專利名稱：高光穩(wěn)定性痂囊腔菌素二氧化硅納米粒的制備方法及其在制備靜脈注射劑中的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于具有光動力活性的光敏劑技術領域，涉及一種具有高光穩(wěn)定 性的痂嚢腔菌素二氧化硅納米粒的制備方法以及這種高光穩(wěn)定性痂嚢腔菌 素二氧化硅納米粒在制備光動力藥物靜脈注射劑中的應用。
背景技術：
與傳統(tǒng)的腫瘤治療4支術相比，光動力療法(photodynamic therapy,簡稱 PDT)作為一種新型腫瘤臨床療法，具有特異性殺傷腫瘤細胞、對健康組織 損傷小、毒副作用低、治療后并發(fā)癥少、以及經(jīng)濟方便等獨特的優(yōu)點，尤其 對于那些年老體邁或有手術、放、化療禁忌的病人，以及術后、放療后復發(fā) 的病人，因此目前該治療方法被公認為是一種非常有前途的腫瘤治療技術， 成為倍受重視的研究領域。目前，美國、英國、法國、德國、日本、加拿大 和歐洲的其他國家已經(jīng)開始正式批準光動力療法在臨床治療中的應用，如光 動力療法治療支氣管癌、肺癌、胃癌及膀胱癌等。〗旦是相對于療法而言，光 動力藥物的發(fā)展嚴重滯后，目前，只有血卟啉(Photofrin)及亞曱基藍 (Methylene Blue )等少數(shù)光敏劑已經(jīng)被美國食品藥品管理局(Food and Drug Administration, FDA)批準應用于臨床腫瘤治療。因此，高效、低毒的光敏 劑一直是人們大力尋求的目標。
痂囊腔菌素類化合物中，最早發(fā)現(xiàn)的是癡嚢腔菌素A。 1957年Weiss等人首次分離到這一化合物(Arch. Biochem. Biophys, 1957， (69): 31), 1969 年在光譜分析基礎上確定了痂嚢腔菌素A的結構，緊接其后又發(fā)現(xiàn)痂嚢腔菌 素B和C (J. Chem. Soc (C), 1969， 1219-122 )。另外，陳遠騰和李聰也從中 國云南箭竹上的一種寄生真菌-竹紅菌(/fypoc"〃a 6aw6w^e(B.^5^ Sbcc.) 中提取得到痂嚢腔菌素A，發(fā)現(xiàn)其具有良好的光敏活性，與目前研究比較廣 泛的芘醌類光敏劑(如竹紅菌素)相比，痂嚢腔菌素光敏化產生單線態(tài)氧 (10。的量子效率更高。因此，痂嚢腔菌素是一類極有應用前景的光療藥 物。但是痂嚢腔菌素光穩(wěn)定性極差，自然光照射都會引起其明顯的光降解。 這會限制其在PDT領域中的應用，因為理想的光敏劑不僅要有較強的光敏 殺傷效應，還要具有一定的光穩(wěn)定性，這樣在整個治療過程中才能始終保持 光敏劑的有效殺傷濃度(中國激光醫(yī)學雜志，2001， 10(1): 44-47)。另外，較 低的光穩(wěn)定性還會造成痂嚢腔菌素制劑在研發(fā)、生產、運輸及使用等環(huán)節(jié)造 成的光降解損失，進而增加其保存難度及保存成本。另外，借鑒其他芘醌類 光敏劑的經(jīng)驗，天然的痂嚢腔菌素均屬于親脂性化合物，在水溶液中溶解度 很低，當其被注射人體內后，可能會在血液中發(fā)生自發(fā)聚集，從而形成毛細 血管栓塞，使其不便于制成藥劑，難以直接給藥。因此，開展痂嚢腔菌素臨 床前期的應用勤出研究，解決其光穩(wěn)定性及在血液中的有效傳輸?shù)葐栴}，成 為推動痂嚢腔菌素在光動力療法領域中的臨床應用進程的關鍵。
