本發(fā)明涉及一種磁性還原增強型藥物敏感釋放納米凝膠及其制備和保存方法，屬于納米材料領域和藥物控制釋放技術領域。

背景技術：

納米凝膠是指尺寸為納米級(10-1000nm)的、由高分子經(jīng)化學或物理交聯(lián)后形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。納米凝膠作為藥物載體，將治療藥物以吸附或包埋的方式進行負載，通過靶向配體與受體間的結(jié)合或正常組織及細胞與腫瘤內(nèi)外的差異性，設計出具有主動或被動靶向性能的藥物載體。結(jié)合腫瘤部位的EPR效應，利用其較大的細胞間隙和較松散的結(jié)構(gòu)，促進納米級載體的通過，從而使其可更好地富集于病灶部位,可顯著提高藥物的生物利用度和藥物在體內(nèi)的輸送與釋放性能，是一類安全的、具有潛在生物醫(yī)學應用價值的體系。

近來，多重刺激響應性的藥物傳輸系統(tǒng)已經(jīng)在癌癥診斷和治療的研究中獲得快速發(fā)展。眾所周知，腫瘤細胞外環(huán)境谷胱甘肽(GSH)的濃度在2～10μM，而內(nèi)涵體和溶酶體的GSH值為2～10mM，兩者相差上百倍。而GSH具有還原性，因此，在納米凝膠結(jié)構(gòu)中設計含雙硫鍵、雙硒鍵等被還原斷裂的化學鍵，可實現(xiàn)納米凝膠的還原刺激響應性，有效提高癌癥的治療效果。

超順磁性四氧化三鐵納米粒子在外源磁場中可使載體在靶位點進行有效富集，且其所具有的磁熱療效、磁共振成像等性能，使其同樣廣泛應用于藥物載體中。

因此，在溫和的條件下制備重復性好，具有良好還原敏感刺激釋放的納米藥物載體，是目前化療藥物應用中急需解決的問題之一。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明的目為是提供一種磁性還原增強型藥物敏感釋放納米凝膠及其制備和保存方法。所述磁性還原增強型藥物敏感釋放納米凝膠具有較高的還原響應性敏感度，可降低載體在正常組織中的釋放量，從而降低毒副作用，提高治療效率，且本發(fā)明制備方法溫和，不引入有毒有害物質(zhì)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種磁性還原增強型藥物敏感釋放納米凝膠，其特征在于，由下述原料按質(zhì)量比(1-2)：1：(0.2-0.5)制備得到：

表面氨基化的超順磁性四氧化三鐵納米粒子、側(cè)鏈含有硒硫鍵的高分子衍生物、抗癌藥物。

按上述方案，優(yōu)選地，所述側(cè)鏈含有硒硫鍵的高分子衍生物由下述步驟制備得到：

在室溫、氮氣保護下，以濃度為0.01mol/L的PBS溶液為反應介質(zhì)，以質(zhì)量比為1-1.5：1的側(cè)鏈含巰基官能團的高分子以及含有雙硒鍵的化合物為反應原料，調(diào)節(jié)反應體系的pH值為6.5-7.4，在37℃下，攪拌反應5-8小時，透析，得側(cè)鏈含有硒硫鍵的高分子衍生物。優(yōu)選地，所述透析的介質(zhì)為超純水。

按上述方案，優(yōu)選地，所述側(cè)鏈含巰基官能團的高分子為巰基化海藻酸鈉、巰基化葡聚糖、巰基化殼聚糖中的一種。

上述巰基化海藻酸鈉、巰基化葡聚糖、巰基化殼聚糖的制備方法為：

1)將適量海藻酸鈉或氨基化葡聚糖或殼聚糖溶解于一定量超純水中；2)將適量1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亞胺(EDC)和N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)溶解到適量的超純水中；3)在氮氣保護條件下，將步驟2)制得的EDC/NHS溶液滴加到步驟1)制得的海藻酸鈉或氨基化葡聚糖或殼聚糖溶液中，活化30min；4)將適量半胱氨酸鹽酸鹽溶于適量超純水中，并用6mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH為6-7左右，之后滴加到步驟3)得到的溶液中，繼續(xù)攪拌12h，全程避光處理；反應結(jié)束后，將反應溶液裝入透析袋中透析2天，冷凍、干燥得到固體粉末。按上述方案，優(yōu)選地，所述海藻酸鈉的羧基與所述半胱氨酸鹽酸鹽的氨基的摩爾比為1：(1～1.2)。按上述方案，優(yōu)選地，所述氨基化葡聚糖或殼聚糖的氨基與半胱氨酸鹽酸鹽的羧基的摩爾比為1：(1～1.2)。

按上述方案，優(yōu)選地，所述含有雙硒鍵的化合物為3,3’-二硒代二丙酸或4,4’-二硒代二丁酸。其中，3,3’-二硒代二丙酸可參照文獻(Langmuir,2006,22(13):5552-5565)、(Int J Nanomed,2012,7(17):3991-4006)制得，所述4,4’-二硒代二丁酸可按照下述方法制得：

