水溶性硅量子點作為藥物載體的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了水溶性硅量子點作為藥物載體的應(yīng)用，具體包括氨基化硅量子點的制備、氨基化硅量子點表面的馬來酰亞胺化、硅量子點-藥物分子復(fù)合物的制備等步驟，得硅量子點-藥物分子復(fù)合物。該方法利用短鏈聚乙二醇分子將硅量子點與藥物分子連接在一起，制得的硅量子點-藥物復(fù)合物具有純凈度高、水溶性好、抗蛋白吸附、無需外加熒光標記、可實現(xiàn)體內(nèi)被動靶向、可通過血腦屏障、可透過腎小球血管壁進入尿液進而排出體外以及具有一定藥物緩釋效果等優(yōu)點。
【專利說明】水溶性硅量子點作為藥物載體的應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)藥【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及水溶性硅量子點作為藥物載體的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]硅是地殼中含量第二豐富的元素，也是人體中必須的元素。因為具有良好的生物相容性、特殊的光學(xué)性質(zhì)、低生物毒性和易表面修飾等優(yōu)勢，硅基納米材料受到人們廣泛關(guān)注，這其中包括硅納米線、硅納米管、硅量子點(或硅納米顆粒)等。
[0003]目前，相關(guān)小組已經(jīng)報道了利用阿霉素(DOX)分子和硅納米線多孔表面的物理吸附作用，將硅納米線作為抗癌藥物阿霉素的載體(Su，Y.Y.and He, Y.et al.，B1materials, 2014，35，5188-5195 ;Lee，S.T.and He，Y.Et.al, Angew.Chem.1nt.Ed.，2013, 52，1457-1461)。但是，這都是基于物理吸附作用將阿霉素連接在硅納米線上，一方面藥物分子的負載穩(wěn)定性較差，可能會造成藥物分子在到達靶標之前釋放，從而會增大藥物的副作用，降低療效，另一方面由于硅納米線的尺寸較大，不能通過血腦屏障并且載體-藥物復(fù)合物無法透過腎小球血管壁進入尿液(要求小于20nm)，其結(jié)果是被大量的滯留在體內(nèi)，這就埋下了可能引發(fā)長期生物毒性的巨大隱患。
[0004]而硅量子點作為一種零維硅納米材料，不但繼承了硅元素良好的生物相容性，同時其量子尺寸又賦予它良好的熒光性質(zhì)?；谄涑叽缧?、生物相容性好等優(yōu)良性質(zhì)，硅量子點有作為抗癌藥物載體的潛質(zhì)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明首次將硅量子點作為藥物載體，藥物以共價作用連接在硅量子點表面，提高了藥物的負載穩(wěn)定性，克服了硅基載體不能透過血腦屏障、無法透過腎小球血管壁進入尿液進而排出體外等缺點，同時，所以該硅量子點-抗癌藥物復(fù)合物具有一定的緩釋效果。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明提供了水溶性硅量子點作為藥物載體的應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明還提供了水溶性硅量子點作為抗腫瘤藥物載體的應(yīng)用。
[0008]所述應(yīng)用，具體包括以下步驟:
[0009](I)氨基化硅量子點的制備:含有氨基的硅烷試劑和還原劑反應(yīng)，得氨基化硅量子點；
[0010](2)氨基化硅量子點表面的馬來酰亞胺化:氨基化硅量子點與一端帶有N-羥基琥拍酰亞胺酯NHS(N-hydroxysuccinimide ester,簡稱NHS)、另一端帶有馬來酰亞胺MAL(maleimide，簡稱MAL)的短鏈聚乙二醇分子NHS-EGn-MAL反應(yīng)，得馬來酰亞胺化的氨基化娃量子點；
[0011](3)硅量子點-藥物分子復(fù)合物的制備:馬來酰亞胺化的氨基化硅量子點與帶有巰基的藥物反應(yīng)，得娃量子點-藥物分子復(fù)合物。
