生物纳米磁性靶向抗癌药物及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种生物纳米磁性靶向抗癌药物，由生物纳米磁小体与抗癌化学药物偶联而成，生物纳米磁小体是趋磁细菌细胞内形成的纳米磁性颗粒，粒径３５－１２０ｎｍ，主要成分为Ｆｅ↓［３］Ｏ↓［４］或Ｆｅ↓［３］Ｓ↓［４］，单个磁颗粒有脂膜包被，偶联的抗癌化学药物包含化疗药物、核酸类药物、放射性核素或抗体药物。本发明专利技术还提供了该生物纳米磁性靶向抗癌药物的制备方法，包括通过物理吸附偶联或根据生物纳米磁小体脂膜及抗癌药物含有的活性官能团，选择适当的偶联剂通过化学反应使二者偶联。生物纳米磁小体具有优越的生物相溶性，毒副作用小，不易聚集，抗癌药物与其偶联后在外加磁场作用下可准确地运送到病灶部位，减少药物与正常组织的接触，实现对肿瘤局部靶向定位治疗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生物纳米磁性靶向抗癌药物，是以生物纳米磁小体为载体的一种磁靶向药物。
技术介绍
目前，癌症是人类死亡率居首位的顽症，至今，癌症治疗仍大多采用传统的全身化疗法，由于化学药物在患者全身分布，对患者正常组织细胞产生毒害，临床使用中存在许多副作用，例如脱发，脊髓毒性，肝、肾功能衰竭等，造成不良反应，致使癌症患者痛苦不堪，很多患者最终并非死于癌症本身，而是死于化疗引起的副作用。为了提高肿瘤化疗效果，减轻药物对正常组织的毒副作用，近几十年来，以局部靶向定位治疗为目的的各种新型药物投递系统成为研究热点。其中磁靶向治疗在癌症局部靶向定位治疗中展现出巨大的应用前景，有望逐步代替全身化疗，成为一种高效、安全的癌症治疗方法。磁靶向治疗是以纳米磁性粒子为药物载体，利用磁粒特殊的超顺磁性能，在外磁场推动下，使药物具有准确的主动靶向性，药物对细胞膜和血脑屏障强大的穿透力，直接作用于肿瘤细胞，从而提高药物的疗效，并有效地降低对对正常细胞的毒副作用。目前，磁靶向治疗的研究主要集中于人工合成铁氧体磁性纳米载药体系和磁性液体材料的制备以及其相关技术对恶性肿瘤的早期诊断和治疗。研究表明，人工合成的磁性纳米颗粒能与多种抗癌药物连接，具有较强的靶向定位功能，并成功应用于一些癌症的早期诊断和治疗。然而，目前由于技术原因，人工合成的磁颗粒粒形差异大，大小不均匀，粒度分布范围宽，达到纳米级颗粒的比例只占小部分；此外，还由于无机非金属纳米颗粒表面电荷密度偏低，易聚集，难降解的原因，导致药物装载量低，不稳定，毒性较大，使应用范围受到局限。生物纳米磁小体又称细菌纳米磁小体(magnetosome)，是最近十几年才发现的一种新型的纳米生物磁体，它是在具有趋磁性的革兰氏阴性细菌一趋磁细菌(magnetotactic bacteria)细胞内形成的纳米磁性颗粒，磁粒大小在35-120nm范围内，在永久的单磁畴晶尺寸范围之内，主要成分为Fe3O4或Fe3S4，每个磁颗粒表面由嵌合蛋白质的磷脂双分子脂膜包被，分离纯化后的细菌纳米磁小体在溶液中分散性好，稳定性高。目前，经固定化酶载体，免疫检测、基因转移，DNA、RNA的分离和标记等方面的研究结果表明，细菌纳米磁小体固定化酶量大(可达人工合成磁性纳米颗粒的100倍)，抗体连接量大，免疫检测灵敏度高，DNA吸附量大，应用前景非常广阔。但是由于趋磁细菌对营养的要求苛刻，以及具有微好氧、厌氧等特性，其培养水平一直很低，难以获得足够量高纯度磁小体提供相关实验使用，迄今为止，尚未见采用生物纳米磁小体进行载药方面研究的报道。最近，中国农业大学已建立了大量培养趋磁螺菌(M.gryphiswaldense)MSR-1的方法，已摸索出简便的磁小体回收及纯化的技术路线，通过破碎趋磁细菌细胞，提取并纯化趋磁细菌细胞内合成的纳米磁颗粒，并获得了国家专利(专利号02125920.8，03153488.0)。