CN111450252B - 一种用于靶向堵塞肿瘤血管的药物及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于靶向堵塞肿瘤血管的药物及其制备方法与应用。该用于靶向堵塞肿瘤血管的药物,包括生物膜、MOFs、内源性蛋白以及靶向分子;其中,MOFs包裹于生物膜中;内源性蛋白负载于MOFs上;靶向分子连接于生物膜的外部。本发明还提供了该药物的制备方法,通过一锅法合成负载内源性蛋白的MOFs,然后加入生物膜,搅拌、超声处理、挤压包覆;随后加入磷脂‑聚乙二醇‑靶向分子混合孵育,冷冻干燥,得到用于靶向堵塞肿瘤血管的药物。该药物能专一识别并阻断肿瘤新生血管,使肿瘤细胞因缺乏营养和氧气饥饿而死,而不影响正常细胞;在肿瘤治疗领域具有前所未有的潜力。
Description
技术领域
本发明属于肿瘤血管靶向治疗领域,特别涉及一种用于靶向堵塞肿瘤血管的药物及其制备方法与应用。
背景技术
在世界各地,癌症都是全球发病率和死亡率的重要原因,无论人类社会发展水平如何。即使在人类发展指数低的情况下,累积发病风险也表明,约12%的男性和10%的女性在其一生中患上癌症。直到目前,人类对于癌症的研究及治疗,仍然“任重道远”。我国作为世界第一癌症大国,对肿瘤治疗的研究迫在眉睫。
而目前针对肿瘤的临床治疗手段主要是手术切除、放疗和化疗,但其存在许多不足。手术切除难以彻底根治肿瘤,且存在高风险,高复发率,极易发生感染导致一系列并发症;化疗则有耐药性以及高毒性的问题,放疗的放射性以及高毒副作用给患者造成许多困扰。因此寻找高效低毒的肿瘤治疗策略一直深受广大研究者青睐。近年来,癌症的治疗方法得到了很好的发展。在这些治疗方法中,肿瘤热疗法已被广泛探索,被称为除外科、化疗、放射治疗和生物疗法之外的第五种癌症治疗方法。肿瘤热疗法可以直接杀死癌细胞,也可以作为辅助治疗来提高放疗和化疗的敏感性。光热疗法是目前研究最广泛的热疗方法。许多光热剂被用来将光能转化为热来***。然而,由于激光的浅穿透深度,光热疗法仅适用于浅表性肿瘤的治疗,限制了其临床方向的发展。光动力纳米平台依赖激发光源、光敏剂和氧气,且产生的单线态氧、超氧自由基、羟基自由基和过氧化物的有效量不足,需频繁给药激发。然而,对于肿瘤饥饿材料的研究尚不多见,这是一种很有前途的治疗策略。在癌症饥饿的情况下,通过停止给肿瘤提供氧气和营养物质可以抑制肿瘤的快速生长。因此,人们对可行的饥饿癌症方案和具有临床前景的药物非常感兴趣。
近些年来,金属有机骨架化合物(Metal organic Framework,MOFs)作为独特的有机-无机杂化材料,因其优秀的多孔性能、简单的合成方法、灵活可调的结构特点,吸引了大量科研人员的研究,并被迅速运用到各个领域。并且,MOFs优秀的多孔性能也使得其孔腔中可以轻易地包裹某些特定性能的材料,合成多种具有优秀性能的复合材料。这使得其在气体储存、气体分离、手性化合物分离、多相催化、化学传感和药物。
在过去的几十年里,发展了一个专门针对肿瘤血管来治疗癌症的领域。与那些传统化疗药物对比,以肿瘤血管***为靶点的策略杀伤肿瘤细胞有两大优势:直接接触血管内皮细胞或血液;由于内皮细胞具有较高的基因稳定性,诱导耐药的可能性较小。此外,各种血管生成抑制剂(Angiogenesis inhibitors,AI)和血管干扰剂(vasculardistruptingagents,VDAs)可以阻断肿瘤的血液供应,从而抑制肿瘤的生长,其中有一些已经在临床上得到应用。然而,非目标效应和高有效剂量限制了这些制剂在癌症患者中的应用。因此,肿瘤血管靶向治疗需要开发一种高疗效和安全性的新策略。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种用于靶向堵塞肿瘤血管的药物。
本发明的另一目的在于提供所述的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物的制备方法。
本发明的再一目的在于提供所述的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物在制备肿瘤治疗药物中的应用。
为实现上述目的,本发明通过下述技术方案实现:
一种用于靶向堵塞肿瘤血管的药物,包括生物膜、MOFs、内源性蛋白以及靶向分子;其中,MOFs包裹于生物膜中;内源性蛋白负载于MOFs上;靶向分子连接于生物膜的外部。
所述的靶向分子优选通过磷脂-聚乙二醇连接于所述的生物膜的外部;靶向分子与聚乙二醇连接。
所述的磷脂包括但不限于:二油酰基磷脂酰乙醇胺(DOPE)、二棕榈酰基磷脂酰乙醇胺(DPPE)、二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺(DSPE)、二肉豆蔻酰磷脂酰乙醇胺(DMPE);优选为二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(DSPE)。
所述的聚乙二醇的聚合度优选为1000~10000;更优选为2000。
