本发明专利技术涉及碳纳米管作为载体在抗癌药物转运中的应用。本发明专利技术中合成的氧化碳纳米管可以键合上不同的抗癌药物，键合后的药物分子可以透过细胞膜并在细胞中分布而不会被排出。实验结果表明，没有键合碳纳米管的药物分子在多药耐药细胞系和其母细胞系中的分布差异很大，而在键合之后其分布差异显著减小，这说明多药耐药细胞系上高表达的渗透性糖蛋白没有将键合在碳纳米管上的药物分子大量泵出细胞外，碳纳米管有效地抑制了渗透性糖蛋白外排的作用，从而证明碳纳米管可以作为载体并应用于抗癌药物转运中，这为研制新型的抗癌药物提供了新的思路，同是将促进纳米材料在药物转运和多药耐药机理方面的研究。
【技术实现步骤摘要】
碳纳米管作为载体在抗癌药物转运中的应用的制作方法碳纳米管作为载体在抗癌药物转运中的应用技賴域本专利技术涉及碳纳米管作为载体在抗癌药物转运中的应用，特别是在新 型抗癌药物研究中有着广泛的应用前景。背*駄碳纳米管是圆柱状大分子，半径甚至小至几个纳米，它们包括单层或者 多层的曲面。碳纳米管的显著特点是具有高比表面，这使其具备了作为分子转运载体的条件(文献l. Bianco A, Prato M. (2003) Adv. Mater. 15: 1765-1768.)碳纳米管自身的转运能力再加上适当的化学修饰和其固有的 光学特性极有可能衍生出一系列在药物转运和癌症治疗方面的新材料(文 献2. KamN， 0'ConnellM， Wisdom JA， Dai HJ. (2005) Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 102: 11600-11605.文献3. Wu W， Wieckowski S, Pastorin G， Benincasa M， Klumpp C， Briand JP, Gennaro R, Prato M， Bianco A. (2005) Angew. Chem.-Int. Edit. 44: 6358—6362.)。化疗是目前最有效的治疗恶性肿瘤的方法。然而，癌细胞能同时对各 种药物产生抵抗性的能力(称为多药耐药性)已经成为化疗成功的一个重要 障碍。30多年的多药耐药研究已经发现了一些癌细胞逃脱化疗的途径和机 理(文献4. Gottesman MM, Fojo T， Bates SE. (2002) Nat. Rev. Cancer 2:48-58.)。 一些能量依赖的多药耐药究基因已经在癌组织得到确认，在 人体中，三种主要的多药耐药泵分别是渗透性糖蛋白(Pgp)，多药耐药相 关蛋白质和在囊泡中的肺癌耐药相关蛋白。Pgp是一个众所周知的药物外 排泵，表达并分布于癌细胞的细胞膜中。它也是被研究得最清楚的多药耐药 泵，是一个170kDa的蛋白质，包括两个结构相似的区域，每个区域包含六 个疏水的跨膜区域和--'个高度保守的ATP结合位点。这两个ATP结合位点 决定了 Pgp是转运蛋白ABC (ATP-binding cassette)家族成员。Pgp与ATP 结合后，利用ATP水解产生的能量进行跨膜转运，对疏水性抗肿瘤药有较 强的外排作用。实验表明它能将大量的结构不相似的化合物泵出细胞膜。 诸如蒽环类化合物，蒽醌类化合物，紫杉醇，长春碱以及荧光试剂 Rhodaminel23(Rhol23)等都是Pgp的底物。^ Pgp与抗肿瘤药物结合后， 通过ATP提供的能量，将药物从细胞内泵出细胞外，导致细胞内药物浓度 不断下降，其细胞毒作用因而减弱甚至丧失，最终出现耐药现象(文献5. Hamilton K0， Backstrom G， Yazdanian MA， Audus Kl (2001)丄Pharm. Sci. 90: 647-658.文献6. Swerts K， De Moerloose .B， Dhooge C， Laureys G, Benoit. Y, Philippe J. (2006) Eur.丄Cancer 42: 295-309)。纳米新材料对于导入和转运生物药物分子是极为有效的，它是指在三维结构中有 一维的长度在1-100纳米之间或者具有纳米结构的材料。由于具有小尺寸效应，它们可以有效地克服细胞膜的屏障，特别是在多药耐药研究方面(文献7. KamN， LiuZA, Dai HJ. (2006) Angew. Chem.-Int. Edit. 45: 577-581.)。-些药物运载系统已经对医疗技术产生了巨大的影响， 大大提高了现有药物的性能，并催生了许多全新的治疗方法(文献8. LaVan DA， McGuire T， Langer R. (2003) Nat. Biotechnol. 