[0012]步驟(I)中，氨基化硅量子點的制備方法，具體包括以下步驟:
[0013](a)向還原劑水溶液中通入氮氣，除去溶液中的氧氣；
[0014](b)攪拌同時加入含有氨基的硅烷試劑，在密閉狀態(tài)下繼續(xù)攪拌5min以上，得氨基化硅量子點前體溶液；含氨基的硅烷試劑和還原劑的質(zhì)量比為8:1-2:1 ;硅烷試劑的質(zhì)量分數(shù)為0.001-25% ；
[0015](c)將硅量子點前體溶液在微波反應(yīng)器中以140-180°C反應(yīng)5-15min，再用透析袋透析，即得氨基化硅量子點溶液。
[0016]步驟(I)中，所述含有氣基的娃燒試劑為氣丙基二甲氧基娃燒(APTMS)、氣丙基二乙氧基硅烷(APTES)、3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷(DAMO)或3_[2_(2_氨基乙基氣基)乙基氣基]丙基二甲氧基娃燒(AEEA);含氣基的娃燒試劑和還原劑的質(zhì)量比為8:1-2:1 ;硅烷試劑的質(zhì)量分數(shù)為0.001-25% ；
[0017]步驟(2)中，所述短鏈聚乙二醇分子中，η為6-12 ;硅量子點中的硅烷試劑與短鏈聚乙二醇分子(NHS-EGn-MAL)的物質(zhì)的量比為1:1-1:10 ;反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時間Ih以上，優(yōu)選l_12h。
[0018]步驟(3)中，所述帶有巰基的藥物為本身帶有巰基的藥物分子，或者通過巰基化反應(yīng)(如利用Traut’s巰基化試劑將含有氨基的藥物分子巰基化)制備的帶有巰基的藥物分子。
[0019]步驟(3)中，所述帶有巰基的藥物為阿霉素；馬來酰亞胺化的硅量子點中的硅烷試劑與帶巰基的藥物的物質(zhì)的量比為1:1-1:5 ;反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時間Ih以上，優(yōu)選l-12h。
[0020]有益效果:本發(fā)明提供了水溶性硅量子點作為藥物載體的應(yīng)用，利用短鏈聚乙二醇分子將硅量子點與藥物分子連接在一起，制得的硅量子點-藥物復(fù)合物具有純凈度高、水溶性好、抗蛋白吸附、無需外加熒光標記、可實現(xiàn)體內(nèi)被動靶向、可通過血腦屏障、可透過腎小球血管壁進入尿液進而排出體外以及具有一定藥物緩釋效果等優(yōu)點。
[0021]具體而言，本發(fā)明選取了三種表面含有氨基的水溶性硅量子點，通過與一端是NHS、另一端MAL的短鏈PEG分子，將硅量子點表面MAL化，并且比較和優(yōu)化了不同長度PEG鏈段的效果。最后與巰基化的藥物分子反應(yīng)，形成硅量子點-抗癌藥物復(fù)合物。相對于現(xiàn)有技術(shù)，該發(fā)明主要具有以下優(yōu)勢:
[0022](I)本發(fā)明提供的硅量子點制備過程僅需一步，方法簡單，產(chǎn)量大；制得的硅量子點的細胞毒性很低，生物相容性好，藥物負載效率高，具備作為藥物載體的諸多優(yōu)勢。
[0023](2)本發(fā)明以較小尺寸的硅量子點作為藥物載體，不僅可以通過血腦屏障，而且透過腎小球血管壁進入尿液進而排出體外，將藥物的毒性降低到最小。
[0024](3)由于正常組織中的微血管內(nèi)皮間隙致密、結(jié)構(gòu)完整，大分子和納米顆粒不易透過血管壁；而實體瘤組織中血管豐富、血管壁間隙較寬、結(jié)構(gòu)完整性差，淋巴回流缺失，造成大分子類物質(zhì)和納米顆粒具有高通透性和滯留性，這種現(xiàn)象被稱作實體瘤組織的高通透性和滯留效應(yīng)(enhanced permeabi I ity and retent1n effect, EPR)。本發(fā)明利用該效應(yīng)，使制得的硅量子點-藥物復(fù)合物可以有效地在腫瘤組織選擇性富集，而較少的進入正常組織，從而實現(xiàn)復(fù)合物的被動靶向目的。