所述的靶向分子优选为RGD多肽、chTNT-3、chTV-1、整合素、叶酸、CREKA肽和pHLIP肽(pH(low)membrane insertion peptide)中的至少一种;更优选为RGD多肽。
所述的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物的尺寸优选为200~800nm;更优选为400nm。
所述的生物膜优选为人脐静脉内皮细胞膜、红细胞膜、白细胞膜、4T1乳腺癌细胞膜和血小板膜中的至少一种;更优选为红细胞膜。
所述的MOFs优选为ZIF-8。
所述的内源性蛋白优选为凝血酶、纤维蛋白和组织因子中的至少一种;更优选为凝血酶。
所述的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物的制备方法,优选包括如下步骤:
(1)制备负载内源性蛋白的MOFs;
(2)将步骤(1)得到的负载内源性蛋白的MOFs溶于PBS中,加入生物膜,搅拌、超声处理、然后挤压进行包覆,得到生物膜包裹的药物;随后将生物膜包裹的药物与磷脂-聚乙二醇-靶向分子混合孵育,冷冻干燥,得到用于靶向堵塞肿瘤血管的药物。
步骤(1)中所述的负载内源性蛋白的MOFs优选通过一锅法合成,具体如下:
分别取二甲基咪唑和内源性蛋白溶于水中;然后边搅拌边加入六水合硝酸锌溶液,反应、离心去上清、洗涤得到的固体沉淀离子,冷冻干燥,得到负载内源性蛋白的MOFs。
所述的二甲基咪唑、内源性蛋白与六水合硝酸锌优选按质量比10000:55~65:2~4配比;更优选为按10000:60:3配比。
所述的六水合硝酸锌溶液的加入方式优选为逐滴滴加。
所述的反应条件优选为室温搅拌反应1~3h;更优选为室温搅拌反应2h。
所述的室温为0~40℃;更优选为10~30℃;最优选为20~28℃。
所述的搅拌的速度优选为50~150rpm;更优选为100rpm。
所述的离心的条件优选为6000~10000rpm离心10~30min;更优选为8000rpm离心20min。
所述的洗涤优选为用去离子水洗涤。
所述的洗涤的次数优选为3次。
所述的负载内源性蛋白的MOFs优选为内源性蛋白包裹于MOFs中。
步骤(2)中所述的负载内源性蛋白的MOFs和生物膜优选按质量比1:18~22配比;更优选为按质量比1:20配比。
步骤(2)中所述的搅拌的条件优选为2~8℃条件下搅拌3~5h;更优选为4℃条件下搅拌4h。
步骤(2)中所述的超声处理的条件优选为50~55Khz、80~120W处理2~8min;更优选为53Khz、100W处理5min。
步骤(2)中所述的挤压优选通过聚碳酸酯多孔膜挤压机完成;更优选为通过规格为200~800nm的聚碳酸酯多孔膜挤压机完成;最优选为通过规格为800nm、400nm、200nm的聚碳酸酯多孔膜挤压机完成。
步骤(2)中所述的挤压次数优选为8~12次;更优选为10次。
步骤(2)中所述的生物膜包裹的药物与磷脂-聚乙二醇-靶向分子按质量比比优选为710~730:1;更优选为720:1。
所述的磷脂-聚乙二醇-靶向分子优选通过如下步骤制备:取磷脂与MAL-PEG-NHS于PBS溶液中,第一次反应,得到MAL-PEG-磷脂;然后加入靶向分子,第二次反应,静置,离心去上清,透析,冷冻干燥,得到磷脂-聚乙二醇-靶向分子。
所述的磷脂、MAL-PEG-NHS和靶向分子优选按质量比3:1~3:8~12配比;更优选为按质量比3:2:10配比。
所述的第一次反应的条件优选为氩气保护下反应6~10h;更优选为氩气保护下反应8h。
所述的第二次反应的条件优选为氩气保护下室温搅拌反应3~5h;更优选为氩气保护下室温搅拌反应4h。
所述的静置的条件优选为于2~8℃静置过夜;更优选为于4℃静置过夜。
所述的离心的条件优选为8000~12000rpm离心20~40min;更优选为10000rpm离心30min。
所述的离心的次数优选为2~4次;更优选为3次。
所述的透析的条件优选为装入透析带中在PBS溶液中透析12~36h;更优选为24h。
所述的透析袋优选为截留分子量为3000~4000的透析袋;更优选为截留分子量为3500的透析袋。
步骤(2)中所述的孵育的时间优选为1~3h;更优选为2h。
所述的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物在制备肿瘤治疗药物中的应用。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
1.肿瘤血管靶向治疗是基于肿瘤新生血管与正常血管的不同,靶向堵塞血管的药物能专一识别并阻断肿瘤新生血管,使肿瘤细胞因缺乏营养和氧气饥饿而死,而不影响正常细胞;
2.用于靶向堵塞肿瘤血管的药物,直接与血管内皮细胞或血液接触,内皮细胞基因稳定性高,因而产生耐药的可能性极低,适用于大多数的肿瘤;另外还弥补了临床上应用的血管生成抑制剂(AIS)和血管阻断剂(VDAS)缺少的靶向效应和高有效剂量,可以靶向阻断肿瘤的血液供应,抑制肿瘤的恶性增殖;随着纳米技术的迅速发展,肿瘤血管靶向治疗技术在肿瘤治疗领域提供了前所未有的潜力;