具有核殼結構的納米二氧化硅是一種新型的藥物載體，特別適合應用來 包裹光動力療法領域中的光敏劑，相關的研究越來越受到從事藥物載體研究 的工作者關注(J. Am. Chem. Soc.， 2003， 125:7860-7865 )。納米二氧化硅的核 殼結構可以有效的保護包裹于其中的光敏劑，大大增強其光穩(wěn)定性。而且這使得被注射到人體內的光敏劑始終只能存在其殼內，不會被釋放出來，可以
避免所包埋的藥物被釋放，從而達到在血液中有效傳輸?shù)哪康?Journal of Materials Chemistry, 2004, 14:487-493)。與此同時，由于該納米二氧化珪核殼 結構的表面上存在許多微孔，其直徑能允許光敏劑產生的各種活性氧物種通 過擴散作用從殼內到達腫瘤組織。總之，由于上述的優(yōu)勢，目前具有核殼結 構的納米二氧化硅顆粒在光動力療法研究領域中已經(jīng)開始得到廣泛的關注。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服痂嚢腔菌素由于光穩(wěn)定性差及水溶性差而不便 于制成藥劑的缺點，同時依據(jù)光動力療法臨床治療過程中對光療藥物的要 求，將具有核殼結構的納米二氧化硅引入到痂嚢腔菌素的應用研究中，制備 出具有臨床應用前景的具有較高光穩(wěn)定性及良好水溶性的痂嚢腔菌素二氧 化硅納米粒，并將該納米粒應用于制備光動力藥物靜脈注射劑，即，本申請 將提供高光穩(wěn)定性且水溶性良好的痂嚢腔菌素二氧化硅納米粒的制備方法 及其在制備靜脈注射劑中的應用。該納米?？梢赃_到增強痂嚢腔菌素光穩(wěn)定 性和使其在血液中有效傳輸?shù)哪康?。本發(fā)明對推動痂嚢腔菌素的實用化進程 具有理^r和實用雙重意義。
本發(fā)明的技術方案是 一種高光穩(wěn)定性及水溶性良好的痂嚢腔菌素二氧 化硅納米粒的制備方法，步驟是
(1).單一種類硅烷類化合物或多種硅烷類化合物在v5威性條件下水解產 生具有核殼結構的納米二氧化硅；
(2).在表面活性劑存在或不存在情況下對痂嚢腔菌素進行包封，制備出 適合靜脈注射的粒徑小于200 nm的具有較高光穩(wěn)定性及良好水溶性的痂嚢腔菌素二氧化硅納米粒。
所述的反應物痂嚢腔菌素與硅烷之間的摩爾比例比例關系為1 : 10到 1 : 1000。
本發(fā)明推薦的反應物痂嚢腔菌素與硅烷之間的比例是1 : 50到1 :
200。
以上所述的兩個步驟，是在一個反應體系中完成的，所以在實際的宏觀L 操作中無法分別兩個步驟，表現(xiàn)為一個操作步驟，即本發(fā)明的方法可以表述 為
產生的具有核殼結構的納米二氧化硅，在表面活性劑存在或不存在情況下對 痂嚢腔菌素進行包封，制備出適合靜脈注射的粒徑小于200 nm的具有較高 光穩(wěn)定性及良好水溶性的痂嚢腔菌素二氧化硅納米粒。
本發(fā)明中所涉及的痂嚢腔菌素包括痂嚢腔菌素A、痂嚢腔菌素B、痂嚢 腔菌素C以及三種母體的衍生物。
