一种可注射光热化疗增敏载药水凝胶及其制备方法

技术领域

本发明属于纳米生物医药技术领域，尤其涉及一种可注射光热化疗增敏载药水凝胶及其制备方法。

背景技术

瘤内注射作为肿瘤治疗中一种非静脉给药方式，由于其直接将抗肿瘤药物递送到病灶，能大幅提高肿瘤部位药物浓度的同时，显著降低药物在正常组织/器官中的分布，具有增强疗效、降低毒性、微创等优点，在临床治疗肿瘤时广泛应用。虽然化疗药物经瘤内注射给药后，能增强局部药物浓度，但大多数化疗药物缺乏瘤内长期滞留能力，导致其在肿瘤血流冲刷和稀释下，向全身扩散，导致瘤内注射方式所特有的局部药物浓度高、全身药物浓度低的优点大打折扣，不能充分发挥化疗的潜力。此外随着技术发展以及对肿瘤不断深入的了解，人们逐渐认识到对于恶性肿瘤，单一模式的治疗手段如化疗、放疗、手术等很难取得理想的治疗效果。因此，多模式联合的肿瘤综合治疗的概念应运而生。譬如，在原发性肝癌治疗领域常采取化疗热疗联合运用，临床上用肝动脉化疗栓塞术(TACE)和射频消融术(RFA)进行治疗，但两种治疗方法各自都存在一定的缺陷，肿瘤根治率不高，存在一定的复发风险。但是RFA联合TACE的综合治疗可明显提高肿瘤的完全坏死率，获得更为确切的临床疗效，减少术后肿瘤复发风险。多功能的纳米载药系统为热疗和化疗联合使用提供了一个有效平台，基于新型纳米载药系统的热疗化疗联合运用正成为肿瘤治疗的研究热点。尽管如此，基于光热化疗的联合治疗仍存在一些不足：(1)光热转换性能的稳定性差；(2)光热治疗所用激光功率过高；(3)光热化疗治疗中药物释放行为不可控。

发明内容

本发明目的在于针对上述现有技术的不足之处而提供一种可注射光热化疗增敏载药水凝胶及其制备方法，本发明所述可注射光热化疗增敏载药水凝胶可装载一种或多种化疗药物，在近红外激光照射下，药物缓慢可控释放，实现热疗和化疗精准协同的抑瘤效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种可注射光热化疗增敏载药水凝胶包括如下制作原料：可注射水凝胶和载药纳米胶束；所述可注射水凝胶为具有温敏特性的合成磷脂，所述载药纳米胶束包括具有光热转化效应的纳米粒子。

所述可注射水凝胶为具有温敏特性的合成高分子，常态下为液体，一方面方便进行体内注射，另一方面可注射水凝胶到达病灶部位进行光热化疗联合治疗时，近红外激光照射后，可注射水凝胶由液态转化为凝胶态，包裹着所述载药纳米胶束，使载药纳米胶束中的药物可控缓慢释放。

本发明所述光热转化效应的纳米粒子能吸收近红外光通过等离子体共振或者能量跃迁产生的热，从而导致局部高温，最终杀死肿瘤细胞，同时由于纳米粒子的光热转化效应使得所述可注射光热化疗增敏载药水凝胶中药物可控缓慢释放：在近红外光照射后，药物的释放明显的提升，而在近红外激光光源停止照射后，药物的释放又变得平缓。

作为本发明的优选实施方案，所述可注射水凝胶包括泊洛沙姆嵌段共聚物、PNIPAM共聚物、聚乙二醇/聚酯类嵌段共聚物中的至少一种；所述具有光热转化效应的纳米粒子为纳米金、纳米金衍生物、纳米石墨烯、黑磷中的至少一种。

更优选地，所述可注射水凝胶为泊洛沙姆嵌段共聚物和PNIPAM共聚物的组合物；所述泊洛沙姆嵌段共聚物和PNIPAM共聚物的重量比为1-2：1-2，更优选地，所述泊洛沙姆嵌段共聚物和PNIPAM共聚物的重量比为1:1。

