一種葉酸-鎳配位聚合物納米管及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種葉酸-鎳配位聚合物納米管，其化學(xué)式為Ni2(FA)(N2H4)3(H2O)2(OH-)2。其中，所述葉酸-鎳配位聚合物納米管由鎳離子、葉酸和水合肼形成配合物，葉酸分子間的氫鍵和水合肼分子的橋聯(lián)作用形成納米管，所述葉酸-鎳配位聚合物納米管的長(zhǎng)度為50～300nm、內(nèi)徑為5～8nm、壁厚為4～7nm。該葉酸-鎳配位聚合物納米管（CPNTs）自身具有良好的體外抗腫瘤活性，且具有較大的空腔可物理裝載多種類型的抗腫瘤藥物，能夠特異性識(shí)別表面具有高水平葉酸受體表達(dá)的細(xì)胞，在腫瘤靶向治療中具有潛在的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種葉酸-鎳配位聚合物納米管及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于配位化學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種葉酸-鎳配位聚合物納米管，還涉及該葉酸-鎳配位聚合物納米管的制備方法，還涉及該葉酸-鎳配位聚合物納米管在制備抗腫瘤藥物中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]碳納米管(CNTs)作為納米藥物載體是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。但是CNTs的生物安全性問(wèn)題也引起了人們足夠的重視，由于碳納米管具有高的強(qiáng)度和韌性、強(qiáng)的表面疏水性、在細(xì)胞中易聚集、不能生物降解等特點(diǎn)，因此會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒副作用。此外，它的給藥缺乏專一性等問(wèn)題嚴(yán)重限制了它在藥物載體領(lǐng)域的應(yīng)用?；诖?，人們考慮對(duì)其進(jìn)行功能化修飾以提高祀向性同時(shí)降低毒副作用。功能化的CNTs改善了給藥的祀向性，但它的載藥和釋藥行為仍難以調(diào)控。因此，開(kāi)發(fā)理想的靶向給藥系統(tǒng)仍是納米醫(yī)藥領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)。
[0003]隨著在分子水平上的深入研究，人們發(fā)現(xiàn)在腫瘤細(xì)胞表面或腫瘤相關(guān)血管表面的一系列受體與腫瘤生長(zhǎng)增殖密切相關(guān)，并在腫瘤組織過(guò)度表達(dá)。這種腫瘤特異性的受體為腫瘤治療提供了祀點(diǎn)。研究證實(shí)葉酸受體(folate receptor, FR)在正常組織中的表達(dá)高度保守，但在大部分惡性腫瘤中，如卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌、腎癌、乳腺癌、鼻咽癌等均高度或過(guò)度表達(dá)。葉酸受體收集胞外葉酸或葉酸衍生物，通過(guò)內(nèi)化方式將其帶入細(xì)胞，是介導(dǎo)葉酸進(jìn)入細(xì)胞的主要途徑。葉酸受體介導(dǎo)的靶向給藥系統(tǒng)正是利用腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞表面FR表達(dá)的差異性，通過(guò)給藥系統(tǒng)的葉酸與腫瘤細(xì)胞表面高表達(dá)的FR的特異性結(jié)合，來(lái)實(shí)現(xiàn)葉酸結(jié)合物的靶向傳遞，從而減少藥物治療癌癥時(shí)對(duì)正常細(xì)胞的損害。
[0004]葉酸(FA)的分子質(zhì)量小、無(wú)免疫原性、價(jià)廉易得、穩(wěn)定性好，易于與其它基團(tuán)進(jìn)一步進(jìn)行化學(xué)鍵合。細(xì)胞可通過(guò)FR介 導(dǎo)的內(nèi)吞作用將FA與藥物分子的結(jié)合物吸收入胞內(nèi)。在FA-藥物分子結(jié)合物中，F(xiàn)A通過(guò)谷氨酸殘基中的羧酸與藥物分子結(jié)合。FA中的蝶酸殘基不受影響，因此FA-藥物分子結(jié)合物與細(xì)胞表面FR的親和力基本保持不變，即FR對(duì)FA與藥物分子通過(guò)化學(xué)鍵形成的復(fù)合物仍具有高度親和性。