成纳米粒，同时在其表面通过静电吸附和离子交联作用包裹透明质酸以提高纳米粒稳定性，长循环特性及靶向性，该纳米递送系统可通过主动摄取的方式进入肿瘤细胞，高效驱动Fenton反应，触发肿瘤细胞发生铁死亡，从而达到抑瘤目的。
技术介绍
目前临床治疗实践中，化疗仍是肿瘤患者的首选治疗方案之一。研究显示，多数情况下，化疗药物可通过诱导肿瘤细胞发生caspase依赖的程序性凋亡而发挥抗肿瘤活性；然而，除了毒副作用严重等问题外，肿瘤细胞突变引起的内源性凋亡抑制和上调代偿通路产生的多药耐药使得化疗效果大打折扣。为解决上述问题，研究人员尝试开发非凋亡依赖性的肿瘤治疗方式，以期绕过细胞凋亡耐受，改善癌症治疗，延长患者生存期。铁死亡(Ferroptosis)是一种非凋亡形式的程序性细胞死亡，在此过程中，铁死亡引发剂直接或间接引起细胞内羟基自由基(·OH)蓄积而导致细胞死亡。由于·OH引起的脂质过氧化物(LPO)大量产生会严重地破坏细胞膜的结构和完整性，诱导细胞发生铁死亡可避免肿瘤细胞凋亡抑制和多药耐药；因此，触发肿瘤细胞铁死亡这一策略，可以有效地杀死肿瘤细胞，达到更好的抑瘤效果。目前，基于铁死亡的肿瘤治疗策略主要是设计纳米材料通过增加细胞内亚铁离子的浓度，提高·OH产生的速率和数量，进而引发铁死亡；但是，已报道的铁死亡诱导剂大多存在治疗效率低的问题，往往需要增大给药剂量或联合其他治疗方式提高疗效；因此，亟需设计并构建一种新型的铁死亡引发剂，以达到高效触发铁死亡杀伤肿瘤细胞的目的。由于直接诱发细胞铁死亡的·OH实质上是细胞内亚铁离子依赖的Fenton反应产物，即亚铁离子在酸性环境下(pH＝2-5)催化细胞内ROS(主要为H2O2)产生·OH，因此，选择性触发肿瘤细胞发生铁死亡需满足以下条件：(1)肿瘤细胞内需蓄积足够量的亚铁离子为Fenton反应提供催化剂；(2)Fenton反应需在合适的pH下才能快速发生，因此铁死亡引发剂应该能够创造局部酸环境以保证反应顺利进行；(3)特异性地升高肿瘤细胞内ROS水平为Fenton反应的进行提供充足的原料；(4)满足以上三个条件的前提是所设计的铁死亡引发剂能够在肿瘤部位蓄积并且被肿瘤细胞高效摄取。基于现有技术的现状结合上述分析，本申请的专利技术人拟提供一种高效触发肿瘤细胞铁死亡的金属-有机纳米复合物及其构建方法；以用于高效触发肿瘤细胞发生铁死亡以达到抑瘤目的。
技术实现思路
本专利技术的目的是基于现有技术的现状，提供一种高效触发肿瘤细胞铁死亡的金属-有机纳米复合物及其构建方法；以用于高效触发肿瘤细胞发生铁死亡以达到抑瘤目的。本申请根据氧化还原反应--铁离子与SO2在水相中反应生成亚铁离子和硫酸，将催化能力较弱的铁离子引入递送系统，采用SO2作为还原剂，高效转化铁离子为催化活性强的亚铁离子，同时产生硫酸营造适宜的局部酸环境；为减小对正常细胞的损伤使以上过程选择性地在肿瘤细胞中进行，在递送系统中引入GSH响应基团，使其可以响应肿瘤细胞中高水平的GSH特异性地触发肿瘤细胞铁死亡，因此，本专利技术通过化学合成将ROS刺激剂氢醌与GSH响应型SO2供体(2,4-二硝基苯磺酰基)键合；随后通过进一步的磷酸化修饰得到对膦酰氧基苯基-2,4-二硝基苯磺酸酯(PQS)；最后，两亲性的PQS可与铁离子配位并在水溶液中自组装形成纳米级球形颗粒(FePQS)；为改善生物相容性，稳定性和细胞摄取，将透明质酸通过静电吸附和离子交联作用包裹于正电性的FePQS表面制备得到金属-有机纳米复合物HFePQS；上述纳米递送系统具有良好的生物相容性和长循环特性，可靶向至肿瘤部位，经CD44介导的主动内吞进入细胞，在溶酶体中响应酸性环境，释放铁离子；大量释放的铁离子发生“质子海绵”效应，促使PQS和铁离子从溶酶体逃逸；进入胞浆的PQS响应肿瘤细胞中高水平的GSH，耗竭GSH的同时释放SO2和氢醌，随后SO2还原铁离子为亚铁离子，同时产生硫酸，为Fenton反应创造最适条件；最后协同氢醌引起的ROS升高，Fenton反应快速进行，·OH大量蓄积，触发肿瘤细胞铁死亡，达到抑制肿瘤，延长生存期的目的。