胆固醇修饰的酸敏感PEG化磁性脂质纳米颗粒及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开胆固醇修饰的酸敏感PEG化磁性脂质纳米颗粒及其制备方法和应用，纳米颗粒以磁性锌铁氧体纳米颗粒为内部磁核，以DSPE

【技术实现步骤摘要】
胆固醇修饰的酸敏感PEG化磁性脂质纳米颗粒及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于生物医学纳米
，具体涉及胆固醇修饰的酸敏感PEG化磁性脂质纳米颗粒及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]在诸多磁性纳米材料中，主要成分含钴、镍、铁的磁性纳米材料是目前研究的热点。但在生物医学领域，钴和镍的生物毒性限制了其应用范围，而磁性铁氧体纳米颗粒由于其良好的生物相容性，在医学诊疗方面发挥了重要的作用。磁性铁氧体纳米颗粒已经被广泛应用于磁共振成像(MRI)为基础的多模态成像、磁感应热疗(TMH)、药物靶向递送、生物传感器、细胞标记与分离等领域。调控铁氧体磁性纳米颗粒的磁学性能通常采用在颗粒中掺杂金属离子的方法来实现。掺杂锌的铁氧体(Zn
x
Fe1‑
x
)Fe2O4磁性纳米颗粒(MNPs)与传统的Fe3O4纳米颗粒相比具有更好的磁感应升温能力、更强的磁性及更高的磁共振弛豫率，因此在磁共振成像(MRI)及磁感应热疗(TMH)等生物医学领域应用方面具有更大的潜力。
[0003]磁共振成像(MRI)因其能够对生物体内进行高分辨率、非侵入性检测，是目前最具优势的肿瘤早期诊断技术。超顺磁的铁氧体纳米颗粒是临床常用的MRI造影剂，其进入体内后，通过肿瘤组织增强的高通透性和滞留(EPR)效应或材料表面配体与细胞表面受体特异性结合，实现对肿瘤的靶向积累。施加交变磁场，超顺磁的铁氧体纳米颗粒在交变磁场下被磁化，产生非均匀性的局部磁场，与周围生物溶液中的水分子中氢质子发生偶极作用，水分子发生自旋相位弥散，缩短了组织的T2弛豫时间，因此铁氧体纳米颗粒在T2/T2*成像中所在的区域信号降低，图像呈暗场，与周围环境的磁共振信号差异增大，从而实现正常组织与病变组织的成像差异检测。
[0004]活体光学成像可实时、连续进行活体检测，且无辐射损伤，是良好的医学诊断手段，包括生物发光成像及荧光成像两种技术。目前生物发光成像主要用于小动物基础研究，因其需要利用病毒载体将荧光素酶报告基因转导入细胞，操作繁琐，临床应用受限。荧光成像即采用荧光染料或荧光材料进行标记后活体成像，操作简便，应用范围较广。荧光在近红外光(发射波长为650～1000nm)范围内被水、血红蛋白等吸收最少，光散射和自发荧光最弱，在体内穿透深度高，因此可用于活体深部组织成像。随着吲哚菁绿(ICG)等近红外荧光成像材料获得美国FDA批准临床使用，且相关设备的开发利用，使近红外荧光成像技术成为肿瘤早期诊断临床应用的热门，以纳米颗粒为载体的近红外荧光还具有光热转换效应、类似金属和无机半导体的光学特性，引起医疗界广泛关注。
[0005]磁感应热疗(TMH)的概念于1957年由Gilchrist等人首次提出，该技术融合了生物技术、新材料、生理学、病理学等多种学科，在几十年的发展中，一直向临床应用目标靠近，TMH的原理是：磁性铁氧体纳米颗粒在外加交变磁场作用下，磁自旋弛豫，产生热效应，造成局部温度升高，导致肿瘤细胞内细胞膜、核膜、线粒体膜、溶酶体膜等结构的破坏，使肿瘤细胞死亡，进而控制肿瘤的扩增。目前基于磁性纳米颗粒水溶液瘤内注射的磁感应热疗已经
进入临床应用，但是基于静脉注射并靶向肿瘤的磁感应热疗还需要克服瘤内磁性纳米颗粒累积量不足的问题。
[0006]磁性铁氧体纳米颗粒具有较大的比表面积及表面能，因此易被氧化，易被强酸强碱腐蚀，自身磁偶相互作用极易造成团聚，且负载率低，极大限制了其应用范围。为了增加其稳定性，并赋予其特定功能，通常在磁性纳米颗粒表面进行修饰，其基本原理是利用表面活性剂与纳米颗粒发生化学或物理作用，来改变纳米颗粒表面的化学结构或带电性质。为延长磁性纳米颗粒在血液中的循环时间，增加肿瘤富集效率，通常需要最大程度降低调理作用，实现这一目的最常用的方法便是在纳米颗粒表面修饰聚乙二醇(PEG)，然而PEG受修饰程度的影响通常呈现“刷状”及“蘑菇状”两种构象，不同的构象对调理素的吸附有着不同的作用。当表面修饰密度较小时，颗粒表面PEG分子间距较大，PEG链自身卷曲，发生“刷状”形态向“蘑菇状”形态过渡的构象变化，这时PEG分子可激活补体，诱导吞噬细胞清除；当表面修饰密度逐渐增大时，颗粒表面的PEG分子间距变小，PEG链之间的空间位阻效应阻碍了PEG的“刷状
‑
蘑菇状”构象变化，这时所修饰的PEG分子链依然会保持“刷状”状态，可有效屏蔽调理素蛋白的结合，避免纳米颗粒被网状内皮系统清除；但当表面修饰密度进一步增大至一定程度时，由于PEG具有表面活性剂性质，反而会裂解脂质层。因此，对DSPE
‑
PEG修饰程度的调控是制备稳定性优异的磁性纳米颗粒的首要前提。
[0007]磁性脂质体是一种新型的药物靶向系统，即磁性纳米颗粒被磷脂双层包围，当其进入体内后，在外界磁场的诱导下可在体内定向移动实现药物靶向富集。脂质体的特性与功能类似细胞膜，无毒、无免疫原型，在一定程度上能降低纳米颗粒的毒性，增加其生物相容性，使其同时具有脂质体被动靶向和磁靶向给药的优点，极大提高了其在生物医药领域的应用范围。按照功能划分，新型磁性脂质体主要分为长循环磁性脂质体、温敏性磁性脂质体、pH敏感性磁性脂质体等。
[0008]长循环磁性脂质体通常采用含有亲水性链段PEG分子的磷脂包覆纳米颗粒，未被修饰的纳米颗粒进入人体后很快便会被血液中调理素蛋白吸附，进而被免疫系统中吞噬细胞清除，无法到达病变部位实现医学应用。利用磷脂PEG进行表面修饰可有效延长纳米颗粒在血液中的循环时间，原因如下：第一，PEG在纳米颗粒表面形成的亲水层所产生的空间位阻可有效抑制调理素蛋白吸附；第二，磷脂PEG改变了纳米颗粒的表面弹性，柔性表面在一定程度上能抑制细胞膜弯曲，使细胞吞噬困难。
[0009]生理状态下，人体正常组织pH值约7.2～7.4之间，而肿瘤组织pH值约为6.5～6.9之间，利用肿瘤组织微环境存在酸化的特点，可设计pH敏感性磁性脂质体。pH敏感性元素包括对pH敏感的化学键，以及对pH敏感的静电作用，其中常见的酸敏性化学键主要有腙键、苯亚胺键、咪唑环、缩醛键、硼酸键等。pH敏感性磁性脂质体的设计原理是当酸敏性化学键暴露于肿瘤微酸环境时发生断裂，亲疏水作用失衡引起外层胶束破裂，疏水药物得以释放。