所述泊洛沙姆嵌段共聚物和PNIPAM共聚物的组合物在光热转化温度45℃下，可对装载的药物进行缓慢释放。

作为本发明的优选实施方案，所述纳米金衍生物为聚多巴胺包裹修饰的纳米金颗粒。

所述纳米金粒子是一种光敏材料，生物相容性良好，特定尺寸和形貌的纳米金粒子可以吸收特定的光，实现光能向热能的转化。聚多巴胺包裹修饰的纳米金颗粒的SPR吸收峰位于近红外光区域内，可实现将近红外光快速转化为热能，促进药物的释放，同时局部短时间的高温刺激，可以有效的消除肿瘤，实现光热化疗的协同作用。

作为本发明的优选实施方案，所述聚多巴胺包裹修饰的纳米金颗粒的制备方法，包括如下步骤：

第一步：将四氯金酸溶液加热至沸腾，边搅拌边加热下加入柠檬酸钠溶液，继续搅拌至沸腾保持20-30min，冷却至室温；

第二步：将第一步冷却至室温后的溶液中加入多巴胺溶液，然后用碱调节pH值为8-8.5，搅拌30-60min后，离心，洗涤，即得所述聚多巴胺包裹的纳米金颗粒。

作为本发明的优选实施方案，所述步骤一中，四氯金酸溶液的浓度为0.5mM，所述柠檬酸钠溶液的浓度为2mM，多巴胺溶液的浓度为1mM，碱为1mol/L的NaOH溶液。

作为本发明的优选实施方案，所述步骤二中，以15000rpm转速离心20min，弃去上清液，底部沉淀用蒸馏水洗涤，然后再次离心，即得所述聚多巴胺包裹的纳米金颗粒。

作为本发明的优选实施方案，所述可注射水凝胶和载药纳米胶束的重量比20-40:1-2。

更优选地，所述可注射水凝胶和载药纳米胶束的重量比为30:2。所述可注射水凝胶和载药纳米胶束在上述重量配比下，药物可控缓慢释放效果最好。

作为本发明的优选实施方案，所述载药纳米胶束还包括如下重量份的制作原料：30-150份脂质体、100-200份化疗药物；所述化疗药物包括亲水性化疗药物、疏水性化疗药物中的至少一种；所述具有光热转化效应的纳米粒子为5-30重量份。优选地，所述具有光热转化效应的纳米粒子为25重量份。

作为本发明的优选实施方案，所述脂质体为合成磷脂；所述脂质体为二棕榈酰磷脂酰胆碱，二棕榈酰磷脂酰甘油，二棕榈酰神经鞘磷脂，二硬脂酰磷脂酰胆碱中的至少一种；更优选地，所述脂质体为二棕榈酰磷脂酰胆碱，二棕榈酰磷脂酰甘油，二棕榈酰神经鞘磷脂和二硬脂酰磷脂酰胆碱的组合物；所述二棕榈酰磷脂酰胆碱，二棕榈酰磷脂酰甘油，二棕榈酰神经鞘磷脂和二硬脂酰磷脂酰胆碱的重量比为2-10:2-10:1-6:1-4。

更优选地，所述二棕榈酰磷脂酰胆碱，二棕榈酰磷脂酰甘油，二棕榈酰神经鞘磷脂和二硬脂酰磷脂酰胆碱的重量比为5:5:3:2。

作为本发明的优选实施方案，所述亲水性化疗药物为阿霉素，地塞米松，芬戈莫德中的至少一种；所述疏水性化疗药物为姜黄素，雷公藤红素，泼尼松龙，紫杉醇，多烯紫杉醇中的至少一种；所述亲水性化疗药物为50-100重量份，所述疏水性化疗药物为50-100重量份。