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对靶向治疗肿瘤的需求，解决目前人工合成纳米磁性药物载体普遍存在的载药量低、稳定性差、毒性高和靶向性不强等问题，利用生物纳米磁小体这一纳米级、晶型稳定的自然资源为药物载体，制备出一种具有适当的粒径与粒形，高载药量和药物包封率，生物相溶性好，易降解，毒性低，稳定性高的具有抗癌功能的纳米磁性靶向药物及生物纳米磁小体载药方法。本专利技术生物纳米磁性靶向抗癌药物由生物纳米磁小体与抗癌药物通过物理吸附或化学偶联剂偶联而成，所说的生物纳米磁小体是趋磁细菌细胞内形成的纳米磁性颗粒，粒径35-120nm，主要成分为Fe3O4或Fe3S4，单个磁颗粒有脂膜包被，所说的抗癌化学药物包含化疗药物、抗体药物、核酸类药物、放射性核素。常用的化疗药物如阿霉素、表阿霉素、柔红霉素、依达比星、吡柔比星、丝裂霉素、平阳霉素、培洛霉素、伊力替康、紫杉醇等；常用的核酸类药物如阿糖胞苷、甲氨蝶呤、羟基脲、6-羟基嘌呤等；常用的放射性核素如99mTc、131I、123I、111In等)；常用的抗体药物如Herceptin(赫塞汀)、Rituxan(利妥昔单抗)、美妥昔单抗、Zevalin、Bexxar、Edrecolomab、muromonab、Trastuzumab、Alemtuzumab等，包括抗IgG1、抗CEA、抗CD3、抗CD33、抗CD52、抗CD20、抗ERBB2、抗IGE Fc、抗EpCAM等多种类型。本专利技术生物纳米磁性靶向抗癌药物可分别由以下方法制备一.物理吸附法步骤如下将抗癌化学药物、生物纳米磁小体的纯水或缓冲溶液混合，搅拌或间断地脉冲超声下反应；用磁铁吸出磁小体，用纯水或磷酸缓冲溶液洗涤数次，再用磁铁吸出磁小体，得产品。本法通过物理吸附的方法将抗癌药物吸附在磁小体的表面，适用于几乎所有的抗癌化学药物。二.化学偶联法生物纳米磁小体外包被的脂膜由嵌合蛋白质的磷脂双分子层组成，其生化性质和功能与细胞膜一致。目前已有三种趋磁细菌菌株合成的磁小体脂膜组分被证实Magnetospirillum.Magnetotacticum MS-1的磁小体的包膜脂类包括三个部分中性脂类及游离脂肪酸、糖脂及硫脂、磷酸脂，它们在总脂中所占重量百分比分别为8％、30％、62％，其中磷酸脂的主要成分是磷脂酰丝氨酸和磷脂酰乙醇胺；M.magneticum AMB-1的磁小体包膜的磷脂双分子层含有98％的脂类和2％其他组分的复合物，每毫克磁小体含有31.79微克的脂肪酸，其中棕榈油酸与油酸占90％，磷脂占总脂类的58％，磷脂酰乙醇胺则占磷脂的50％。对M.gryphiswaldense MSR-1的磁小体包膜的生化分析表明，其含有的磷脂和脂肪酸与亚细胞器外膜上的类似，都大量存在磷脂酰乙醇胺和磷脂酰甘油。本专利技术充分利用生物纳米磁小体表面脂膜的上述组分以及其中丰富的氨基、邻二醇、羧基等活性基团，采用不同的连接方法和特定的偶联剂，针对不同的化学基团与各种抗癌药物进行连接，制备生物纳米磁性靶向抗癌药物。本专利技术采用的化学偶联方法有以下几种1、直接偶联法实现氨基与氨基的连接由于磁小体外包被的脂膜中含有重要组分为磷脂酰乙醇胺，带有大量的伯氨基，另一方面，常见的抗癌药物几乎均含氨基，如阿霉素、表阿霉素、柔红霉素、依达比星、吡柔比星等化疗药物及阿糖胞苷、甲氨蝶呤、羟基脲、6-羟基嘌呤等)等核酸药物，化学式中均含有一个氨基；而丝裂霉素、平阳霉素、培洛霉素等化疗药物以及Herceptin(赫塞汀)、Rituxan(利妥昔单抗)、美妥昔单抗、Zevalin、Bexxar、Edrecolomab、muromonab、Trastuzumab、Alemtuzumab等抗体药物、蛋白或抗体标记的放射性核素等药物则含有多个氨基。本专利技术根据这一特点，选用特定的偶联剂与氨基连接，实现纳米生物磁小体脂膜与化学药物的偶联。偶联方法如下原料抗癌药物及生物纳米磁小体脂膜分别含有氨基，采用偶联剂，所说的偶联剂是含有如下至少两个相同或不相同基团的化合物醛基、羧基/酸酐、N-琥珀酰亚胺酯基、N-琥珀酰亚胺磺酸钠酯基或碳化二亚胺酯基；其中含N-琥珀酰亚胺酯基、N-琥珀酰亚胺磺酸钠酯基或碳化二亚胺酯基的偶联剂也可由含羧基的试剂与N-羟基丁二酰亚胺、N-羟基丁二酰亚胺磺酸钠或1-乙基-3-(3-二甲氨本文档来自技高网...