本专利技术中，所述的金属-有机纳米复合物，以设计并合成的两亲性分子对膦酰氧基苯基-2,4-二硝基苯磺酸酯(PQS)作为材料，采用纳米沉淀法络合铁离子制备纳米粒(FePQS)；最后通过静电吸附和离子交联作用将阴离子的透明质酸吸附至其表面，达到靶向肿瘤部位，特异性触发肿瘤细胞铁死亡，抑制肿瘤进展的目的。本专利技术中，所述两亲性分子对膦酰氧基苯基-2,4-二硝基苯磺酸酯(PQS)，其结构中既包含还原剂SO2也含有ROS刺激剂氢醌，同时所述二者与GSH响应基团连接，能够保证选择性触发肿瘤细胞铁死亡；所述PQS的合成及重要中间体的结构式，如式I所示，本专利技术中，采用Fenton反应催化活性较弱的铁离子与PQS在水相中自组装制备纳米粒，除了可降低对正常组织的毒性外，铁离子与PQS中磷酸基团和透明质酸中羧基的络合效率高、作用力强，可提高递送系统的载药量和稳定性；本专利技术中，所采用的透明质酸通过静电吸附和离子交联作用包裹于胶束表面，通过结合CD44靶向至肿瘤细胞，进而触发铁死亡、抑制肿瘤进展。本专利技术中，所采用的细胞为小鼠的胰腺癌细胞KPC、鼠源成纤维细胞NIH3T3均为本领域所公认且市购获得。本专利技术中，所采用的小鼠为雄性C57BL/6小鼠为本领域所公认且市购获得。本专利技术提供了金属-有机纳米复合物的制备方法，以及相关的制剂表征、体内靶向性评价及药效学评价。本专利技术通过共聚焦和流式细胞术证明了所述金属-有机纳米复合物能够有效地刺激肿瘤细胞生成大量·OH，并以铁依赖的方式诱导肿瘤细胞死亡。本专利技术通过体内分布实验和组织冷冻切片的免疫荧光实验证明了所述金属-有机纳米复合物成功杀伤肿瘤细胞，并延长小鼠生存期；具有良好的体内用药安全性。本专利技术中，所述金属-有机纳米复合物中，除了能够升高肿瘤细胞内ROS外，结构中还包含GSH响应型SO2前药，释放后SO2可将铁离子还原为Fenton反应的催化剂亚铁离子，同时在局部产生强酸H2SO4，提供发生Fenton反应的最适条件。本专利技术中，所述金属-有机纳米复合物的纳米粒同时具备酸和GSH响应功能，在所述纳米粒的不同递送阶段可响应不同物理化学刺激，从而达到选择性高效触发肿瘤细胞发生铁死亡。本专利技术中，所述金属-有机纳米复合物，在被肿瘤细胞摄取进入溶酶体后，所述纳米粒可响应弱酸环境，释放大量铁离子，引发“质子海绵”效应，促进制剂组分溶酶体逃逸，进入胞质发挥作用。本专利技术中，当制剂组分PQS进入胞质后，可特异性的响应肿瘤细胞质中高浓度的GSH，此过程除增加制剂触发肿瘤细胞铁死亡的选择性外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效触发肿瘤细胞铁死亡的金属-有机纳米复合物，其特征在于，以两亲性分子对膦酰氧基苯基-2,4-二硝基苯磺酸酯(PQS)为材料，采用纳米沉淀法络合铁离子制备纳米粒FePQS；通过静电吸附和离子交联作用吸附阴离子的透明质酸至其表面，制得金属-有机纳米复合物(HFePQS)。/n

【技术特征摘要】
1.一种高效触发肿瘤细胞铁死亡的金属-有机纳米复合物，其特征在于，以两亲性分子对膦酰氧基苯基-2,4-二硝基苯磺酸酯(PQS)为材料，采用纳米沉淀法络合铁离子制备纳米粒FePQS；通过静电吸附和离子交联作用吸附阴离子的透明质酸至其表面，制得金属-有机纳米复合物(HFePQS)。


2.按权利要求1所述的高效触发肿瘤细胞铁死亡的金属-有机纳米复合物，其特征在于，所述两亲性分子对膦酰氧基苯基-2,4-二硝基苯磺酸酯(PQS)，其结构中包含还原剂SO2和ROS刺激剂氢醌，所述二者与GSH响应基团连接。


3.按权利要求1或2所述的高效触发肿瘤细胞铁死亡的金属-有机纳米复合物，其特征在于，所述两亲性分子对膦酰氧基苯基-2,4-二硝基苯磺酸酯及其重要中间体的结构式如式I所示，





4.按权利要求1所述的高效触发肿瘤...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈钧，陈雨，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31