更优选地，所述亲水性化疗药物为阿霉素，所述疏水性化疗药物为姜黄素；所述疏水性化疗药物为100重量份；所述亲水性化疗药物为100重量份。

作为本发明的优选实施方案，所述载药纳米胶束的制备方法，包括如下步骤：

(1)将脂质体和疏水性化疗药物用有机溶剂溶解，然后去掉有机溶剂，形成载药脂质体薄膜；

(2)将亲水性化疗药物、具有光热转化效应的纳米粒子和水形成混合溶液，然后将混合溶液滴加到载药脂质体薄膜中超声，透析处理后即得所述载药纳米胶束。

本发明所制备的载药纳米胶束中，具有光热转化效应的纳米粒子和脂质存在同一壳层，在红外激光照射下，具有光热转化效应的纳米粒子产生热量能使处于同层的温敏脂质体发生相转变，能使药物有更好的可控释放效果。

作为本发明的优选实施方案，所述有机溶剂为二甲基亚砜。

作为本发明的优选实施方案，所述第二步中，将混合溶液滴加到载药脂质体薄膜中在冰浴下超声处理30-45min，然后将所得混合溶液，转移到透析袋，在超纯水中透析2-3天后，在-80℃冷冻干燥，即得载药纳米胶束。

另外，本发明还要求保护可注射光热化疗增敏载药水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

将载药纳米胶束和可注射水凝胶完全溶解在水中，即得所述可注射光热化疗增敏载药水凝胶。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提供一种可注射光热化疗增敏载药水凝胶，具有光热诱导药物同步释放特性，在近红外激光照射下，实现了热疗和化疗精准协同的抑瘤效果。并以所述可注射光热化疗增敏载药水凝胶为载体实现了亲水性抗癌药物和疏水性抗癌药物的负载和长期释放，经瘤内给药后，延长了其在瘤内滞留时间，实现了热化疗对肿瘤多次长效杀伤作用增强抗肿瘤效果的同时，降低了药物对正常组织的毒副作用。

附图说明

图1本发明实施例1所制备的可注射光热化疗增敏载药水凝胶的光热效果图。

图2本发明实施例1所制备的可注射光热化疗增敏载药水凝胶的体外缓释图。

图3本发明实施例2所制备的可注射光热化疗增敏载药水凝胶的体外缓释图。

图4本发明对比例1所制备的温敏载药纳米胶束的体外缓释图。

图5本发明实施例1所制备的可注射光热化疗增敏载药水凝胶在808nm近红外激光照射下的药物释放效果图。

图6本发明实施例1所制备的可注射光热化疗增敏载药水凝胶对肝癌肿瘤的治疗效果图。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本发明一种可注射光热化疗增敏载药水凝胶以及制备方法的实施例，所述可注射光热化疗增敏载药水凝胶的制备方法，具体步骤如下：

步骤1：聚多巴胺包裹的纳米金颗粒的制备

将25mL、0.5mM的四氯金酸溶液加热至沸腾，然后边搅拌边加热下加入等体积的2mM柠檬酸钠溶液，然后继续搅拌加入至沸腾，并保持20-30min，然后冷却至室温，加入50ml、1mM多巴胺溶液得到混合溶液，用浓度1mol/L的NaOH溶液调节混合溶液的pH值为8-8.5，搅拌30-60min。反应完全后，将溶液以15000rpm转速离心20min，弃去上清液，底部沉淀用蒸馏水洗涤，然后再次离心，即得所述聚多巴胺包裹的纳米金颗粒。

步骤2：纳米胶束的制备

称取50mg的二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)，50mg的二棕榈酰磷脂酰甘油(DPPG)，30mg的二棕榈酰神经鞘磷脂(DPSP)，20mg的二硬脂酰磷脂酰胆碱(DSPC)和100mg的姜黄素用15ml的二氯甲烷溶解，然后利用旋转蒸发去掉二氯甲烷，形成载药脂质体薄膜，备用。称取100mg的阿霉素溶解在25ml的步骤1所制备的聚多巴胺包裹的纳米金溶液中，然后将所得的混合溶液滴加到装有载药脂质体薄膜的容器中，然后冰浴下超声处理30-45min，然后将所得混合溶液，转移到透析袋，超纯水透析2-3天，-80℃冷冻干燥，即得温敏载药纳米胶束。