本發(fā)明中所涉及的硅烷類化合物包括烷烴類的硅烷及氨基取代的硅烷 衍生物等。
本發(fā)明中所涉及的表面活性劑包括吐溫系列、司盤系列、曲拉通系列、 琥珀酸二(2-乙基己基)酯磺酸鈉(AOT)、十六烷基三曱基溴化銨(CTAB)等。
本發(fā)明中所涉及的助溶劑包括N, N-二曱基曱酰胺(DMF )、 二曱基亞砜 (DMSO)、丙酮、甲醇、乙醇等。
完成本發(fā)明第二項發(fā)明任務的方案是高光穩(wěn)定性及水溶性竹良好的痂嚢腔菌素二氧化硅納米粒在制備光動力藥物靜脈注射劑中的應用。
同樣，在制備光動力藥物靜脈注射劑中的應用所涉及的痂嚢腔菌素包括
痂嚢腔菌素A、痂嚢腔菌素B、痂嚢腔菌素C以及三種母體的衍生物。
本發(fā)明所制得的具有較高光穩(wěn)定性及良好水溶性的痂嚢腔菌素二氧化硅 納米粒具有如下的優(yōu)點
1. 與單獨存在的痂嚢腔菌素相比，該納米粒的光穩(wěn)定性均得到一定程度 的提高，在整個治療過程中始終保持光敏劑的有效殺傷濃度進而有效降低痂 嚢腔菌素制劑在研發(fā)、生產、運輸及使用等環(huán)節(jié)造成的光降解損失、保存難 度及保存成本。
2. 制備方法簡單、易操作、穩(wěn)定性高及重現(xiàn)性好，同時其納米粒的直徑 小于200nm,粒徑均勻且單分散性質良好，有利于痂嚢腔菌素類注射針劑的 制備和保存；
3. 該納米粒光^:產生單線態(tài)氧(心2)等活性氧的能力也得到不同程度的 增強。離體癌細胞實驗結果表明，該類納米粒子的暗毒性低，光毒性高。


圖1為復合硅烷制備的二氧化硅納米粒包裹痂嚢腔菌素A前后紫外光 譜比較圖，其中a為復合硅烷制備的二氧化硅納米粒包裹痂嚢腔菌素A; b 為痂嚢腔菌素A的DMSO/水溶液；
圖2為復合硅烷制備的二氧化硅納米粒包裹痂嚢腔菌素A前后熒光光 譜比較圖；其中a為復合硅烷制備的二氧化硅納米粒包裹痂嚢腔菌素A; b 為痂嚢腔菌素A的DMSO/水溶液；
圖3為制備方法中引入CTAB后制備的痂囊腔菌素A二氧化硅納米粒的透射電鏡圖4為單一氨丙基三乙氧基硅烷制備二氧化硅納米粒包裹痂嚢腔菌素 A與等濃度單獨存在的痂嚢腔菌素A在水溶液中光漂白變化規(guī)律比較圖5為復合硅烷制備的二氧化硅納米粒包裹痂嚢腔菌素A前后單線態(tài) 氧產生比較圖；其中a為復合硅烷制備的二氧化硅納米粒包裹痂嚢腔菌素A; b為痂嚢腔菌素ADMSO/水溶液；
具體實施例方式
實施例1 ,
單一硅烷制備高光穩(wěn)定性痂嚢腔菌素A二氧化硅納米粒，反應體系及條 件如下
實驗體系中依次加入曱醇24 mL, 50 |iL痂嚢腔菌素A的DMSO溶液(8 mmol/L )、 N- ( P-氨乙基)個氨丙基-三乙氧基硅烷200 |iL、氨水200 后， 磁力攪拌器20小時，反應結束后利用鹽酸調節(jié)溶液的pH值至7.0，透析除 去曱醇和DMSO,冷凍干燥得高光穩(wěn)定性痂嚢腔菌素A二氧化硅納米粒。 實施例2,
復合硅烷制備高光穩(wěn)定性痂嚢腔菌素A 二氧化硅納米粒，反應體系及條 件如下
實驗體系中依次加入曱醇24 mL， 50 ^iL痂嚢腔菌素A的DMSO溶液(8 mmol/L )、 N- (p-氨乙基)- 氨丙基-三乙氧基硅烷200 mL、四甲氧基硅烷 200 pL、氨水200 pL后，磁力攪拌器20小時，50。C真空干燥后加入50 mL 二次蒸餾水和80 jxL鹽酸調節(jié)pH值至7.0。實驗溫度保持在室溫(20 ± 2 )°C。實施例3,