[0025](4)本發(fā)明引入了短鏈聚乙二醇分子，不僅增加了“硅量子點-抗癌藥物”復(fù)合物的水溶性，而且可以防止體內(nèi)蛋白質(zhì)(如調(diào)理素分子)在復(fù)合物表面的吸附，減少了被免疫細胞消除的幾率，增加了復(fù)合物在體內(nèi)的循環(huán)時間。
[0026](5)本發(fā)明以共價鍵的方式將藥物連接在硅量子點上，藥物的負載穩(wěn)定性大大提高，在一定程度上具有藥物緩釋的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為硅量子點-阿霉素復(fù)合物制備過程示意圖；
[0028]圖2為DAMO硅量子點-阿霉素復(fù)合物的紫外-可見吸收光譜圖；
[0029]圖3為DAMO硅量子點-阿霉素復(fù)合物用360nm光激發(fā)的熒光發(fā)射光譜圖；
[0030]圖4為DAMO硅量子點-阿霉素復(fù)合物用485nm光激發(fā)的熒光發(fā)射光譜圖；
[0031]圖5為游離的阿霉素和DAMO硅量子點-阿霉素復(fù)合物對H印G2細胞的MTT實驗結(jié)果。

【具體實施方式】
[0032]實施例1
[0033]巰基化阿霉素(HS-DOX)的制備，包括以下步驟:
[0034](I)將阿霉素溶解在二甲基亞砜(DMSO)和磷酸緩沖液(PBS)的溶液中(pH =8.0)，向其中加入阿霉素2倍物質(zhì)的量的Traut ’ s試劑；
[0035](2)室溫反應(yīng)I個小時，即得巰基化阿霉素。
[0036]實施例2
[0037]表面帶有氨基的水溶性硅量子點制備，包括以下步驟:
[0038](I)向檸檬酸鈉水溶液中通入氮氣，除去溶液中的氧氣；
[0039](2)在攪拌中加入3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷(DAMO)，并在密閉狀態(tài)下攪拌lOmin，形成硅量子點前體溶液；DAMO與檸檬酸鈉水溶液的質(zhì)量比為5:1 ;硅烷試劑的質(zhì)量分數(shù)為20% ；
[0040](3)在微波反應(yīng)器中以160°C反應(yīng)15min，形成DAMO硅量子點溶液；
[0041](4)用分子量為1000的透析袋透析硅量子點溶液，即得純凈的DAMO硅量子點溶液。
[0042]實施例3
[0043]馬來酰亞胺化硅量子點的制備，包括以下步驟:
[0044]將實施例2制得的DAMO硅量子點與NHS-EGltl-MAL按照1:3的物質(zhì)的量比在pH =7.4的磷酸緩沖液中反應(yīng)4小時，即得馬來酰亞胺化的硅量子點。
[0045]實施例4
[0046]硅量子點-阿霉素復(fù)合物的制備，包括以下步驟:
[0047](I)將馬來酰亞胺化的DAMO硅量子點中的硅烷試劑與巰基阿霉素按照1:3的物質(zhì)的量在pH = 9.0的碳酸氫鈉/碳酸鈉緩沖液中，反應(yīng)12小時；
[0048](2)用分子量為2000的透析袋透析上述溶液，即得“DAMO硅量子點-阿霉素”復(fù)合物。
[0049]硅量子點-阿霉素復(fù)合物制備的流程參見圖1 ;合成的“DAMO硅量子點-阿霉素”復(fù)合物的紫外-可見吸收光譜參見圖2 (485nm處的吸收峰為阿霉素的吸收峰)；360nm光激發(fā)下的熒光發(fā)射光譜參見圖3 (443nm處的吸收峰為DAMO硅量子點的發(fā)射峰，552、590nm處的吸收峰為阿霉素的發(fā)射峰)，485nm光激發(fā)下的熒光發(fā)射光譜參見圖4 (552、590nm處的吸收峰為阿霉素的發(fā)射峰)。紫外-可見吸收光譜與熒光光譜都表明了阿霉素已經(jīng)成功地共價連接到了娃量子點上。
[0050]實施例5
[0051]比較實施例4制得的DAMO硅量子點-阿霉素復(fù)合物與游離阿霉素的細胞毒性，方法如下:
[0052]選擇肝癌細胞H印G2，利用酶標儀采用MTT檢測法分別測定含有阿霉素濃度為O, 0.01，0.1, I, 3，10 μ g/mL的“DAMO硅量子點-阿霉素”復(fù)合物與游離阿霉素對細胞的毒性(硅量子點加入細胞24小時之后測定)，結(jié)果見圖5。
[0053]實驗結(jié)果表明“DAM0硅量子點-阿霉素”復(fù)合物與游離阿霉素有相似的殺死癌細胞的效果。
[0054]實施例6