3.本发明通过红细胞膜包裹ZIF-8/Th,红细胞膜涂层的纳米粒子遗传了天然红细胞的免疫逃逸能力,使血液滞留时间延长,同时具有极好的生物相容性以及低免疫原性;同时,ZIF 8对凝血酶进行包装,可以提高凝血酶的使用安全性;
4.本发明还发现400nm大小的RBC@ZIF-8/Th NPs具有更好的治疗效果。
附图说明
图1为实施例1的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物的性能表征图:其中,A为不同尺寸的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物的透射电子显微镜照片图;B为不同尺寸的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物的粒径分布图;C为不同尺寸的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物的Zeta电位图;D为ZIF-8、Th、ZIF-8/Th的傅里叶红外光谱图;E为用于靶向堵塞肿瘤血管的药物在不同pH下的释药曲线图。
图2为实施例1的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物的生物相容性表征图:其中,A为不同尺寸的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物在不同浓度下的细胞毒性图;B为不同尺寸的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物在不同浓度下的溶血率图;C为部分溶血直观图。
图3为实施例4的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物在4T1荷瘤小鼠体内的成像图:其中,A为不同时间点下不同尺寸的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物在4T1荷瘤小鼠体内分布的活体成像图;B为不同尺寸的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物在4T1荷瘤小鼠体内24h后五脏(心脏、肝脏、脾脏、肺部、肾脏)和肿瘤的离体成像图。
图4为实施例1的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物对4T1荷瘤小鼠的治疗结果分析图:其中,A为不同尺寸的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物对4T1荷瘤小鼠治疗两周后小鼠肿瘤的离体图;B为不同尺寸的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物对4T1荷瘤小鼠治疗后第14天离体肿瘤的重量图;C为不同尺寸的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物对4T1荷瘤小鼠治疗后后第14天离体肿瘤的TUNEL和H&E染色结果图;D为不同时间点下不同尺寸的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物对4T1荷瘤小鼠治疗期间小鼠肿瘤的体积变化图;***表示两者之间差异极显著(p<0.001)。
图5为实施例1的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物对4T1荷瘤小鼠的影响图:其中,A为不同时间点下不同尺寸的用于堵塞肿瘤血管的药物对4T1荷瘤小鼠的体重影响图;B为不同尺寸的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物对4T1荷瘤小鼠治疗后第14天血清中的血糖含量图;C为不同尺寸的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物对4T1荷瘤小鼠治疗后第14天血清中的尿素氮含量图;D为不同尺寸的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物对4T1荷瘤小鼠治疗后第14天血清中的白蛋白含量图;E为不同尺寸的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物对4T1荷瘤小鼠治疗后第14天血清中的谷草转氨酶含量图;F为不同尺寸的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物对4T1荷瘤小鼠治疗后第14天血清中的谷丙转氨酶含量图;G为不同尺寸的用于堵塞肿瘤血管的药物对4T1荷瘤小鼠治疗后后第15天离体五脏(心脏、肝脏、脾脏、肺部、肾脏)的TUNEL和H&E染色结果图。