復合硅烷引入表面活性劑CTAB制備痂嚢腔菌素A二氧化硅納米粒，反 應體系及條件如下
溶解0.36gCTAB、 800 ^iL正丁醇至20mL雙蒸水中，用磁力攪拌器攪 拌至澄清，再向溶液中加入50 pL痂嚢腔菌素A的DMSO溶液(8 mmol/L ), 空的納米顆粒不加該溶液，》茲力攪拌器攪拌至澄清，加入200nLTEVS攪拌 一小時，然后加入10pLAPTES，攪拌20小時。然后將該溶液對水用12-14 KD的纖維素透析袋透析48小時以除去表面活性劑CTAB和正丁醇。最后將 溶液進行冷凍干燥即可得到痂嚢腔菌素A 二氧化^ 圭納米粒。
實施例4，
基于痂嚢腔菌素A納米粒子的痂嚢腔菌素A 二氧化硅納米粒，反應體系 及條件如下
實驗體系中依次加入二次蒸餾水20 mL、痂嚢腔菌素A的DMSO溶液(3 mmol/L )二次蒸餾水與痂嚢腔菌素A溶液的體積比為200 : 1，磁力攪拌器 20分鐘后，使用12-14kD的透析帶透析12小時，即得痂嚢腔菌素A納米粒 子。
實驗體系中依次加入痂嚢腔菌素A納米粒子溶液20 mL, N- ((3-氨乙基) 個氨丙基-三乙氧基硅烷200pL,磁力攪拌器20小時，真空干燥即得單氨基 硅烷制備基于痂嚢腔菌素A納米粒子制備的二氧化硅納米載體。
實施例5，與實施例1基本相同，但所述的痂嚢腔菌素A改用痂嚢腔 菌素B。
實施例6，與實施例l基本相同，但所述的痂嚢腔菌素A改用痂嚢腔菌
10素C。
實施例7，與實施例1基本相同，但所述的痂嚢腔菌素A改用痂嚢腔菌 素A、痂嚢腔菌素B和痂嚢腔菌素C的混合物。
實施例8，與實施例1基本相同，^f旦所述的痂嚢腔菌素A改用痂嚢腔菌 素A的衍生物(如卣代、氨代、磺化等)。
實施例9，與實施例l基本相同，但所述的痂嚢腔菌素A改用痂嚢腔菌 素B的衍生物(如囟代、氨代、磺化等)。
實施例10，與實施例l基本相同，但所述的痂嚢腔菌素A改用痂嚢腔 菌素C的衍生物(如鹵代、氨代、磺化等)。
實施例ll，與實施例l本相同，但所述的氨基取代的硅烷衍生物改用氨 丙基三乙氧基硅烷。
實施例12，與實施例2基本相同，但所述的石圭烷改用(四乙氧基硅烷、 三乙氧基硅烷、三曱氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三曱氧基硅烷)
實施例13，與實施例2本相同，但所述的氨基取代的硅烷衍生物改用氨 丙基三乙氧基硅烷。
實施例14，與實施例2本相同，但所述的氨基取代的硅烷衍生物改用氨 丙基三乙氧基硅烷。
實施例15,與實施例3基本相同，但所述的表面活性劑改用吐溫系列。 實施例16,與實施例3基本相同，但所述的表面活性劑改用司盤系列。
實施例17，與實施例3基本相同，但所述的表面活性劑改用曲拉通系歹'J。
實施例18，與實施例3基本相同，但所述的表面活性劑改用琥珀酸二(2-乙基己基)酯磺酸鈉。實施例19,與實施例4本相同，但所述的硅烷改用(氨丙基三乙氧基硅
烷、四乙氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三曱氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、 乙烯基三甲氧基硅烷)。