腫瘤細(xì)胞表面的FR與以FA復(fù)合物為主體的遞藥系統(tǒng)結(jié)合后，細(xì)胞膜即發(fā)生內(nèi)陷，F(xiàn)R與FA結(jié)合物形成細(xì)胞內(nèi)涵體小泡而被內(nèi)吞入胞內(nèi)，在內(nèi)涵體的酸化作用下，F(xiàn)A-藥物分子結(jié)合物從FR中釋放出來(lái)，并進(jìn)而逸出內(nèi)涵體，將藥物釋放在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，而FR又重新回到細(xì)胞膜表面。這樣，遞藥系統(tǒng)既可一定程度上克服某些小分子藥物因極性導(dǎo)致的跨膜受阻，又能使得藥物選擇性攻擊腫瘤細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)特定部位病變細(xì)胞的靶向遞藥，從而避免對(duì)正常細(xì)胞的損傷。
[0005]近年來(lái)，研究較多的一般為葉酸-脂質(zhì)體、葉酸-樹(shù)枝狀聚合物、葉酸-聚合物膠束、葉酸-納米球等葉酸介導(dǎo)的腫瘤靶向給藥體系，主要仍停留在對(duì)于各類載體表面的葉酸修飾。這類傳統(tǒng)的葉酸類藥物載體存在著一些弊端:修飾方法繁瑣，不易制備；載體表面的葉酸含量影響靶向輸送效果，需進(jìn)行載體表面葉酸含量的調(diào)控；通?？鼓[瘤藥物分子通過(guò)化學(xué)鍵連接到葉酸分子上，一定程度上影響了藥物的釋放。更嚴(yán)重的是一個(gè)FA-藥物分子結(jié)合物只能遞送一個(gè)藥物分子，不能一次達(dá)到殺死癌細(xì)胞所需的藥物劑量，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生抗藥性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的第一目的是提供一種葉酸-鎳金屬配位聚合物納米管。
[0007]本發(fā)明的第二目的是提供上述葉酸-鎳金屬配位聚合物納米管的制備方法。
[0008]本發(fā)明的第三目的在于提供上述葉酸-鎳金屬配位聚合物納米管在制備抗腫瘤藥物中的應(yīng)用。
[0009]技術(shù)方案:本發(fā)明提供的一種葉酸-鎳配位聚合物納米管，其化學(xué)式為Ni2(FA)(N2H4)3(H2O)2(OF)20
[0010]其中，所述葉酸-鎳配位聚合物納米管由鎳離子、葉酸和水合肼形成配合物，葉酸分子間的氫鍵和水合肼分子的橋聯(lián)作用形成納米管。
[0011]CPNTs具有抗腫瘤活性，同時(shí)納米管的葉酸骨架賦予了納米管靶向癌細(xì)胞的給藥功能，納米管的管狀結(jié)構(gòu)賦予了納米管的載藥功能。
[0012]本發(fā)明還提供了上述葉酸-鎳配位聚合物納米管(CPNTs)的制備方法，包括以下步驟:
[0013](I)將葉酸與鎳鹽分散于乙醇水溶液中，超聲混合，得混濁液；
[0014](2)將水合肼逐滴加入混濁液中，超聲混合，得漿狀液；
[0015](3)將漿狀液進(jìn)行溶·劑熱反應(yīng)，即得。
[0016]其中，步驟(1)中，所述鎳鹽優(yōu)選為氯化鎳，可選地，只要是可溶性鎳鹽均可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的；所述葉酸與鎳鹽的摩爾比為1: (1-3);乙醇水溶液中，乙醇和水的體積比為3:(12-21);葉酸的摩爾數(shù)與乙醇的體積之比為0.5mmol: (3-5) ml ;超聲時(shí)間為10_30min。
[0017]其中，步驟(2)中，所述水合肼的濃度為80-90%，水合肼與渾濁液的體積比為1:(7-10)，超聲時(shí)間為5-10min。
[0018]其中，步驟(3)中，反應(yīng)溫度為120_140°C，反應(yīng)時(shí)間為2_12h。
[0019]本發(fā)明還提供了上述葉酸-鎳配位聚合物納米管(CPNTs)在制備抗腫瘤藥物中的應(yīng)用。
[0020]所述應(yīng)用，所述葉酸-鎳配位聚合物納米管(CPNTs)作為抗腫瘤藥物及抗腫瘤活性化合物載體。
[0021]所述應(yīng)用，具體包括以下步驟:將葉酸-鎳配位聚合物納米管加入至抗腫瘤活性化合物的水溶液中，黑暗條件下振蕩后，超純水透析、離心，收集得到的固體，洗滌，干燥，即制得的抗腫瘤藥物。
[0022]其中，所述活性化合物為順鉬。