图6为实施例1的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物对4T1荷瘤小鼠的药代动力图:A为单次注射不同尺寸的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物后对4T1荷瘤小鼠血中锌离子含量的影响图;B为单次注射不同尺寸的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物24h后对4T1荷瘤小鼠离体五脏(心脏、肝脏、脾脏、肺部、肾脏)和肿瘤处锌离子含量的影响图;**表示两者之间差异极显著(0.001≤p≤0.01)。
图7为实施例7的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物对4T1荷瘤小鼠的肿瘤血管共定位切片图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例14T1乳腺瘤靶向堵塞肿瘤血管的药物的制备
1、ZIF-8的制备:取0.5g二甲基咪唑溶解于2mL去离子水中;然后在机械搅拌(转速为100rpm)下缓慢滴加10μL六水合硝酸锌溶液(15mg/mL),室温下机械搅拌(转速为100rpm)反应2h;接着离心(8000rpm,20min),得到固体沉淀粒子;最后用去离子水洗涤三次去除残留物,冷冻干燥,得到ZIF-8粉末,并称重约10mg。
2、ZIF-8/Th的制备:取0.5g二甲基咪唑和3mg凝血酶(Th)溶解于2mL去离子水中;然后在机械搅拌(转速为100rpm)下缓慢滴加10μL六水合硝酸锌溶液(15mg/mL),室温下机械搅拌(转速为100rpm)反应2h;接着离心(8000rpm,20min),得到固体沉淀粒子;最后用去离子水洗涤三次去除残留物,冷冻干燥,得到ZIF-8/Th(“ZIF-8/Th”简写为“ZT”)粉末,并称重约12mg。
3、RGD多肽连接磷脂的制备:取3mg二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(DSPE)与2mgMAL-PEG-NHS(北京乐博生物科技有限公司,货号:PG2-MLNS-2k;聚乙二醇的聚合度是2000)于5mLPBS溶液(0.01M、pH=7.4)中,氩气保护下反应8h,得到MAL-PEG-DSPE;然后加入10mg RGD多肽(北京拜尔迪生物技术有限公司,M2976-10mg),氩气保护下室温搅拌反应4h,接着,4℃静置过夜,随后10000rpm离心30min,去上清,离心三次,随后装入截留分子量为3500的透析袋MD18(3500)(MW:3500,美国光谱医学)中在PBS溶液(0.01M,pH=7.4)中透析24h,液体冷冻干燥得到DSPE-聚乙二醇-RGD多肽。
4、红细胞膜的制备:取SD大鼠(SPF级,雄性,体重约180g,购自广东省医学动物中心)的鼠全血5mL(保存在等体积抗凝剂里),4℃、2500rpm离心5min,除去上层血清和血小板及白细胞层等,收集下层红细胞;加入5mL生理盐水重悬清洗,重复三次,缓慢吸掉上清;冰浴下向洗涤后的红细胞中加入5mL生理盐水,50mL灭菌水,轻轻混匀,静置30min(15min时取出上下晃动使分布均匀);3500rpm离心5min,除去上层清液(血红蛋白);加入5mL生理盐水清洗,重复三次;得到红细胞膜,溶于5mL PBS(0.01M,pH=7.4)中。取出1mL用于冻干称重,定量所得红细胞膜浓度为40mg/mL。
5、非靶向堵塞肿瘤血管的药物的制备:取2mg步骤2得到的ZIF-8/Th粉末溶于5mLPBS(0.01M,pH=7.4)中并与步骤4得到的1mL红细胞膜混合均匀,4℃条件下搅拌4h后,超声(53Khz,100W)处理5min,并通过800nm、400nm、200nm的聚碳酸酯多孔膜挤压机(Avanti微型挤出机)中反复挤压10次进行包覆,得到红细胞膜包裹的ZIF-8/Th(将尺寸分别为200nm、400nm和800nm的红细胞膜包裹的ZIF-8/Th分别命名为200@ZTR、400@ZTR、800@ZTR),分别取200@ZTR、400@ZTR、800@ZTR1mL进行冷冻干燥定量,1mL200@ZTR、400@ZTR、800@ZTR的干重均为6mg。另外,取1mL尺寸为800nm的用于堵塞肿瘤血管的药物加入2mL PBS(0.01M,pH=7.4)溶液中,得到浓度为2mg/mL的800@ZTR。
6、用于靶向堵塞肿瘤血管的药物的制备:分别取6mL浓度为6mg/mL的红细胞膜包裹的ZIF-8/Th(200@ZTR、400@ZTR、800@ZTR)与50μg步骤2得到的DSPE-聚乙二醇-RGD多肽混合孵育2h,最终得到尺寸分别为200nm、400nm和800nm的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物(简称RBC@ZIF-8/Th NPs)(将尺寸分别为200nm、400nm和800nm的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物分别命名为R-200@ZTR、R-400@ZTR、R-800@ZTR)。分别取1mL用于靶向堵塞肿瘤血管的药物进行冷冻干燥定量,1mL用于靶向堵塞肿瘤血管的药物共计6mg。另外,分别往1mL尺寸为200nm、400nm和800nm的靶向化的用于堵塞肿瘤血管的药物中加入0.5mL PBS(0.01M,pH=7.4)溶液中,得到浓度为4mg/mL的R-200@ZTR、R-400@ZTR、R-800@ZTR。