實施例20，與實施例4本相同，但所述的反應物痂嚢腔菌素與硅烷之間 的摩爾比例關系為1 : 1。
實施例21,與實施例4本相同，但所述的反應物痂嚢腔菌素與硅烷之間 的摩爾比例關系為1: 10000。
實施例22,與實施例4本相同，但所述的反應物痂嚢腔菌素與硅烷之間 的摩爾比例關系為1 : 50。
實施例23,與實施例4本相同，但所述的反應物痂嚢腔菌素與硅烷之間 的摩爾比例關系為1 : 200。
痂嚢腔菌素A 二氧化硅納米粒表征
本發(fā)明實例中光化學性質、光動力性質以紫外光譜、熒光光譜表征。納 米粒的形貌以透射電子顯樣史鏡觀測。 (1)光譜測定結果
比較復合硅烷制備二氧化硅納米粒包裹痂嚢腔菌素A與等濃度單獨存 在的痂嚢腔菌素A在水溶液的熒光發(fā)射光譜可以發(fā)現(xiàn)，包裹后痂嚢腔菌素A 的熒光發(fā)射峰的峰強有顯著的增強。這是由于當痂嚢腔菌素A在水溶液中 時，痂嚢腔菌素A是處于一個極性環(huán)境中，痂嚢腔菌素A分子與水分子之 間的碰撞作用，以及痂嚢腔菌素A分子之間發(fā)生的自聚集等作用會導致痂嚢 腔菌素A的熒光猝滅。而當二氧化硅納米粒包裹后的痂嚢腔菌素A處于水 溶液中時，由于此時痂嚢腔菌素A分子是被包裹在二氧化硅納米粒中，沒有直接暴露在水環(huán)境中，從而減少其熒光淬滅，該現(xiàn)象表明痂嚢腔菌素A的確
被成功地包裹在硅質納米顆粒中。紫外-可見光譜中，i峰、n峰及m峰分
別發(fā)生6nm、 14nm及6nm的紅移。I峰峰強增加，II峰及III峰峰強降低 且III峰變?yōu)榧绶?，這些變化和痂嚢腔菌素A在二氧化硅納米粒中極性環(huán)境 的變化有關。
(2 )痂嚢腔菌素A 二氧化硅納米粒的電鏡觀察
透射電鏡觀察納米粒大小及形貌，透射電鏡照片顯示通過單一氨丙基三 乙氧基硅烷制備的痂嚢腔菌素A二氧化硅納米粒的粒徑為50nm。
(3) 光穩(wěn)定性檢測結果 比較單一氨丙基三乙氧基硅烷制備二氧化硅納米粒包裹痂嚢腔菌素A與
等濃度單獨存在的痂嚢腔菌素A在水溶液的光穩(wěn)定性可以發(fā)現(xiàn)，痂嚢腔菌素
A二氧化硅納米粒的特征吸收峰吸收強度的下降速度明顯低于痂嚢腔菌素A
單獨存在的情況，這表明納米二氧化硅的包裹可以提高痂嚢腔菌素A的光穩(wěn)
定性。出現(xiàn)上述的實驗結果是因為在核殼結構二氧化硅納米粒的保護下，能
夠通過其表面微孔進入的光線數(shù)量降低，同時被包裹的痂嚢腔菌素A處于一
個相對疏水環(huán)境，這兩個因素的存在使得包裹后痂嚢腔菌素A的光穩(wěn)定性得
到增強。
(4) 單線態(tài)氧量子產率檢測結果 比較復合硅烷制備二氧化硅納米粒包裹痂嚢腔菌素A與等濃度單獨存
在的痂嚢腔菌素A在水溶液單線態(tài)氧產生能力，可知所制得的痂嚢腔菌素A 二氧化硅納米粒的單線態(tài)氧產生能力明顯強于痂嚢腔菌素A水溶液(DMSO 助溶)，這是納米二氧化硅載體對活性氧的有效保護作用。
1權利要求