[0023]其中，所述活性化合物的水溶液的質(zhì)量百分比濃度為65-75% ;所述葉酸-鎳配位聚合物納米管與活性化合物的質(zhì)量比為(40-50): (20-50)。
[0024]其中，震蕩時(shí)間為12_48h，透析時(shí)間為24_72h。
[0025]有益效果:本發(fā)明提供的葉酸-鎳配位聚合物納米管(CPNTs)自身具有良好的體外抗腫瘤活性，且具有較大的空腔可物理裝載多種類型的抗腫瘤藥物，能夠特異性識(shí)別表面具有高水平葉酸受體表達(dá)的細(xì)胞，在腫瘤靶向治療中具有廣泛的應(yīng)用前景。[0026]本發(fā)明中的CPNTs經(jīng)透射電鏡檢測(cè)，長(zhǎng)度在50-300nm之間、內(nèi)徑為5-8nm，表面光滑、管口清晰，選區(qū)電子衍射(SAED)顯示納米管呈非晶態(tài)。經(jīng)紅外光譜表征，原葉酸配體的V (C=O)消失，葉酸分子通過(guò)羧基與金屬形成雙齒配位。經(jīng)光電子能譜(XPS)表征，Ni以二價(jià)離子形態(tài)存在，葉酸羧酸基團(tuán)的兩個(gè)氧原子均參與了與金屬的配位。經(jīng)紫外吸收光譜表征，Ni(II)位于八面體配位場(chǎng)中。利用同步輻射光源采集納米管樣品中Ni的近邊X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜(EXAFS)，表明六個(gè)配位原子分別是四個(gè)氧原子和兩個(gè)氮原子，納米管中Ni(II)的八面體空間構(gòu)型得以確證。結(jié)合元素分析和質(zhì)譜數(shù)據(jù)，最終確定納米管的化學(xué)組成為[Ni2 (FA) (N2H4) 3 (H2O) 2 (OF) 2]。
[0027]MTT實(shí)驗(yàn)表明CPNTs自身具有良好的體外抗腫瘤活性。作為藥物載體裝載抗腫瘤藥物順鉬(CDDP)后，遞藥系統(tǒng)CDDP-CPNTs表現(xiàn)出更強(qiáng)的腫瘤細(xì)胞抑制活性。細(xì)胞透射電鏡顯示，納米管可通過(guò)內(nèi)吞機(jī)制進(jìn)入HeLa細(xì)胞并定位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。激光共聚焦掃描結(jié)果顯示CPNTs載藥體系能與HeLa細(xì)胞表面的葉酸受體FR發(fā)生特異性結(jié)合，并在胞質(zhì)內(nèi)釋放藥物進(jìn)入細(xì)胞核。
[0028]具體而言，本發(fā)明中的葉酸-鎳金屬配位聚合物納米管作為藥物載體與現(xiàn)有各類藥物載體相比，具有以下突出的優(yōu)勢(shì):
[0029]I)穩(wěn)定可控。該CPNTs結(jié)構(gòu)新穎，制備方法簡(jiǎn)單可控、化學(xué)穩(wěn)定性好。
[0030]2)載藥量大。該葉酸-鎳金屬配位聚合物納米管具有類似碳納米管的空腔結(jié)構(gòu)，形貌均一，藥物裝載方便，其管狀結(jié)構(gòu)賦予它可以填充各類藥物分子作為藥物載體，可通過(guò)物理包封裝載不同類型的抗腫瘤藥物，且載藥量大。
[0031]3)靶向性好。該葉酸-鎳金屬配位聚合物構(gòu)筑的納米管，以生物分子葉酸作為基本骨架，對(duì)葉酸受體具有良好的親和性，可最大限度地結(jié)合葉酸受體，從而特異性地結(jié)合腫瘤組織細(xì)胞，具有良好的葉酸受 體靶向性。
[0032]4)安全有效。作為藥物載體的CPNTs自身具有明顯的體外抗腫瘤活性，可與裝載的抗腫瘤藥物協(xié)同發(fā)揮抗腫瘤作用。同時(shí)，CPNTs自身的體外抗腫瘤活性與順鉬相似，但毒付作用比順鉬小。載體進(jìn)入癌細(xì)胞后釋放藥物，有利于在癌細(xì)胞內(nèi)積聚高濃度的藥物分子，增強(qiáng)抑制腫瘤細(xì)胞的效率，同時(shí)減小對(duì)正常細(xì)胞的傷害，增加用藥安全性及有效性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1為CPNTs的電鏡照片:a:掃描電鏡圖(SEM)，插圖是局部放大圖片；b:透射電鏡圖(TEM)，顯示有明顯的管口 ；c:透射電鏡圖(TEM)，顯示出單根精美的管子；d:插圖為選區(qū)電子衍射圖(SAED)，表明CPNTs為非晶態(tài)。
[0034]圖2為CPNTs的紫外-可見(jiàn)漫反射光譜圖。圖中，橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)(nm)，縱坐標(biāo)為吸光度。圖3為CPNTs的X射線光電子圖譜。橫坐標(biāo)為電子結(jié)合能(eV)，縱坐標(biāo)為光電子的強(qiáng)度。圖中，從左到右分別為Cls, Nls, 01s, Ni2p3/2和Ni2pl/2。
