一种GSH/H2O2双响应性的两性离子罗丹明-喜树碱纳米前药应用于癌症化疗制造技术

本发明专利技术提供了式(Ⅰ)所示的化合物在水溶液中自组装，自行表现出纳米级特性，该氧化还原刺激响应型两性离子纳米前药的制备方法及应用。所述纳米前药具有被动靶向性、优异的肿瘤抑制效果和安全性高的优势，在癌症和皮肤病的诊断和治疗方面具有广阔前景。诊断和治疗方面具有广阔前景。诊断和治疗方面具有广阔前景。

【技术实现步骤摘要】
一种GSH/H2O2双响应性的两性离子罗丹明
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喜树碱纳米前药应用于癌症化疗


[0001]本专利技术涉及一种新型的两性离子荧光探针与抗肿瘤药物相连制备的两性离子的前药化合 物及其应用，具体通过二硫键连接两性离子罗丹明(RhB)和喜树碱(CPT)，构建了一种肿 瘤异质性激活前药物，该药物可基于其两亲结构在水中自组装成稳定的纳米前药，属于化学 制药领域。

技术介绍

[0002]近年来，癌症的发病率呈上升趋势，对人们的生命健康有着重大威胁。现有的治疗技术 手术治疗、化疗和放疗方法都有一定局限性需要进一步改进。如常规化疗存在生物利用度差、 非特异性选择性导致肿瘤部位药物积累低等局限性。为了精确诊断和治疗癌症，基于荧光探 针的前药物应用于治疗癌症逐渐走进人们的视野，这是一种具有临床应用前景的癌症治疗方 法。荧光可追踪的前药物可视化活细胞和整个动物，具有微创、时空可控性和高分辨率成像 的优势，大大降低了患者的痛苦。
[0003]在针对实体肿瘤治疗中，EPR效应被认为是肿瘤靶向化疗的里程碑式原理。通过纳米技 术将小分子药物包裹在纳米载体内，制备出纳米级别的药物，再通过EPR效应选择性的穿过 肿瘤组织细胞间隙并在肿瘤部位富集，从而发挥出抗肿瘤疗效。另外，肿瘤微环境和正常细 胞相比存在很大的区别，比如pH值低，炎症反应性，酶表达异常，不仅如此，肿瘤细胞在 许多方面还具有异质性。目前的前药分子大多都是亲水荧光团与疏水药物分子偶联，它们在 血液循环中会发生复杂的反应，例如去蛋白结合或者受pH影响，导致成像不稳定。设计两 性离子荧光探针的前药用来实现低血清结合和低非特异性组织保留。
[0004]两性离子特征和响应性连接键是构建强效前药的重要途径，因此，研究具有刺激反应性 的两性离子前药物用于精准治疗癌症具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术就是针对现有技术中存在的问题，提供了一类新型两性的肿瘤异质性激活前药化 合物及其在化疗中的应用。该两性离子前药化合物在水中能够自组装成稳定的纳米结构，减 小和蛋白等相互作用，从而不影响荧光成像，并且能够实现对正常组织较小的毒性和良好的 代谢能力，可以应用于体内癌症诊断治疗。
[0006]据此，本专利技术一方面提供一种由具有式(I)所示结构的化合物，将两性离子荧光探针 和抗肿瘤药物通过二硫键连接，设计了一种氧化还原刺激响应型纳米前药物。
[0007][0008]由于肿瘤(特别是实体瘤)组织的血管丰富，并缺失淋巴回流系统，会造成本专利技术所述 的纳米前药在肿瘤位置被动高渗透性和滞留性。这种纳米结构在实体瘤组织的高通透效应和 滞留效应被称为EPR效应(enhanced permeability and retention effect)。这种被动靶向肿瘤的 能力，可以自组装形成稳定的纳米粒子，实现被动靶向肿瘤。
[0009]本专利技术提供了式(I)所示化合物将两性离子荧光探针与抗肿瘤药物相连制备出前药化 合物可以同时具有诊断和治疗双重作用，有利于我们对药物的释放进行实时监测，观察药物 在体内的分布情况。是一种对氧化还原敏感的纳米前药，可以有效应用于肿瘤的诊断治疗， 具备极大的市场价值和广阔的经济前景。
附图说明：
[0010]图1本专利技术纳米前药化合物I的合成路线；
[0011]图2不同浓度的化合物I在水溶液中的紫外吸收光谱图；
[0012]图3不同浓度的化合物I在水溶液中的荧光发射光谱图；