[0055]表面帶有氨基的水溶性硅量子點制備，包括以下步驟:
[0056](2)向檸檬酸鈉水溶液中通入氮氣，除去溶液中的氧氣；
[0057](2)在攪拌中加入氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)，并在密閉狀態(tài)下攪拌lOmin，形成硅量子點前體溶液；APTMS與檸檬酸鈉水溶液的質(zhì)量比為2:1 ;硅烷試劑的質(zhì)量分數(shù)為0.001% ；
[0058](3)在微波反應(yīng)器中以160°C反應(yīng)15min，形成APTMS硅量子點溶液；
[0059](4)用分子量為1000的透析袋透析硅量子點溶液，即得純凈的APTMS硅量子點溶液。
[0060]馬來酰亞胺化硅量子點的制備，包括以下步驟:
[0061]將制得的APTMS硅量子點與NHS-EG12-MAL按照1:1的物質(zhì)的量比在pH = 7.4的磷酸緩沖液中反應(yīng)4小時，即得馬來酰亞胺化的硅量子點。
[0062]硅量子點-阿霉素復(fù)合物的制備，包括以下步驟:
[0063](I)將馬來酰亞胺化的APTMS硅量子點中的硅烷試劑與巰基阿霉素按照1:3的物質(zhì)的量在pH = 9.0的碳酸氫鈉/碳酸鈉緩沖液中，反應(yīng)12小時；
[0064](2)用分子量為2000的透析袋透析上述溶液，即得“硅量子點-阿霉素”復(fù)合物。
[0065]實施例7
[0066]表面帶有氨基的水溶性硅量子點制備，包括以下步驟:
[0067](3)向檸檬酸鈉水溶液中通入氮氣，除去溶液中的氧氣；
[0068](2)在攪拌中加入氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，并在密閉狀態(tài)下攪拌lOmin，形成硅量子點前體溶液；APTES與檸檬酸鈉水溶液的質(zhì)量比為8:1 ;硅烷試劑的質(zhì)量分數(shù)為25% ；
[0069](3)在微波反應(yīng)器中以160°C反應(yīng)15min，形成APTES硅量子點溶液；
[0070](4)用分子量為1000的透析袋透析硅量子點溶液，即得純凈的APTES硅量子點溶液。
[0071]馬來酰亞胺化硅量子點的制備，包括以下步驟:
[0072]將以上制得的APTES硅量子點與NHS-EG6-MAL按照1:10的物質(zhì)的量比在pH = 7.2的磷酸緩沖液中反應(yīng)12小時，即得馬來酰亞胺化的硅量子點。
[0073]硅量子點-阿霉素復(fù)合物的制備，包括以下步驟:
[0074](I)將馬來酰亞胺化的APTES硅量子點中的硅烷試劑與巰基阿霉素按照1:1的物質(zhì)的量在pH = 9.0的碳酸氫鈉/碳酸鈉緩沖液中，反應(yīng)4小時；
[0075](2)用分子量為2000的透析袋透析上述溶液，即得“硅量子點-阿霉素”復(fù)合物。
[0076]實施例8
[0077]表面帶有氨基的水溶性硅量子點制備，包括以下步驟:
[0078](4)向檸檬酸鈉水溶液中通入氮氣，除去溶液中的氧氣；
[0079](2)在攬拌中加入3-[2_(2_氨基乙基氨基)乙基氨基]丙基二甲氧基娃燒(AEEA)，并在密閉狀態(tài)下攪拌lOmin，形成硅量子點前體溶液；AEEA與檸檬酸鈉水溶液的質(zhì)量比為4:1 ;硅烷試劑的質(zhì)量分數(shù)為5% ；
[0080](3)在微波反應(yīng)器中以160°C反應(yīng)15min，形成AEEA硅量子點溶液；
[0081](4)用分子量為1000的透析袋透析硅量子點溶液，即得純凈的AEEA硅量子點溶液。
[0082]馬來酰亞胺化硅量子點的制備，包括以下步驟:
[0083]將以上制得的AEEA硅量子點與NHS-EG8-MAL按照1:5的物質(zhì)的量比在pH = 7.3的磷酸緩沖液中反應(yīng)I小時，即得馬來酰亞胺化的硅量子點。
[0084]硅量子點-阿霉素復(fù)合物的制備，包括以下步驟:
[0085](I)將馬來酰亞胺化的AEEA硅量子點中的硅烷試劑與巰基阿霉素按照1:5的物質(zhì)的量在pH = 9.0的碳酸氫鈉/碳酸鈉緩沖液中，反應(yīng)I小時；