【技术保护点】
生物纳米磁性靶向抗癌药物，其特征是由生物纳米磁小体与抗癌药物通过物理吸附或化学偶联剂偶联而成，所说的生物纳米磁小体是趋磁细菌细胞内形成的纳米磁性颗粒，粒径３５－１２０ｎｍ，主要成分为Ｆｅ↓［３］Ｏ↓［４］或Ｆｅ↓［３］Ｓ↓［４］，单个磁颗粒有脂膜包被，所说的抗癌药物包含化疗药物、核酸类药物、放射性核素或抗体药物。

【技术特征摘要】
1.生物纳米磁性靶向抗癌药物，其特征是由生物纳米磁小体与抗癌药物通过物理吸附或化学偶联剂偶联而成，所说的生物纳米磁小体是趋磁细菌细胞内形成的纳米磁性颗粒，粒径35-120nm，主要成分为Fe3O4或Fe3S4，单个磁颗粒有脂膜包被，所说的抗癌药物包含化疗药物、核酸类药物、放射性核素或抗体药物。2.一种权利要求1的生物纳米磁性靶向抗癌药物的制备方法，其特征是将抗癌化学药物和生物纳米磁小体在纯水或磷酸缓冲溶液中混合，搅拌或脉冲超声下进行物理吸附；用磁铁吸出磁小体，洗涤，得产品。3.一种权利要求1的生物纳米磁性靶向抗癌药物的制备方法，其特征是原料抗癌药物及生物纳米磁小体分别含有氨基，采用偶联剂与生物纳米磁小体及抗癌药物反应，使磁小体及抗癌药物所含的氨基与偶联剂连接；磁小体、抗癌药物及偶联剂三者同时反应，一步偶联得产品，或将该偶联剂先与生物纳米磁小体反应，然后再与抗癌药物反应，分步偶联得产品；所说的偶联剂是含有如下至少两个相同或不相同基团的化合物醛基、羧基/酸酐、N-琥珀酰亚胺酯基、N-琥珀酰亚胺磺酸钠酯基或碳化二亚胺酯基。4.根据权利要求3所述的生物纳米磁性靶向抗癌药物的制备方法，其特征是所说的偶联剂先与生物纳米磁小体及聚氨基酸、聚乙二醇或聚糖类聚合物一步或分步反应，使生物纳米磁小体先与聚合物连接，再将连接了聚合物的生物纳米磁小体与N-羟基丁二酰亚胺或1-乙基-3-(3-二甲氨正丙基)碳化二亚胺反应，使聚合物上的羧基转化为N-琥珀酰亚胺酯基或碳化二亚胺酯基，然后与原料抗癌药物反应，得产品。5.一种权利要求1的生物纳米磁性靶向抗癌药物的制备方法，原料抗癌药物含有氨基，生物纳米磁小体含有邻二醇基团，其特征是用氧化剂高碘酸钠或高碘酸钾与生物纳米磁小体反应，将生物纳米磁小体表面脂膜分子中的邻二醇结构氧化为醛基，然后与抗癌药物反应，得产品。6.一种权利要求1的生物纳米磁性靶向抗癌药物的制备方法，原料抗癌药物和生物纳米磁小体中的一方含有羧基，另一方含有氨基，其特征是以N-羟基丁二酰亚胺或1-乙基-3-(3-二甲氨正丙基)碳化二...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭琳，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]