[0013]图4化合物I与GSH反应后的质谱图；
[0014]图5化合物I与H2O2反应后的质谱图；
[0015]图6不同浓度GSH和H2O2存在下化合物I的药物释放(P<0.05)；
[0016]图7 HeLa细胞与化合物I培育不同时间的共聚焦图像；
[0017]图8化合物I与HeLa细胞培育不同时间后的细胞毒性；
[0018]图9小鼠内脏在不同时间点的荧光成像图；
[0019]图10小鼠治疗20天后的图片；
[0020]图11不同组小鼠治疗后主要器官和肿瘤的H&E染色；
[0021]图12小鼠静脉注射化合物I和游离CPT后的药代动力学研究(P<0.05)。
具体实施方式：
[0022]本专利技术的方法与技术通常依据本领域已知的传统方法进行，除非另有说明。与本文中描 述的生物学、药理学、及医学与医药化学相关的命名法，及实验方法与技术是本领域已知且 常用的。化学合成法、化学分析法、医药制法、调配法与传送法，及检测或测试法均采用标 准技术。
[0023]除非另有说明，否则本文中所使用的科学与技术术语应具有那些本领域普通技术人员通 常理解的含义。
[0024]本专利技术的化合物的实例如下述化合物I：
化，洗脱剂依次为纯二氯甲烷，二氯甲烷/甲醇(体积比200:1至80:1)，最终得到产物 CPT
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SS
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COOH，为淡黄色固体(400mg，产率为60％)。
[0032]1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):8.40(s,1H),8.23(d,J＝8.4Hz,1H),7.93(d,J＝8.4 Hz,1H),7.82(t,1H),7.66(t,1H),7.37(s,1H),5.74(m,2H),5.31(s,2H),3.61(s,2H),3.54(s, 2H),2.12(m,2H),0.93(t,3H)。
[0033]不同浓度的化合物I在水溶液中的紫外吸收光谱图及荧光发射光谱图分别如图2和图 3所示。
[0034]本专利技术化合物I与GSH和H2O2的响应性
[0035]将5μM的化合物I与1mM GSH在37℃的震荡环境下反应6小时，然后用基质辅 助激光解吸电离飞行时间质谱对溶液进行分析(图4)。1095.19处为化合物I的质荷比， 980.034为谷胱甘肽裂解二硫键并和探针结合后的质荷比，675.083为谷胱甘肽结合荧光探针 分子再次被还原断裂露出带有硫醇的探针的质荷比，613.179为两分子谷胱甘肽自身结合的质 荷比。将5μM的化合物I与1mM H2O2在37℃的震荡环境下反应6小时，然后用基质 辅助激光解吸电离飞行时间质谱对溶液进行分析(图5)。1095.19，1117.298，1133.285处分 别为化合物I及其加钠加钾后的质荷比，1111.303为被H2O2氧化后生成的新的分子。
[0036]药物释放实验
[0037]分别选取0mM、1mM和10mM的GSH和H2O2与化合物I在37℃的震荡环境下 孵育，然后在不同的时间段，利用高效液相色谱测量所释放的药物吸收峰，从而进一步计算 出药物释放速率(图6)。
[0038]10mM的GSH和H2O2与化合物I孵育后药物的释放速率非常快，2个小时就达到甚 至超过了40％，在第12小时，GSH组药物释放达到了90％，H2O2组也接近于80％左右， 不添加GSH和H2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种由具有式(Ⅰ)所示结构的化合物，将两性离子荧光探针和抗肿瘤药物通...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春锋，黄斯玮，周现锋，翟蔓瑜，王禺昆，李凯旋，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：