一种蛋白质包裹铜基纳米晶的药物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种蛋白质包裹铜基纳米晶的药物及其制备方法与应用，属于生物医药技术领域。本发明专利技术中所述药物呈核壳结构，所述核为铜基纳米晶，所述药物的壳层为包裹在铜基纳米晶表面的蛋白质。本发明专利技术所提供的蛋白质包裹铜基纳米晶的药物在制备抗肿瘤药物中的应用。本发明专利技术以简单可控的合成制备工艺解决了传统铜治疗药物的安全靶向递送问题，解决了对肿瘤组织的深部穿透问题。织的深部穿透问题。织的深部穿透问题。

【技术实现步骤摘要】
一种蛋白质包裹铜基纳米晶的药物及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于生物医药
，尤其是指一种蛋白质包裹铜基纳米晶的药物及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]铜是人体必不可少的微量元素，参与各种生物过程如哺乳动物胚胎的发育、红细胞的形成、线粒体的呼吸作用、自由基抑制、结缔组织成熟、铁代谢以及神经系统等，进而调节细胞稳态。在临床研究中，铜离子主要通过口服葡萄糖酸铜或静脉注射氯化铜溶液的方式给药来治疗铜缺乏症。目前，在肿瘤治疗研究中，铜离子对肿瘤的治疗作用主要是依赖其在肿瘤部位催化双氧水发生类芬顿反应，产生羟基自由基。此外，许多螯合铜离子的络合物也具有很高的细胞毒性，能够有效杀伤肿瘤。
[0003]而铜离子半衰期短，易于消除，如果采用铜离子系统给药的方式会增加体内总铜离子水平，缺乏对肿瘤细胞的选择性，造成靶向性差、毒副作用大等问题。纳米药物载体(如聚合物胶束、囊泡等)利用载药纳米粒在肿瘤部位的高通透性和滞留效应，实现药物的靶向递送，可提高药物在肿瘤组织的蓄积、改善肿瘤治疗效果。然而，铜离子由于水溶性好，化学性质活泼，多采用化学偶联或前药修饰等方式实现其在载体中的负载。周等就曾将可溶性铜离子转化为亲脂性油酸铜复合物后再加载到聚乙二醇化脂质体中，有效延长了铜在体内的循环时间，因而协同双硫仑纳米粒后在肝癌模型中显示出良好的抗癌效果，但脂质体对于铜的装载效率并不高。而后吴等也设计了中空介孔二氧化硅纳米粒用于铜离子的输送，但这类载体中硅元素较难降解，生物相容性较差，导致其临床应用受到明显限制。白蛋白载体是一种生物相容性良好的肿瘤靶向递送材料。利用白蛋白作为载体，通过生物矿化的方法制备载铜白蛋白纳米粒，可实现铜离子的有效递送。由于白蛋白能在酸性或碱性溶液中膨胀，而且其表面拥有大量的带电基团和和灵活的分子链段，从而表现出中空纳米笼的构象。因此，可以采用具有空腔结构的单分子白蛋白纳米反应器，通过金属离子与蛋白质结合，然后再经过氧化/还原/沉淀反应，使得金属纳米晶体或团簇成核生长，制备出白蛋白纳米药物。白蛋白作为载体制备的纳米粒具有较好的组织渗透性，可以渗透进入肿瘤深部，并且肿瘤细胞膜表面具有白蛋白的特异性受体，使得药物的摄取增加，摄取后定位在溶酶体，通过溶酶体内的特异性的蛋白水解酶将白蛋白水解，使其包裹的药物释放出来，从而充分发挥效果。
[0004]除了药物载体的发展，研究学者对于不同种类铜基药物本身的探索也历经几代。硫化铜纳米晶最早被发现用于肿瘤的光治疗，由于硫化铜本身的光化学性质，可以将近红外光能转变为热能，致使肿瘤部位局部温度升高(>45℃)，进而诱导肿瘤细胞凋亡或坏死。而根据肿瘤微环境独特的生理特征进行设计，依赖于肿瘤部位较高水平的谷胱甘肽，步文博教授团队设计出二价铜离子与半胱氨酸的自组装复合物，利用GSH可以将Cu
2+
还原为Cu
+
，从而触发Cu
+
介导的类芬顿反应；而根据肿瘤部位微酸性的特点还可以设计出pH响应性的纳米粒，例如陈小元教授团队提出的过氧化铜纳米点，在酸性刺激下能释放出铜离子和过
氧化氢，从而发挥出更加高效的肿瘤杀伤作用。以上这些基础研究都为铜基药物的开发提供了思路。
[0005]利用白蛋白、转铁蛋白、铁蛋白等蛋白质作为载体，依据生物矿化原理，通过金属离子与蛋白质的相互作用，加入沉淀剂等试剂诱导氧化/还原/沉淀等反应，促进含金属的纳米晶体或团簇成核与生长，制备出蛋白质铜基药物纳米晶。蛋白质铜基药物纳米晶具有良好的生物相容性，在体内具有较好的组织渗透性，可在肿瘤组织有效蓄积。而在本领域，亟需解决的是铜基药物纳米晶在肿瘤部位的释药问题，以实现铜离子的靶向递送，提高铜基药物的抗肿瘤效果。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种蛋白质包裹铜基纳米晶的药物及其制备方法与应用。
[0007]一种蛋白质包裹铜基纳米晶的药物，所述药物呈核壳结构，所述核为铜基纳米晶，所述药物的壳层为包裹在铜基纳米晶表面的蛋白质。