技术实现思路

[0010]专利技术目的：针对上述情况，以及目前肿瘤磁感应热疗研究中面临的磁介质肝脾截留、肿瘤部位富集量不足、磁介质易从肿瘤部位泄露等问题，本专利技术通过加入卵磷脂调控纳米颗粒表面PEG的位阻对纳米材料的稳定性的影响，提高了纳米颗粒的亲水性与血液循环时间。同时利用PEG化磷脂末端的氨基与PEG(mPEG2000
‑
CHO)末端醛基结合形成酸敏键，一
方面该结构使得疏水的胆固醇基团被亲水的PEG分子覆盖，进一步增加了纳米颗粒整体的亲水性和稳定性，提高了体内长循环时间；另一方面，酸敏健可以在纳米颗粒循环到肿瘤组织时，在微酸性的肿瘤微环境中断裂，暴露出其中的胆固醇基团，该基团与细胞有较强的亲和力，可使磁性纳米颗粒锚定在细胞膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种胆固醇修饰的酸敏感PEG化磁性脂质纳米颗粒，其特征在于，所述纳米颗粒以磁性锌铁氧体纳米颗粒为内部磁核，以DSPE
‑
PEG
‑
CLS、DSPE
‑
PEG
‑
NH2、蛋黄卵磷脂E80及席夫碱酸敏键修饰的PEG为外壳。2.根据权利要求1所述的胆固醇修饰的酸敏感PEG化磁性脂质纳米颗粒，其特征在于，所述磁性锌铁氧体纳米颗粒粒径为10~34nm，所述DSPE
‑
PEG
‑
CLS、DSPE
‑
PEG
‑
NH2中PEG的分子量为2000~5000， 所述DSPE
‑
PEG
‑
CLS、DSPE
‑
PEG
‑
NH2质量比为15:0~15:3。3.一种偶联ICG荧光染料的酸敏感PEG化磁性脂质纳米颗粒，其特征在于，所述偶联ICG荧光染料的酸敏感PEG化磁性脂质纳米颗粒将权利要求1或2所述的纳米颗粒与ICG荧光染料偶联即得。4.权利要求1或2所述的胆固醇修饰的酸敏感PEG化磁性脂质纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）制备油酸修饰的锌铁氧体磁性纳米颗粒即MNPs@OA：在三颈烧瓶中加入乙酰丙酮铁、乙酰丙酮锌、二苄醚、油酸和油胺，在恒定氮气2~10 MPa气压下，设置程序控温装置以2.5~3.5℃/min的加热速率从25℃升温至100℃，达到100℃后打开瓶塞；待温度达到210~220℃时维持45~90min，此时反应溶液由红棕色变为光亮的黑色；继续以相同的加热速率升温，并维持30~60min使纳米颗粒充分熟化，整个反应过程始终保持冷凝回流状态；反应结束后，移去加热装置，溶液自然冷却至室温后倒入烧杯中，加入无水乙醇，放于磁铁上静置，待产物沉淀后磁分离，重复上述洗涤3~5次，以去除溶液中残留的油酸、油胺；加入适量三氯甲烷，超声溶解后保存待用；2）制备混合磷脂修饰的锌铁氧体磁性纳米颗粒MNPs@CLS：称取DSPE
‑
PEG
‑
NH2、DSPE
‑
PEG
‑
CLS、E80，加入去...

【专利技术属性】
技术研发人员：马明，赵阳，万豪，谢俊，张宇，王建国，
申请(专利权)人：徐州淮海生命科学产业研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：