实施例2用于靶向堵塞肿瘤血管的药物的性能表征测试
通过透射电子显微镜(TEM)观察红细胞膜中纳米粒子包封状态,结果如图1-A所示:表明不同尺寸的RBC@ZIF-8/Th NPs中的ZIF-8/Th均被红细胞膜包封。分别取200nm、400nm和800nm的RBC@ZIF-8/Th NPs溶液(分别取实施例1制备得到的浓度为4mg/mL的200nm、400nm和800nm的RBC@ZIF-8/Th NPs溶液用PBS溶液(0.01M,pH=7.4)稀释得到浓度为1mg/mL的200nm、400nm和800nm的RBC@ZIF-8/Th NPs溶液)以及ZIF-8/Th溶液(取ZIF-8/Th溶于PBS(0.01M,pH=7.4),得到浓度为1mg/mLZIF-8/Th溶液)各1mL,室温下使用激光纳米粒度仪定时测定其粒径,结果如图1-B所示:粒子的平均粒径与当初挤压膜的孔径相符,证实了红细胞膜的成功包覆。分别取200nm、400nm和800nm的RBC@ZIF-8/Th NPs水溶液(分别取1mL实施例1中得到的200nm、400nm和800nm的RBC@ZIF-8/Th NPs(4mg/mL),离心(8000rpm,20min),取沉淀,再溶于4mL去离子水中,得到浓度为1mg/mL的RBC@ZIF-8/Th NPs水溶液)以及ZIF-8/Th溶液(取ZIF-8/Th溶于去离子水中,得到浓度为1mg/mLZIF-8/Th溶液)各1mL,室温下采用Zeta电位仪(型号Nano-ZS90,Malvern)测定其Zeta电位,结果如图1-C所示:表明不同尺寸的的RBC@ZIF-8/Th NPs均呈电负性。分别取1mg ZIF-8、Th和ZT(ZIF-8/Th)粉末和溴化钾粉末混合均匀,装入模具,在压片机上压制成片,然后采用傅氏转换红外线光谱分析仪(Bruker,VERTEX 70v)检测样品基团的红外光谱吸收值,检测范围为500~3500cm-1,结果如图1-D所示:1135cm-1和2933cm-1处的峰对应于ZIF-8的咪唑中的N-H拉伸振动吸收,1626.5cm-1和1304cm-1处的峰分别是Th中C=O和C-O的拉伸振动吸收,上述峰均存在于ZT中,表明ZT的成功合成。通过如下方法测定RBC@ZIF-8/Th NPs的释药量:分别取0.75mL实施例1中得到的200nm、400nm和800nm的RBC@ZIF-8/Th NPs(4mg/mL),离心(8000rpm,20min)取沉淀,然后再分别分散于pH为7.4和6.0的PBS溶液(0.01M)中(PBS体积均为2mL),然后将其置于37℃水浴条件下避光振荡(100rpm)进行药物释放,分别在20min、40min、60min、80min、100min、120min时,离心(8000rpm、15min),取200μL上清液,然后再补加等量相应的新鲜PBS溶液继续药物的释放过程,同时利用蛋白质定量试剂盒(BCA法,Abbkine,AMJ-KT0008)测量上清液释放出的Th含量(具体方法参照说明书),每种处理重复3次,结果如图1-E所示:RBC@ZIF-8/Th NPs在pH7.4的条件下基本不释放,而在pH6.0的时候能缓慢释放。
实施例3
一、用于靶向堵塞肿瘤血管的药物的细胞毒性测试
取实施例1制得的尺寸为200nm、400nm和800nm的RBC@ZIF-8/Th NPs(0.1mL,浓度为4mg/mL),分别用DMEM完全培养基稀释得到浓度梯度为25μg/mL、50μg/mL、100μg/mL的溶液;接着采用CCK8法对上述浓度梯度的溶液进行毒性测试,具体如下:在96孔板(WHB-96)中接种人脐静脉内皮细胞(HUVECs)(ATCC)悬液10μL(1×104细胞/孔),同时往孔板中加入100μL DMEM完全培养基,轻轻摇晃均匀,每组6个复孔,做好标记。将培养板放在培养箱(37℃,5%CO2)中培养24小时使细胞贴壁,接着按标记分别向培养板加入100μL上述配备的不同浓度的待测药物(阴性对照组加入等量DMEM完全培养基),并将培养板在培养箱孵育24小时。然后每孔细胞用PBS(0.01M,pH=7.4)洗三次,避光条件下加入100μL含有10μL CCK8试剂(上海翊圣生物科技有限公司)的DMEM(注意不要产生气泡),将培养板置于培养箱内孵育3小时,最后用酶标仪(MIULTISKAN MK3,赛德飞世尔科技)测定在450nm处的吸光度。将DMEM处理组设为阴性对照组,在计算实验组细胞活性时认为阴性对照组的细胞活性为100%。结果如图2-A所示,表明不同尺寸的RBC@ZIF-8/Th NPs均表现出良好的细胞相容性。
二、用于靶向堵塞肿瘤血管的药物的溶血实验