1、一種高光穩(wěn)定性及水溶性良好的痂囊腔菌素二氧化硅納米粒的制備方法，步驟是(1). 單一種類硅烷類化合物或多種硅烷類化合物在堿性條件下水解產生具有核殼結構的納米二氧化硅；(2). 在表面活性劑存在或不存在情況下對痂囊腔菌素進行包封，制備出適合靜脈注射的粒徑小于200nm的具有較高光穩(wěn)定性及良好水溶性的痂囊腔菌素二氧化硅納米粒；所述的反應物痂囊腔菌素與硅烷之間的摩爾比例關系為1∶1到1∶10000。
2、 按照權利要求1所述的高光穩(wěn)定性的痂嚢腔菌素二氧化硅納米粒的 制備方法，其特征在于，所述的反應物痂嚢腔菌素與硅烷之間的比例是1 : 50到1 : 200。
3、 按照權利要求1或2所述的高光穩(wěn)定性痂嚢腔菌素二氧化硅納米粒 的制備方法，其特征在于，所述的痂嚢腔菌素選自痂嚢腔菌素A、痂嚢腔菌素B或痂嚢腔菌素C, 或三種母體痂嚢腔菌素A、痂嚢腔菌素B或痂嚢腔菌素C的衍生物；所述的硅烷類化合物選自烷烴類的硅烷或氨基取代的硅烷衍生物；所述的表面活性劑選自吐溫系列、司盤系列、曲4i通系列、琥珀酸二 (2-乙基己基)酯磺酸鈉或十六烷基三曱基溴化銨；所述的助溶劑選自N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、丙酮、曱醇或乙醇。
4、 按照權利要求3所述的高光穩(wěn)定性痂嚢腔菌素二氧化硅納米粒的制 備方法，其特征在于，所述的兩個步驟，是在一個反應體系中完成的，具體 操作步驟為通過單一種類硅烷類化合物或多種種類硅烷類化合物在堿性條件下水 解產生的具有核殼結構的納米二氧化硅，在表面活性劑存在或不存在的情況 下對痂嚢腔菌素進行包封，制備出適合靜脈注射的粒徑小于200 nm的具有 較高光穩(wěn)定性及良好水溶性的痂嚢腔菌素二氧化硅納米粒。
5、 一種權利要求1所述的高光穩(wěn)定性痂嚢腔菌素二氧化硅納米粒在制 備光動力藥物靜脈注射劑中的應用。
6、 按照權利要求5所述的高光穩(wěn)定性痂嚢腔菌素二氧化硅納米粒在制 備光動力藥物靜脈注射劑中的應用，其特征在于，所涉及的痂嚢腔菌素包括 痂嚢腔菌素A、痂嚢腔菌素B或痂嚢腔菌素C,或痂嚢腔菌素A、痂嚢腔菌 素B或痂嚢力空菌素C的書t生物。
全文摘要
高光穩(wěn)定性及水溶性良好的痂囊腔菌素二氧化硅納米粒的制備方法及其在制備靜脈注射劑中的應用，制備步驟(1).單一種類硅烷類化合物或多種硅烷類化合物在堿性條件下水解產生具有核殼結構的納米二氧化硅；(2).在表面活性劑存在或不存在情況下對痂囊腔菌素進行包封，制備出適合靜脈注射的粒徑小于200nm的具有較高光穩(wěn)定性及良好水溶性的痂囊腔菌素二氧化硅納米粒；反應物痂囊腔菌素與硅烷之間的摩爾比例關系為1∶1到1∶10000。本發(fā)明的光穩(wěn)定性均得到提高，有效降低在研發(fā)、生產、運輸及使用等環(huán)節(jié)造成的光降解損失、保存難度及保存成本。制備方法簡單、易操作。¹O₂等活性氧的能力也得到增強；暗毒性低，光毒性高。
文檔編號A61P35/00GK101502654SQ200810243230
公開日2009年8月12日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權日2008年12月26日
發(fā)明者馮玉英, 林 周, 周家宏, 健 沈, 超 董, 魏少華 申請人:南京師范大學