[0086](2)用分子量為2000的透析袋透析上述溶液，即得“硅量子點-阿霉素”復(fù)合物。
【權(quán)利要求】
1.水溶性硅量子點作為藥物載體的應(yīng)用。
2.水溶性硅量子點作為抗腫瘤藥物載體的應(yīng)用。
3.如權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用，其特征在于:包括以下步驟: (1)氨基化硅量子點的制備:含有氨基的硅烷試劑和還原劑反應(yīng)，得氨基化硅量子點； (2)氨基化硅量子點表面的馬來酰亞胺化:氨基化硅量子點與一端帶有N-羥基琥拍酰亞胺酯NHS (N-hydroxysuccinimide ester,簡稱NHS)、另一端帶有馬來酰亞胺MAL(maleimide，簡稱MAL)的短鏈聚乙二醇分子NHS-EGn-MAL反應(yīng)，得馬來酰亞胺化的氨基化娃量子點； (3)硅量子點-藥物分子復(fù)合物的制備:馬來酰亞胺化的氨基化硅量子點與帶有巰基的藥物反應(yīng)，得娃量子點-藥物分子復(fù)合物。
4.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于:步驟(I)中，氨基化硅量子點的制備方法，具體包括以下步驟: (a)向還原劑水溶液中通入氮氣，除去溶液中的氧氣； (b)攪拌同時加入含有氨基的硅烷試劑，在密閉狀態(tài)下繼續(xù)攪拌5min以上，得氨基化硅量子點前體溶液；含氨基的硅烷試劑和還原劑的質(zhì)量比為8:1-2:1 ;硅烷試劑的質(zhì)量分數(shù)為 0.001-25% ； (c)將硅量子點前體溶液在微波反應(yīng)器中以140-180°C反應(yīng)5-15min，再用透析袋透析，即得氨基化硅量子點溶液。
5.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于:步驟(I)中，所述含有氨基的硅烷試劑為氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)、氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)、3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷(DAMO)或3-[2-(2_氨基乙基氨基)乙基氨基]丙基三甲氧基硅烷(AEEA);還原劑為朽1檬酸鈉或朽1檬酸；含氨基的娃燒試劑和還原劑的質(zhì)量比為8:1-2:1 ;娃燒試劑的質(zhì)量分數(shù)為0.001-25%。
6.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于:步驟(2)中，所述短鏈聚乙二醇分子中，η為6-12;硅量子點中的硅烷試劑與短鏈聚乙二醇分子(NHS-EGn-MAL)的物質(zhì)的量比為1:1-1:10 ;反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時間Ih以上。
7.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于:步驟(3)中，所述帶有巰基的藥物為本身帶有巰基的藥物分子，或者通過巰基化反應(yīng)(如利用Traut’ s巰基化試劑將含有氨基的藥物分子巰基化)制備的帶有巰基的藥物分子。
8.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于:步驟(3)中，所述帶有巰基的藥物為阿霉素(DOX);馬來酰亞胺化的硅量子點中的硅烷試劑與帶巰基的藥物的物質(zhì)的量比為1:1-1:5 ；反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時間Ih以上。
【文檔編號】A61K47/48GK104306984SQ201410626473
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】吳富根, 張曉東, 陳曉凱, 楊婧婧, 陳戰(zhàn) 申請人:東南大學(xué)