取2mL人O型血全血离心(2500rpm,20min)得到红细胞,加入5mL PBS(0.01M,pH=7.4),配成体积比为16%的红细胞悬液;取实施例1制得的尺寸为200nm、400nm和800nm的RBC@ZIF-8/Th NPs(0.1mL,浓度为4mg/mL)、ZIF-8/Th(1mg),分别用PBS溶液(0.01M,pH=7.4)稀释得到浓度梯度为10μg/mL、20μg/mL、40μg/mL、60μg/mL的溶液;接着分别取50μL红细胞悬液依次加入1mL上述浓度梯度的溶液,同时,设置对照组:1mL纯水中(阳性对照组)、1mL PBS溶液(0.01M,pH=7.4)(阴性对照),室温下共孵育24h;1000×g离心5min后取上清液加入到96孔板中(200μL/孔,每组6个重复孔),然后用酶标仪测各上清液在540nm处的吸光值;结果如图2-B所示:所有尺寸的RBC@ZIF-8/ThNPs的溶血率都小于4%;部分直观图如图2-C所示,表明RBC@ZIF-8/Th NPs具有良好的体外血液相容性。
实施例4用于靶向堵塞肿瘤血管的药物的活体成像
1、Cy5.5-Th的制备
取2μmol Cy5.5-N-羟基琥珀酰亚胺酯溶于100μL DMSO中,加入1mL Th溶液(取Th溶于PBS(0.01M,pH=7.4)中,得到浓度为2mg/mL的Th溶液),混合,室温条件下孵育过夜,然后通过超滤(Millipore的Amicon-Ultra-15超滤管(MWCO10kD))、离心(2500rpm,20min)除去未结合的Cy5.5-N-羟基琥珀酰亚胺酯,得到Cy5.5-Th。
2、Cy5.5标记的ZIF-8/Th
方法与实施例1中步骤2一致,区别仅在于将凝血酶变成Cy5.5-Th。
3、Cy5.5标记的800@ZTR
方法与实施例1中步骤2、4、5一致,区别仅在于将凝血酶变成Cy5.5-Th。
4、Cy5.5标记的不同尺寸的RBC@ZIF-8/Th NPs
方法与实施例1中步骤2、3、4、6一致,区别仅在于将凝血酶变成Cy5.5-Th。
5、处于对数生长期的4T1肿瘤细胞(小鼠乳腺癌细胞,ATCC)用胰酶消化,并吹散成单细胞悬液,并用无菌PBS溶液(0.01M,pH=7.4)洗涤3次,用细胞计数板计数,最后用无菌PBS溶液(0.01M,pH=7.4)调整细胞密度至1×107/mL,在超净工作台内进行接种,每只小鼠(Balb/c小鼠,SPF级,周龄为3~5周,购自广东省医学动物中心,在洁净的动物房饲养)接种0.1mL,约含细胞数1×106,具体操作:用胰岛素针将细胞悬液注入小鼠前肢腋下,待皮下移植肿瘤长到合适体积(8天,大小约90mm3),分别尾静脉注射100μLCy5.5标记的不同尺寸的RBC@ZIF-8/Th NPs(将本实施例中步骤4得到的浓度为4mg/mL的Cy5.5标记的不同尺寸的RBC@ZIF-8/Th NPs用PBS溶液(0.01M,pH=7.4)稀释,得到浓度为2mg/mL的溶液)、Cy5.5标记的ZIF-8/Th(取本实施例中步骤2得到的Cy5.5标记的ZIF-8/Th溶于PBS溶液(0.01M,pH=7.4)中,得到浓度为2mg/mL的溶液)、Cy5.5标记的800@ZTR(本实施例中步骤3得到的浓度为2mg/mL的Cy5.5标记的800@ZTR溶液),Cy5.5-N-羟基琥珀酰亚胺酯(取8μgCy5.5-N-羟基琥珀酰亚胺溶于100μLPBS溶液(0.01M,pH=7.4)中),然后在完成注射后的第2、4、8、12、24h,将小鼠置于IVIS Lumina LT(Series III)活体成像仪观察,使用Living Image软件采集图像与分析结果,并拍照保存结果,结果如图3-A所示;注射后第24h取出各处理的小鼠的五脏(心脏、肝脏、脾脏、肺部、肾脏)和肿瘤,进行离体成像(使用IVIS Lumina LT(Series III)活体成像仪观察荧光成像信号,拍摄荧光成像照片),结果如图3-B所示。
实施例5动物模型治疗实验
处于对数生长期的4T1肿瘤细胞(ATCC)用胰酶消化,并吹散成单细胞悬液,并用无菌PBS溶液(0.01M,pH=7.4)洗涤3次,用细胞计数板计数,最后用无菌PBS溶液(0.01M,pH=7.4)调整细胞密度至1×107/mL,在超净工作台内进行接种,每只小鼠(Balb/c小鼠,SPF级,周龄为3~5周,购自广东省医学动物中心,在洁净的动物房饲养)接种0.1mL,约含细胞数1×106,具体操作:用胰岛素针将细胞悬液注入小鼠前肢腋下,待皮下移植肿瘤长到合适体积(8天,大小约90mm3)。
选取36只得到的4T1乳腺癌荷瘤小鼠(每组6只),在第1、3、5、7、9、11、13天分别尾静脉注射尺寸为200nm、400nm、800nm的RBC@ZIF-8/Th NPs溶液(将实施例1得到的浓度为4mg/mL不同尺寸的RBC@ZIF-8/Th NPs分别用PBS溶液(0.01M,pH=7.4)稀释,得到浓度为2mg/mL的溶液)、PBS溶液(0.01M,pH=7.4,对照组)、凝血酶(Th)溶液(取Th溶于PBS溶液(0.01M,pH=7.4),得到浓度为400ug/mL,Free Th组)、800@ZTR溶液(实施例1得到的浓度为2mg/mL的800@ZTR),各处理的注射量为0.1mL,进行荷瘤小鼠治疗实验,并在第0、2、4、6、8、10、12、14天量取肿瘤体积,小鼠体重等指标,结果如图4-D、5-A所示:小鼠肿瘤体积在治疗期间都有所增长,相比于对照组,400nm组基本抑制住了肿瘤的生长,其中,第14天时,RBC@ZIF-8/Th NPs组显著小于对照组和Free Th组;尺寸为400nm的RBC@ZIF-8/Th NPs显著小于尺寸为200nm、800nm的RBC@ZIF-8/Th NPs。