[0035]圖4為碳元素的窄譜圖。分峰擬合后，三個(gè)譜峰分別位于285.7，286.8和288.8eV。圖5為氮元素的窄譜圖。分峰擬合后，四個(gè)譜峰分別位于399.6，400.4，401.1和401.6eV。
[0036]圖6為水合肼-鎳配合物的氮元素的窄譜圖。譜峰位于400.2eV。
[0037]圖7為氧元素的窄譜圖。分峰擬合后，四個(gè)譜峰分別位于531.6，532.1,532.5和533.2eV0[0038]圖8為用熒光物質(zhì)羅丹明(RB)標(biāo)記的不同濃度的⑶DP-CPNTs與HeLa細(xì)胞共培養(yǎng)的熒光共聚焦掃描圖。3:與0.91^/1^羅丹明(1?)共培養(yǎng)4h;b:與2.5iig/mL RB-CDDP-CPNTs，共培養(yǎng) 4h ;c:與 15 y g/mL RB-CDDP-CPNTs，共培養(yǎng) 4h ;d:與 20 y g/mLRB-CDDP-CPNTs，共培養(yǎng) 4h。
[0039]圖9為CDDP-CPNTs與Hela細(xì)胞共培養(yǎng)24h后CPNTs在細(xì)胞內(nèi)的定位分布圖。在圖9中，a:Hela細(xì)胞的TEM，未加藥，作對(duì)照用；b:細(xì)胞邊緣聚集的納米管簇；c:細(xì)胞膜上附著的納米管；d:細(xì)胞質(zhì)內(nèi)分散的納米管載體。
【具體實(shí)施方式】
[0040]實(shí)施例1葉酸一鎳金屬配位聚合物納米管的制備
[0041]I)將葉酸0.5mmol與NiCl2.6H201mmol分散于包括3ml乙醇和12ml水的混合溶液中，室溫下充分混合并超聲30min，得混濁液；
[0042]2)將2ml90%的水合肼逐滴加入混濁液中，充分超聲lOmin，得漿狀液，溶液pH值為 10.8 ;
[0043]3)將漿狀液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，120°C下高溫進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)12h，收集黃棕色固體,用乙醇和水分別洗滌三遍，即得產(chǎn)物葉酸一鎳金屬配位聚合物納米管。產(chǎn)率為90%。
[0044]實(shí)施例2葉酸一鎳金屬配位聚合物納米管的制備
[0045]I)將葉酸0.5mmol與NiCl2.6H200.5mmol分散于包括4ml乙醇和24ml水中，室溫下充分混合并超聲20min，得混濁液；
[0046]2)將4ml85%的水合肼逐滴加入混濁液中，充分超聲5min，得漿狀液，溶液pH值為
`10.8 ；
[0047]3)將以上漿狀液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，140°C下高溫進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)2h，收集黃棕色固體,用乙醇和水分別洗滌三遍，即得產(chǎn)物葉酸一鎳金屬配位聚合物納米管。產(chǎn)率為88%。
[0048]實(shí)施例3葉酸一鎳金屬配位聚合物納米管的制備
[0049]I)將葉酸0.5mmol與NiCl2.6H201.5mmol分散于包括5ml乙醇和35ml水中，室溫下充分混合并超聲lOmin，得混濁液；
[0050]2)將4ml80%的水合肼逐滴加入混濁液中，充分超聲8min，得漿狀液，溶液pH值為
10.6 ；
[0051 ] 3)將以上漿狀液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，130°C下高溫進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)7h，收集黃棕色固體,用乙醇和水分別洗滌三遍，即得產(chǎn)物葉酸一鎳金屬配位聚合物納米管。產(chǎn)率為91%。
[0052]實(shí)施例4葉酸一鎳金屬配位聚合物納米管的表征
[0053]用透射電子顯微鏡跟蹤C(jī)PNTs的形成過(guò)程，發(fā)現(xiàn):步驟(3)反應(yīng)在120°C溶劑熱條件下進(jìn)行20min后形成較大的納米片，且邊緣有卷曲趨勢(shì)；反應(yīng)2h后可觀察到形貌均一的納米管，長(zhǎng)度在50~300nm之間、內(nèi)徑為5~8nm、壁厚約為4~7nm ;延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間納米管逐漸聚集成納米管簇(見(jiàn)圖1)。
