本发明专利技术公开了一种诱导铁死亡的铁螯合物纳米颗粒及其制备和应用。该铁螯合物纳米颗粒是生物可降解的脂质递送系统，包括含三价铁离子的铁螯合物内核、磷脂双分子层外壳和包载于磷脂双分子层之间的铁死亡引发剂。该纳米颗粒经静脉给药后，可以定向分布至肿瘤组织或其他靶部位，在溶酶体偏酸性环境中缓慢降解，释放出铁死亡引发剂、铁离子和鞣酸，通过自循环的方式产生活性氧增强铁死亡效应，从而发挥抗肿瘤作用。此外，该纳米颗粒具备良好的光热效应，对铁死亡有促进作用，同时具备T1MRI成像功能，可对肿瘤起到示踪作用。可对肿瘤起到示踪作用。可对肿瘤起到示踪作用。
【技术实现步骤摘要】
一种诱导铁死亡的铁螯合物纳米颗粒及其制备和应用
[0001]本专利技术涉及一种用于肿瘤治疗的能够诱导铁死亡的铁螯合物纳米颗粒(Ferroptosis
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triggering Iron
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chelating Nanoparticle,FIN)及其制备方法，属于纳米制剂领域。
技术介绍
[0002]化疗最常见的治疗癌症方法之一，目前临床上绝大多数的化疗药物都是通过直接作用和干扰与凋亡相关蛋白，激活细胞凋亡通路来抑制肿瘤细胞的生长。但在临床实践中，靶蛋白经常发生突变，导致凋亡诱导剂产生多重耐药。此外，在许多情况下，凋亡治疗引起恶性肿瘤过度表达某些蛋白抑制分子或激活新的信号通路来对抗凋亡诱导剂的抗肿瘤作用。因此，迫切需要开发一些新的非凋亡策略来有效治疗癌症。
[0003]近年来，铁死亡(Ferroptosis)的发现为恶性肿瘤的治疗提供了新的思路。铁死亡是一种新的非凋亡调控的细胞死亡形式。大量的癌症相关基因和信号通路被发现调节铁死亡。系统Xc
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(System Xc
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)的抑制和铁代谢导致GPX4的抑制或GSH的耗尽，活性氧(ROS)在细胞质中积累并产生不受抑制的脂质过氧化。这些被氧化的磷脂进一步导致细胞膜破裂和细胞裂解，最终导致细胞死亡。由于铁死亡细胞裂解而非凋亡过程中调控靶蛋白的特点，诱导肿瘤细胞铁死亡的治疗策略比传统的凋亡治疗具有显著优势。首先，诱导缺铁治疗能够避免靶蛋白的突变和多重耐药。其次，癌症特有的代谢特征，如铁过载、高H2O2水平和铁死亡防御系统的不平衡等，使得诱导铁死亡的治疗对恶性肿瘤具有特异性。目前，已有大量的小分子如索拉非尼、Erastin、柳氮磺胺嘧啶等被用于诱导多种癌症的铁死亡，包括非小细胞肺癌、乳腺癌、白血病等。总的来说，诱导铁死亡的治疗策略在癌症治疗中具有巨大的潜力。
[0004]然而，铁离子直接在体内用于诱导铁死亡仍存在以下问题：其在体内给药后存在安全性的问题并无法实现特异性的分布。在脑部，FeCl3会导致癫痫的发生。一部分铁在结合成为铁蛋白后，剩余的游离铁会导致神经元的损伤。铁与活性氧中间物(如过氧化氢、超氧阴离子等)通过芬顿反应或哈伯
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韦斯反应产生高反应的自由基，如羟自由基，引起细胞的死亡，进而产生癫痫。此外，外源铁离子进入细胞主要通过浓度梯度扩散的方式，无法特异性地进入靶细胞而不进入非靶细胞。诱导铁死亡的药物同样存在非特异性分布的问题，且诱导效率有待进一步提高。
技术实现思路
[0005]针对铁离子用于抗肿瘤治疗存在的非特异性分布和毒性等问题，以及铁死亡诱导剂效率不足的问题，本专利技术拟构建一种铁螯合物纳米颗粒脂质体，该脂质体经静脉给药后，可以定向分布至肿瘤组织或其他靶部位，在溶酶体偏酸性环境中缓慢降解，释放出铁死亡引发剂(Trigger)、铁离子和鞣酸(TA)，通过自循环的方式产生活性氧增强铁死亡效应，从而发挥抗肿瘤作用。
[0006]在本专利技术中，我们设计并优化了一种颗粒小、稳定性好、特异性分布的能够诱导铁
死亡的铁螯合物纳米颗粒(FIN)(结构如图1中A所示，作用机制如图1中B所示)。在该纳米颗粒被细胞吸收并释放有效载荷后，Trigger起始了铁死亡。鞣酸将Fe
3+
还原为Fe
2+
，然后在肿瘤细胞中通过高水平的H2O2再氧化Fe
3+
。这一自循环过程产生了大量的ROS，从而增强了脂质过氧化的作用和随后的铁死亡。此外，在近红外(NIR)激光照射下，FIN表现出光热效应。温度的轻微升高进一步提高了芬顿反应的效率，对铁死亡有促进作用。
[0007]本专利技术的铁螯合物纳米颗粒为诱导铁死亡的生物可降解的脂质递送系统，包括铁螯合物内核、磷脂双分子层外壳和铁死亡引发剂，其中，含三价铁离子的铁螯合物被包裹在磷脂双分子层形成的外壳内，铁死亡引发剂包载在磷脂双分子层之间。
[0008]所述磷脂双分子层外壳由磷脂材料和胆固醇组成，磷脂材料可选自以下材料中的一种或几种：DOPA(二油酰磷脂酸)、DOTAP((2,3
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二油氧基丙基)三甲基氯化铵)、DSPE
‑
PEG(二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺
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聚乙二醇)等。胆固醇与磷脂材料的用量摩尔比为1:10～1:1之间。磷脂双分子层外壳带有负电荷，进入细胞后在偏酸性的环境中，脂质体缓慢降解并释放铁螯合物内核，解离出铁离子。
[0009]所述Trigger可选自以下材料中的一种：索拉非尼(Sor)、Erastin、RSL3等。
[0010]优选的，本专利技术所述铁螯合物纳米颗粒是粒径为20
‑
100nm的纳米颗粒，能有效富集于肿瘤部位。该脂质体包含的铁螯合物内核为生物可降解内核，该脂质体易经内吞方式进入细胞，可在溶酶体pH环境中被解离。所述铁螯合物内核优选为鞣酸铁，转变为三价铁离子和鞣酸，从而在细胞中发挥作用。
[0011]本专利技术所述的铁螯合物纳米颗粒可应用于抗肿瘤药物或肿瘤诊断材料。
[0012]所述肿瘤包括但不限于乳腺癌、肾癌、卵巢癌、肝癌、肺癌、胃癌、胰腺癌、皮肤癌、恶性黑色素瘤、头颈癌、肉瘤、胆管癌、结直肠癌、胎盘绒毛膜癌、宫颈癌、睾丸癌、子宫癌和白血病。
[0013]本专利技术所述FIN因其纳米级尺寸可有效富集至肿瘤部位，并响应肿瘤细胞中高水平的H2O2，引发高效的铁死亡，同时减少游离铁离子的毒性。
[0014]本专利技术所述铁螯合物纳米颗粒主要通过以下反向微乳限阈沉淀法(前三步)和薄膜分散法(后两步)联合制备得到：
[0015](1)将含鞣酸根的化合物配制成水溶液，在超声情况下逐滴滴入一种油溶液中，并继续超声，使水滴被裂解并均匀分散在油相中，水相与油相的体积比为1:10～1:1000之间；
[0016](2)将含三价铁离子的化合物配制成水溶液，在超声情况下逐滴滴加进入步骤(1)所得体系中，并继续超声，使水滴被裂解并均匀分散在油相中，水相与油相的体积比为1:10
‑
1:1000之间；
[0017](3)向上述溶液中加入辅助成核的阴离子磷脂溶液(所述阴离子磷脂优选为DOPA，阴离子磷脂与加入的Fe
3+
的摩尔比为1:5～1:1之间)，超声混匀后静置10
‑
60分钟，使铁离子与鞣酸根反应形成铁螯合物微沉淀，然后加入与油溶液体积相当的第一有机溶剂破坏油相，离心得到铁螯合物微沉淀，将铁螯合物微沉淀用第二有机溶剂超声分散，其中所述第一有机溶剂能够溶解油相但不溶解铁螯合物微沉淀，而第二有机溶剂为非极性有机溶剂；
[0018](4)在含有铁螯合物微沉淀的非极性有机溶剂中加入磷脂材料、胆固醇、Trigger，转移至茄形瓶中，通过旋转蒸发仪蒸除有机溶剂，形成一层膜状物；
[0019](5)加入缓冲液或去离子水，30
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60℃下超声10
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60分钟，确保所有膜状物均超声至
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铁螯合物纳米颗粒，为诱导铁死亡的生物可降解的脂质递送系统，包括铁螯合物内核、磷脂双分子层外壳和铁死亡引发剂，其中，含三价铁离子的铁螯合物被包裹在磷脂双分子层形成的外壳内，铁死亡引发剂包载在磷脂双分子层之间。2.如权利要求1所述的铁螯合物纳米颗粒，其特征在于，其粒径为20
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100nm。3.如权利要求1所述的铁螯合物纳米颗粒，其特征在于，所述铁螯合物内核为鞣酸铁。4.如权利要求1所述的铁螯合物纳米颗粒，其特征在于，所述磷脂双分子层外壳由磷脂材料和胆固醇组成，其中磷脂材料选自以下材料中的一种或多种：DOPA、DOTAP、DSPE
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PEG。5.如权利要求1所述的铁螯合物纳米颗粒，其特征在于，所述铁死亡引发剂选自以下材料中的一种：索拉非尼、Erastin、RSL3。6.权利要求1～5任一所述的铁螯合物纳米颗粒在制备抗肿瘤药物或肿瘤诊断材料中的应用。7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述肿瘤包括但不限于乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃癌、肝癌、胰腺癌、皮肤癌、恶性黑色素瘤、头颈癌、肉瘤、胆管癌、肾癌、结直肠癌、胎盘绒毛膜癌、宫颈癌、睾丸癌、子宫癌和白血病。8.权利要求1～5任一所述的铁螯合物纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：1)将含鞣酸根的化合物配制成水溶液，在超声情况下逐滴滴入一种油溶液中，并继续超声，使水滴被裂解并均匀分散在油相中，水相与油相的体积比为1:10～1:1000之间；2)将含三价铁离子的化合物配制成水溶液，在超声情况下逐滴滴入步骤1)所得体系中，并继续超声，使水滴被裂解并均匀分散在...
【专利技术属性】
技术研发人员：林志强，肖圣，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：
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