在第14天时,将小鼠处死,分别取出心脏、肝脏、脾脏、肺部、肾脏、肿瘤组织。各组的离体肿瘤直观图片如图4-A所示,称取肿瘤的重量,结果如图4-B所示,然后进行H&E染色切片和肿瘤的TUNEL染色切片,结果如图4-C,5-G所示:各组五脏的H&E染色切片中核膜形态正常,未见明显形态改变;与PBS对照组相比,本发明的不同尺寸的RBC@ZIF-8/Th NPs没有造成明显的细胞坏死或细胞凋亡,对器官或组织也没有任何损伤;同时通过肿瘤部位的H&E和TUNEL染色切片可以发现,各个实验组对癌细胞有不同程度的损伤和凋亡;不同尺寸的RBC@ZIF-8/Th NPs溶液实验组有不同程度的治疗效果,其中400nm的RBC@ZIF-8/Th NPs治疗效果最显著,证明了400nm这一尺寸的优越性。各组在第14天时分别取血1mL,用促凝管收集,离心(3000rpm、5min)后取200μL上清用生化分析仪进行生化指标测试,包括血糖(GLU)、尿素氮(BUN)、白蛋白(ALB)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST),将测量结果进行统计学分析,并与对照组进行分析比较,结果如图5-B、5-C、5-D、5-E、5-F所示:各处理之间无显著性差异,从而初步证明不同尺寸的RBC@ZIF-8/Th NPs用于体内的安全性。
实施例6动物体内药代动力学
处于对数生长期的4T1肿瘤细胞(ATCC)用胰酶消化,并吹散成单细胞悬液,并用无菌PBS溶液(0.01M,pH=7.4)洗涤3次,用细胞计数板计数,最后用无菌PBS溶液(0.01M,pH=7.4)调整细胞密度至1×107/mL,在超净工作台内进行接种,每只小鼠(雌性Balb/c小鼠,SPF级,周龄为4-5周,购自广东省医学动物中心,在洁净的动物房饲养)接种0.1mL,约含细胞数1×106,具体操作:用胰岛素针将细胞悬液注入小鼠前肢腋下,待皮下移植肿瘤长到合适体积(8天,大小约90mm3)。
取15只雌性4T1乳腺癌荷瘤BALB/c小鼠随机分为5组(每组3只小鼠),通过尾静脉分别注射200nm、400nm、800nm的RBC@ZIF-8/Th NPs溶液(取实施例1制得的浓度为4mg/mL的尺寸为200nm、400nm和800nm的RBC@ZIF-8/Th NPs用PBS溶液(0.01M,pH=7.4)稀释得到浓度为1mg/mL的溶液),ZIF-8溶液(取实施例1制得的ZIF-8溶于PBS溶液(0.01M,pH=7.4),得到浓度为1mg/mL的溶液)和800@ZTR溶液(取实施例1制得的浓度为2mg/mL的800@ZTR用PBS溶液(0.01M,pH=7.4)稀释得到浓度为1mg/mL的溶液)100μL。注射后不同时间点(第0、4、8、12、16、20、24、28、32、36、40、44、48h)采集静脉血,用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)(安捷伦7700)分析测定锌离子含量(具体方法参照说明书);注射后48小时处死小鼠,取主要脏器(心、肝、脾、肺、肾)和肿瘤,用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)(安捷伦7700)测定锌离子含量(具体方法参照说明书);结果如图6-A和6-B所示:48小时的时候,R-200@ZTR组的血药浓度约为2.6%,约为ZIF-8组的两倍(1.2%),而R-400@ZTR组和R-800@ZTR组在注射后48小时分别为1.9%和1.6%(每克注射剂量百分比),表明不同尺寸的RBC@ZIF-8/Th NPs组由于mRBC(红细胞膜)表面丰富的膜蛋白而改善了循环时间,有效降低了免疫***的清除;图6-B显示:不同尺寸的RBC@ZIF-8/Th NPs(R-200@ZTR,R-400@ZTR,R-800@ZTR)在心脏、脾脏和肝脏中的分布低于ZIF-8,进一步证明了RBC@ZIF-8/Th NPs的RBC膜具有降低RES摄取的能力;值得注意的是,R-400@ZTR在肿瘤中的累积量大于其他各组,这进一步佐证了其更显著的治疗效果。
实施例7动物血管共定位切片
1、DiI(红细胞膜红色荧光探针)标记的红细胞膜的制备
取1mg DiI溶于0.2mLDMSO溶剂中,得到溶液A;取2mL实施例1中浓度为40mg/mL的红细胞膜加入4mLPBS(0.01M,pH=7.4)溶液中,得到溶液B;将溶液A和溶液B混合避光共孵育4h,超声(53Khz,100W)20min,8000rpm离心30min,取沉淀,得到DiI标记的红细胞膜,将其溶于PBS(0.01M,pH=7.4)溶液中,得到浓度为40mg/mL的DiI标记的红细胞膜。