[0008]本专利技术采用蛋白质作为分子反应器，首先配制适宜浓度的蛋白水溶液；并进一步引入铜离子通过静电吸附作用与蛋白结合，再加入配体离子与铜离子发生配位沉淀反应，实现铜基无机纳米晶在蛋白质内腔中的可控生长，从而制得载铜蛋白纳米粒。根据加入的配位基团的响应性可以实现整个载铜蛋白纳米晶的响应性释放。本专利技术提供了一种向肿瘤部位递送铜离子的新策略，有效解决了铜离子全身给药所带来的毒副作用等问题，并且相较于其他载体包载的策略，本专利技术能够实现安全高效的递送。同时本专利技术提供的载铜蛋白纳米晶可作肿瘤微环境响应性释药的设计，能够实现对肿瘤更加精准高效的治疗。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，所述蛋白质材料选自人血清白蛋白、牛血清白蛋白、人重组血清白蛋白、人血清转铁蛋白和人重组铁蛋白中的一种或多种。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述蛋白质选自人血清白蛋白、人血清转铁蛋白和人重组铁蛋白中的一种或多种。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述铜基选自氢氧化铜、碱式碳酸铜、过氧化铜和氧化亚铜中的一种或多种。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述蛋白质包裹铜基纳米晶的药物的粒径为2nm～20nm；所述蛋白质包裹铜基纳米晶的药物的水合粒径为10nm～100nm。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述蛋白质与铜基纳米晶的摩尔比为2:1～400:1。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述药物的剂型为注射液或冻干粉。
[0015]一种蛋白质包裹铜基纳米晶的药物的制备方法，包括以下步骤：将蛋白质水溶液与铜离子水溶液混合，在沉淀剂诱导作用下在25～60℃下反应0.5～12h，获得所述蛋白质包裹铜基纳米晶的药物。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述铜离子与沉淀剂的摩尔比为1:0.2
‑
1:5。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，所述蛋白质溶液为水溶液，蛋白质浓度为1～100mg/mL。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，所述铜离子水溶液选自氯化铜水溶液、硫酸铜水溶液、硝酸铜水溶液和乙酸铜水溶液中的一种或几种。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，所述铜离子水溶液浓度为10～100mM。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，所述沉淀剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠或双氧水。
[0021]所述的蛋白质包裹铜基纳米晶的药物在制备抗肿瘤药物中的应用。
[0022]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0023]本专利技术首次采用一步制备方法，成功制备了蛋白质铜基药物纳米晶，制得的纳米晶分散均匀、粒径均一，平均粒径小于10nm；具有良好的肿瘤细胞杀伤作用，IC
50
为0.37mmol/mL。本专利技术首次通过生物矿化反应在白蛋白空腔内制备了可响应性释放铜离子的载铜蛋白纳米晶，氢氧化铜、碱式碳酸铜、过氧化铜和氧化亚铜等纳米晶在肿瘤组织或肿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蛋白质包裹铜基纳米晶的药物，其特征在于，所述药物呈核壳结构，所述核为铜基纳米晶，所述药物的壳层为包裹在铜基纳米晶表面的蛋白质。2.根据权利要求1所述的蛋白质包裹铜基纳米晶的药物，其特征在于，所述蛋白质选自人血清白蛋白、牛血清白蛋白、人重组血清白蛋白、人血清转铁蛋白和人重组铁蛋白中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的蛋白质包裹铜基纳米晶的药物，其特征在于，所述铜基纳米晶选自氢氧化铜、碱式碳酸铜、过氧化铜和氧化亚铜中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的蛋白质包裹铜基纳米晶的药物，其特征在于，所述药物的粒径为2nm～20nm；所述药物的水合粒径为10nm～100nm。5.根据权利要求1所述的蛋白质包裹铜基纳米晶的药物，其特征在于，所述蛋白质与铜基纳米晶的摩尔比为2:1～400:1。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓益斌，陈华兵，张颖，朱洁，柯亨特，李厅，林雪花，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：