21: 1184-1191)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于将Pgp的底物分子Rho123等抗癌药物键合到碳纳米 管上，键合后的碳纳米管可以均匀地、稳定地分布于溶液中并以内吞的模 式进入细胞内，并分布于细胞中，抑制Pgp对Rho123的外排。实验结果表 明，键合在碳纳米管上之前的药物分子在白血病多药耐药细胞系(K562A) 和其母细胞系(K562S)中的分布差异很大，而键合之后其分布差异显著减 小，这说明K562A上高表达的Pgp会将大量的底物分子排出细胞，而并没 有将键合在碳纳米管上的底物分子大量泵出细胞，从而证明碳纳米管可以 作为载体并应用于抗癌药物转运中，并可用于体外抗肿瘤实验。这为研制 新型的抗癌药物提供了新的思路，同是将促进纳米材料在药物转运和多药 耐药机理方面的研究。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为碳纳米管作为载体在抗癌药物转运中的应用，所述碳纳米管制备过程 为，于120'C下将10-20 mg碳纳米管与20-30 mL体积比1/3的强酸(质量 分数为69%浓冊03和质量分数为98. 3%浓貼0》在搅拌回流的条件下反应30 min-4 h;氧化后的碳纳米管和强酸的混合溶液用水按照1: 20稀释，在 8000转下离心以去除未被氧化的碳纳米管，仍溶解在溶液中的即是所需的 碳纳米管。所述碳纳米管作为载体担载抗癌药物过程为，室温下1-2mg碳纳米管与 l-5mg EDC在搅拌的条件下与1. 5-4. 5 mg药物分子反应12-24 h键合。所述碳纳米管直径约为10-30纳米，长度约为20-500纳米，所键合的药物须是Pgp的底物，同时分子上有氨基且氨基不是活性位点，如罗丹 明123(Rhodamine123)、阿霉素(Doxorubicin)或盐酸尼莫司汀(Nimustine hydrochloride)，每克碳纳米管可键合0. 45-1. 6克药物。本专利技术具有如下优点1. 将碳纳米管充分氧化，使其具有优良的水溶性。未经氧化的碳纳米 管由于没有亲水基团而水溶性很差。通过强酸氧化的方法可以在碳纳米管 端口引入羧基，从而极大提高了碳纳米管的水溶性，使其可以均匀地、稳 定地分布于溶液中。2. 碳纳米管作为载体键合Pgp的底物分子(特别是抗癌药物)后作用于多药耐药细胞系时可以有效抑制PgP的外排作用。作用过程中，碳纳米管作为抗癌药物转运载体时仍可d遍匀ii、稳定地分布于溶液中，并可以通 过内吞的方式进入细胞内而不会被排出。3. 釆用共价键合的方式将药物分子固载于碳纳米管上，可以有效避免 脱落。由于游离的抗癌药物分子在细胞中会被Pgp大量排出，而当将其以 共价键合的方式固载于碳纳米管上后即可有效避免外排。4. 本专利技术证明碳纳米管可以作为载体并应用于抗癌药物转运屮，这为 研制新型的抗癌药物提供了新的思路，同是将促进纳米^料在药物转运和 多药耐药机理方面的研究。附圉说明附图说明图1碳纳米管的TEM图(A和B放大50， 000倍，C放大25， 000倍)； 图2药物分子键合到碳纳米管上的示意图；图3药物分子键合到碳纳米管上前(A)后(B)在K562A和K562S中的分布。实施例1通过催化化学气相沉积法制得的碳纳米管为多壁碳纳米米管，未氧化 前是很长很粗的线状结构，见本文档来自技高网...
【技术保护点】
碳纳米管作为载体在抗癌药物转运中的应用。
【技术特征摘要】
1. 碳纳米管作为载体在抗癌药物转运中的应用。2. 按照权利要求1所述碳纳米管作为载体在抗癌药物转运中的应用， 其特征在于所述碳纳米管制备过程为，于120'C下将10-20 mg碳纳米管 与20-30 mL体积比1/3的强酸(质量分数为699&浓HNO:,和质量分数为98. 3% 浓H2SO》在搅拌回流的条件下反应30 min-4 h;氧化后的碳纳米管和强酸 的混合溶液用水按照l: 20稀释，在8000转下离心以去除未被氧化的碳纳 米管，仍溶解在溶液中的即是所需的碳纳米管。3. 按照权利要求2所述碳纳米管作为载体在抗癌药物转运中的应用， 其...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹汉法，肖华，孔亮，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]
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