2、DiI标记的不同尺寸的RBC@ZIF-8/Th NPs的制备
方法与实施例1中步骤6一致,区别仅在于将红细胞膜换成DiI标记的红细胞膜。
3、处于对数生长期的4T1肿瘤细胞(ATCC)用胰酶消化,并吹散成单细胞悬液,并用无菌PBS溶液(0.01M,pH=7.4)洗涤3次,用细胞计数板计数,最后用无菌PBS溶液(0.01M,pH=7.4)调整细胞密度至1×107/mL,在超净工作台内进行接种,每只小鼠(Balb/c小鼠,SPF级,周龄为3~5周,购自广东省医学动物中心,在洁净的动物房饲养)接种0.1mL,约含细胞数1×106,具体操作:用胰岛素针将细胞悬液注入小鼠前肢腋下,待皮下移植肿瘤长到合适体积(8天,大小约90mm3)。
4、选取9只得到的4T1乳腺癌荷瘤小鼠分成3组(每组3只),通过尾静脉分别注射不同尺寸的DiI标记的RBC@ZIF-8/Th NPs溶液(取本实施例步骤2制得的浓度为4mg/mL的DiI标记的尺寸为200nm、400nm和800nm的RBC@ZIF-8/Th NPs用PBS溶液(0.01M,pH=7.4)稀释得到浓度为1mg/mL的溶液)100μL,8小时后处死小鼠,取出肿瘤。参照《病理诊断与技术规范》(浙江大学出版社,2003版)对肿瘤进行固定、脱水、石蜡包埋制成蜡块,并切成厚度为3~5μm的组织切片,接着用CD34抗体(Abcam,ab81289)对肿瘤切片进行染色(具体方法参照使用说明书),细胞核用DAPI试剂(Sigma-Aldrich,货号:D9542)染色(具体过程参照使用说明书),染色结果用正置荧光显微镜(Axio Scope A1,德国蔡司)拍照,图片用PS软件叠加处理。结果如图7所示:与R-200@ZTR和R-800@ZTR组相比,R-400@ZTR组主要集中在肿瘤血管部位,而R-200@ZTR组组织间隙可见大量物质荧光,表示R-200@ZTR组的部分穿透;此外,R-800@ZTR组在血管部位积累较少;证实了R-400@ZTR组在肿瘤血管部位的高富集。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于靶向堵塞肿瘤血管的药物,其特征在于:由生物膜、MOFs、内源性蛋白以及靶向分子组成;其中,MOFs包裹于生物膜中;内源性蛋白负载于MOFs上;靶向分子连接于生物膜的外部;
所述的生物膜为红细胞膜;
所述的MOFs为ZIF-8;
所述的内源性蛋白为凝血酶;
所述的靶向分子为RGD多肽;
所述的靶向分子通过磷脂-聚乙二醇连接于所述的生物膜的外部;靶向分子与聚乙二醇连接;
所述的磷脂为二硬脂酰磷脂酰乙醇胺;
所述的聚乙二醇的聚合度为2000;
所述的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物的尺寸为400nm。
2.权利要求1所述的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)制备负载内源性蛋白的MOFs;
(2)将步骤(1)得到的负载内源性蛋白的MOFs溶于PBS中,加入生物膜,搅拌、超声处理、然后挤压进行包覆,得到生物膜包裹的药物;然后将生物膜包裹的药物与磷脂-聚乙二醇-靶向分子混合孵育,冷冻干燥,得到用于靶向堵塞肿瘤血管的药物。
3.根据权利要求2所述的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的负载内源性蛋白的MOFs通过一锅法合成,具体如下:
分别取二甲基咪唑和内源性蛋白溶于水中;然后边搅拌边加入六水合硝酸锌溶液,反应、离心去上清、洗涤得到的固体沉淀离子,冷冻干燥,得到负载内源性蛋白的MOFs。
4.根据权利要求3所述的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物的制备方法,其特征在于:
所述的二甲基咪唑、内源性蛋白与六水合硝酸锌按质量比10000:55~65:2~4配比;
所述的六水合硝酸锌溶液的加入方式为逐滴滴加;
所述的反应的条件为室温搅拌反应1~3h。
5.根据权利要求2所述的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物的制备方法,其特征在于:
步骤(2)中所述的负载内源性蛋白的MOFs和生物膜按质量比1:18~22配比;
步骤(2)中所述的搅拌的条件为2~8℃条件下搅拌3~5h;
步骤(2)中所述的超声处理的条件为50~55Khz、80~120W处理2~8min;
步骤(2)中所述的挤压通过聚碳酸酯多孔膜挤压机完成;
步骤(2)中所述的挤压次数为8~12次;
步骤(2)中所述的生物膜包裹的药物与磷脂-聚乙二醇-靶向分子按质量比比为710~730:1;
步骤(2)中所述的孵育的时间为1~3h。
6.权利要求1所述的用于靶向堵塞肿瘤血管的药物在制备肿瘤治疗药物中的应用。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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