分別將3.95g硒粉和2.00g氫氧化鈉溶于25mL冰水中；然后將0.25g硼氫化鈉和0.20g氫氧化鈉溶于5mL冰水中，并注射到上述含硒粉的溶液中，全程氮氣保護下，于0℃反應直至硒粉完全溶解，溶液呈現(xiàn)無色狀態(tài)。然后將溶液升溫至90℃后繼續(xù)反應30min，直至溶液顏色變?yōu)榧t棕色為止。將5.42g4-氯丙酸溶于20mL超純水中，并用碳酸鈉調(diào)節(jié)pH值至為8.0后，加入到上述紅棕色溶液中去，在氮氣條件下攪拌過夜。反應結(jié)束后，反應液經(jīng)過濾得到黃色溶液，之后用1.0mol/L的鹽酸調(diào)節(jié)其pH為3～4，用乙酸乙酯萃取兩次，再用無水硫酸鎂干燥，過濾，旋蒸，最后用乙酸乙酯重結(jié)晶得到黃色固體產(chǎn)品。

按上述方案，優(yōu)選地，所述抗癌藥物為鹽酸阿霉素、甲氨蝶呤、絲裂霉素、羥基脲、博來霉素中的一種或多種。

本發(fā)明還提供了上述磁性還原增強型藥物敏感釋放納米凝膠的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：

1)將側(cè)鏈含有硒硫鍵的高分子衍生物加入于超純水中，調(diào)節(jié)溶液的pH值為6-7.4；

2)將表面氨基化的超順磁性四氧化三鐵納米粒子和抗癌藥物溶于鹽酸中，控制溶液的pH值在4.5-5.5；

3)在避光條件下，將步驟2)得到的溶液滴加至步驟1)得到的溶液中，調(diào)節(jié)溶液的pH值為7.2-7.4，攪拌5-7h，透析，得磁性還原增強型藥物敏感釋放納米凝膠。

按上述方案，優(yōu)選地，步驟3)中所述透析的介質(zhì)為超純水，所述透析袋截留分子量為10KDa。

本發(fā)明還提供了上述磁性還原增強型藥物敏感釋放納米凝膠的保存方法，其特征在于，保存于2～4℃下的環(huán)境中。

相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明反應條件溫和，原料毒副作用低，通過靜電相互作用的方式實現(xiàn)對藥物的包載，同時硒硫鍵的使用保證藥物釋放具有強的還原敏感性，有效避免在正常生理環(huán)境中的暴釋和藥物泄露等不良效應，而在癌細胞內(nèi)的還原性環(huán)境中，實現(xiàn)藥物的大量快速釋放，具有低的毒副作用與高的治療效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1制備的基于海藻酸鈉的磁性還原響應性納米藥物載體的透射電鏡圖(a)、粒徑分布圖(b)、磁性吸附圖(c)和磁滯回線(d)。

圖2為本發(fā)明實施例1制備的基于海藻酸鈉的磁性還原響應性納米藥物載體在不同環(huán)境下的藥物釋放曲線圖。

圖3為本發(fā)明實施例1制備的基于海藻酸鈉的磁性還原響應性納米藥物載體小白鼠生物學評價，腫瘤實拍(a)、腫瘤體積變化圖(b)、腫瘤抑制率(c)和老鼠體重變化圖(d)。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

實施例1

1、參照文獻(Biomaterials,2009,30:4716-4722)方法合成具有表面氨基化的超順磁性四氧化三鐵納米粒子(SPION-NH₂)。

2、制備側(cè)鏈含硒硫鍵的海藻酸鈉高分子衍生物(SA-SSe-COOH)，具體步驟如下：

1)參照文獻(J controlled release,2009,136:38-44)、(Materials Science and Engineering C,2015,46:41-51)等方法，將海藻酸鈉側(cè)鏈引入巰基，得到巰基化海藻酸鈉(SA-SH)。

2)參照文獻(Langmuir,2006,22(13):5552-5565)、(Int J Nanomed,2012,7(17):3991-4006)等方法合成3,3'-二硒代二丙酸(DSeDPA)。

3)在室溫、氮氣保護下，稱0.1g DSeDPA加入于裝有30mL的PBS(0.01mol/L，pH 6.56)的三口燒瓶里，攪拌使其溶解。稱0.125g SA-SH溶于30mL的PBS(0.01mol L-1,pH 6.56)中，并注射到上述DSeDPA溶液里，反應條件為37℃，攪拌7小時。反應所得溶液用超純水透析3天，得到1.81mg/mL的SA-SSe-COOH。

3、將2.76mL 1.81mg/mL的SA-SSe-COOH轉(zhuǎn)移至含有2.24mL超純水的三口燒瓶中，并用HCl調(diào)節(jié)其pH值為6.5；取0.908mL 5.508mg/mL的SPION-NH₂和0.625mL 4mg/mL的阿霉素溶于3.07mL pH 5.0的鹽酸中，并滴加到上述三口燒瓶里，最后用0.1mol/L的氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH為7.4，室溫下攪拌5小時，全程采取避光措施。將反應液轉(zhuǎn)移到透析袋中用超純水透析2天后，所用透析袋的截留分子量為10KDa，得到納米凝膠的水溶液在4℃下保存。所得磁性納米凝膠的載藥率以及包封率分別為18.2％和95.6％。