[0054]CPNTs的紅外數(shù)據(jù)(見(jiàn)表1)顯示:自由葉酸的1694CHT1 v (C=O)的振動(dòng)吸收帶消失，而同時(shí)1570和1453CHT1的Vas_-)和v s(C00-)譜帶分別移至1537和MOlcnT1，證明葉酸中COO-是以雙齒配位模式與Ni2+配位。
[0055]CPNTs的紫外-可見(jiàn)漫反射光譜圖中(見(jiàn)圖2 )的220nm和288nm譜帶分別歸屬于芳香環(huán)和羰基的-31*躍遷，而37711111、60411111和98011111譜帶歸屬于八面體配位場(chǎng)中附(11)的d-d躍遷。
[0056]表1.CPNTs的紅外光譜特征峰數(shù)據(jù)
【權(quán)利要求】
1.一種葉酸-鎳配位聚合物納米管，其化學(xué)式為Ni2 (FA) (N2H4) 3 (H2O) 2 (OF)20
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種葉酸-鎳配位聚合物納米管，其特征在于:由鎳離子、葉酸和水合肼形成配合物，葉酸分子間的氫鍵和水合肼分子的橋聯(lián)作用形成納米管，所述葉酸-鎳配位聚合物納米管的長(zhǎng)度為50~300nm、內(nèi)徑為5~8nm、壁厚為4~7nm。
3.—種權(quán)利要求1所述的葉酸-鎳配位聚合物納米管的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)將葉酸與鎳鹽分散于乙醇水溶液中，超聲混合，得混濁液； (2)將水合肼逐滴加入混濁液中，超聲混合，得漿狀液； (3)將漿狀液進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)，即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種葉酸-鎳配位聚合物納米管的制備方法，其特征在于:步驟(1)中，所述葉酸與鎳鹽的摩爾比為1: (1-3);乙醇水溶液中，乙醇和水的體積比為3:(12-21);葉酸的摩爾數(shù)與乙醇的體積之比為0.5mmol: (3-5) ml ;超聲時(shí)間為10_30min。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種葉酸-鎳配位聚合物納米管的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，所述水合肼的濃度為80-90%，水合肼與渾濁液的體積比為1: (7-10)，超聲時(shí)間為 5-lOmin。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種葉酸-鎳配位聚合物納米管的制備方法，步驟(3)中，反應(yīng)溫度為120-140°C，反應(yīng)時(shí)間為2-12h。
7.權(quán)利要求1所述的葉酸-·鎳配位聚合物納米管(CPNTs)在制備抗腫瘤藥物中的應(yīng)用。
8.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于:所述葉酸-鎳配位聚合物納米管(CPNTs)作為抗腫瘤活性化合物載體。
9.如權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于:包括以下步驟:將葉酸-鎳配位聚合物納米管加入至抗腫瘤活性化合物的水溶液中，黑暗條件下振蕩后，超純水透析、離心，收集得到的固體洗滌，干燥，即制得的抗腫瘤藥物。
10.如權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于:所述抗腫瘤活性化合物為順鉬；所述活性化合物的水溶液的質(zhì)量百分比濃度為65-75% ;所述葉酸-鎳配位聚合物納米管與活性化合物的質(zhì)量比為(40-50): (20-50);震蕩時(shí)間為12-48h，透析時(shí)間為24_72h。
【文檔編號(hào)】A61P35/00GK103588820SQ201310413983
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】徐正, 王越 申請(qǐng)人:南京大學(xué)