本實施例所得磁性納米凝膠的性能測定：

采用激光粒度儀(DLS)測得本實施例所制備的納米凝膠的粒徑為110±15nm，結(jié)果如圖1-a。所測得粒徑大小與透射電鏡結(jié)果相符。采用透射電鏡(TEM)觀察期形貌和尺寸分布情況，結(jié)果如圖1-b所示。制備的粒子形貌均一且穩(wěn)定。

采用永磁體遷移和電磁鐵振動樣品磁強計(VSM)分別分析所制備的磁性載藥納米凝膠隨時間的泳動行為，磁滯回線和飽和磁強度，結(jié)果如圖1-c和1-d所示。可見所制備的磁性還原增強型納米凝膠具有良好的磁性，可快速在磁體附近富集。該載體無明顯磁滯，具有超順磁性，且飽和磁強度達到53.4emu/g Fe。

本實施例所制備的載藥納米凝膠具有顯著的還原響應釋放特性，如圖2所示。在pH＝5.0PBS及10mM GSH的環(huán)境下的釋放量達到97.5％，其累積釋放量是所有環(huán)境下最高的。而在pH＝5.0PBS的條件下，累積釋放量為54.2％，表明了所制備的載體具有顯著的還原敏感性。此外，該載體還展現(xiàn)出明顯的pH響應性。在pH和GSH雙重作用下，磁性載藥納米凝膠的釋放量得到顯著提高。

本實施例所制備的納米凝膠以實驗小鼠為模型進行生物學評價結(jié)果，如圖3所示。首先在小鼠皮下植入癌細胞，待腫瘤長到100mm³左右時，將小鼠分成空白對照組(PBS對照組)、阿霉素對照組和磁性載藥納米凝膠組。通過尾靜脈注射，阿霉素對照組組和磁性載藥納米凝膠組的阿霉素的注射量均為3.3mg/kg/week，同時與不含藥物的PBS對照組進行對比。經(jīng)過21天的觀察，由磁性載藥納米凝膠和PBS處理過的小鼠的體重沒有明顯變化，而經(jīng)過阿霉素處理的小鼠在第二天時體重明顯減少(圖3-a)。在后續(xù)的觀察中，與PBS對照組相比，阿霉素組的小鼠的體重增長較為緩慢，而磁性載藥納米凝膠組與PBS對照組的小鼠體重增長相差不大，磁性載藥納米凝膠組毒副作用小。另一方面磁性載藥納米凝膠組的小鼠腫瘤體積增長明顯比阿霉素組小鼠的腫瘤體積增長速度要慢(圖3-b)，阿霉素對腫瘤的抑制率為52.6％，而磁性載藥納米凝膠對腫瘤的抑制率為76.6％(圖3-c和d)。結(jié)果表明，所制備的磁性載藥納米凝膠具有比游離的阿霉素具有更好的腫瘤抑制作用，并且產(chǎn)生更少的毒副作用。

實施例2

1、參照文獻(Biomaterials,2009,30:4716-4722)方法合成具有表面氨基化的超順磁性四氧化三鐵納米粒子(SPION-NH₂)。

2、制備CS-SSe-COOH，具體步驟如下：

1)參照文獻(J controlled release,2009,136:38-44)、(Materials Science and EngineeringC,2015,46:41-51)等方法，將氨基化殼聚糖側(cè)鏈引入巰基，得到巰基化殼聚糖(CS-SH)。

2)參照文獻(Langmuir,2006,22(13):5552-5565)、(Int J Nanomed,2012,7(17):3991-4006)等方法合成3,3'-二硒代二丙酸(DSeDPA)。

3)在室溫、氮氣保護下，稱0.1g DSeDPA加入于裝有30mL的PBS(0.01mol/L，pH6.56)的三口燒瓶里，攪拌使其溶解。稱0.215g CS-SH溶于30mL的PBS(0.01mol L-1,pH6.56)中，并注射到上述DSeDPA溶液里，反應條件為37℃，攪拌7小時。反應所得溶液用超純水透析3天，得到2.10mg/mL的CS-SSe-COOH。

3、將2.50mL 2.10mg/mL的CS-SSe-COOH轉(zhuǎn)移至含有2.50mL超純水的三口燒瓶中，并用1.0mol/L的鹽酸調(diào)節(jié)其pH值為5.0；取0.454mL 5.508mg/mL的SPION-NH₂和0.625mL4mg/mL的阿霉素溶于3.524mL pH 5.0的鹽酸中，并滴加到上述三口燒瓶里，最后用0.1mol/L的氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH為7.4，室溫下攪拌5小時，全程采取避光措施。將反應液轉(zhuǎn)移到透析袋中用超純水透析2天后，所用透析袋的截留分子量為10KDa，得到納米凝膠的水溶液在4℃下保存。所得磁性納米凝膠的載藥率以及包封率分別為10.8％和86.2％。