步骤3：可注射光热化疗增敏载药水凝胶的制备

称取100mg的温敏载药纳米胶束，750mg的泊洛沙姆嵌段共聚物和750mg的PNIPAM共聚物溶解在16ml的超纯水中，常温下磁力搅拌至完全溶解，即得可注射光热化疗增敏载药水凝胶。

实施例2

本发明一种可注射光热化疗增敏载药水凝胶以及制备方法的实施例，所述可注射光热化疗增敏载药水凝胶的制备方法，具体步骤如下：

步骤1：聚多巴胺包裹的纳米金颗粒的制备与实施例1中聚多巴胺包裹的纳米金颗粒的制备相同。

步骤2：纳米胶束的制备

称取10mg的二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)，10mg的二棕榈酰磷脂酰甘油(DPPG)，5mg的二棕榈酰神经鞘磷脂(DPSP)，5mg的二硬脂酰磷脂酰胆碱(DSPC)和50mg的姜黄素用15ml的二氯甲烷溶解，然后利用旋转蒸发去掉二氯甲烷，形成载药脂质体薄膜，备用。称取50mg的阿霉素溶解在5ml的步骤1所制备的聚多巴胺包裹的纳米金溶液中，然后将所得的混合溶液滴加到装有载药脂质体薄膜的容器中，然后冰浴下超声处理30-45min，然后将所得混合溶液，转移到透析袋，超纯水透析2-3天，-80℃冷冻干燥，即得温敏载药纳米胶束。

步骤3：可注射光热化疗增敏载药水凝胶的制备

称取50mg的温敏载药纳米胶束，500mg的泊洛沙姆嵌段共聚物和500mg的PNIPAM共聚物溶解在5ml的超纯水中，常温下磁力搅拌至完全溶解，即得可注射光热化疗增敏载药水凝胶。

实施例3

本发明一种可注射光热化疗增敏载药水凝胶以及制备方法的实施例，所述可注射光热化疗增敏载药水凝胶的制备方法，具体步骤如下：

步骤1：聚多巴胺包裹的纳米金颗粒的制备与实施例1中聚多巴胺包裹的纳米金颗粒的制备相同。

步骤2：纳米胶束的制备

称取30mg的二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)，30mg的二棕榈酰磷脂酰甘油(DPPG)，18mg的二棕榈酰神经鞘磷脂(DPSP)，12mg的二硬脂酰磷脂酰胆碱(DSPC)和75mg的姜黄素用15ml的二氯甲烷溶解，然后利用旋转蒸发去掉二氯甲烷，形成载药脂质体薄膜，备用。称取75mg的阿霉素溶解在22ml的步骤1所制备的聚多巴胺包裹的纳米金溶液中，然后将所得的混合溶液滴加到装有载药脂质体薄膜的容器中，然后冰浴下超声处理30-45min，然后将所得混合溶液，转移到透析袋，超纯水透析2-3天，-80℃冷冻干燥，即得温敏载药纳米胶束。

步骤3：可注射光热化疗增敏载药水凝胶的制备

称取75mg的温敏载药纳米胶束，1000mg的泊洛沙姆嵌段共聚物和1000mg的PNIPAM共聚物溶解在20ml的超纯水中，常温下磁力搅拌至完全溶解，即得可注射光热化疗增敏载药水凝胶。

对比例1

步骤1：聚多巴胺包裹的纳米金颗粒的制备

将25mL、0.5mM的四氯金酸溶液加热至沸腾，然后边搅拌边加热下加入等体积的2mM柠檬酸钠溶液，然后继续搅拌加入至沸腾，并保持20-30min，然后冷却至室温，加入50ml、1mM多巴胺溶液得到混合溶液，用浓度1mol/L的NaOH溶液调节混合溶液的pH值为8-8.5，搅拌30-60min。反应完全后，将溶液以15000rpm转速离心20min，弃去上清液，底部沉淀用蒸馏水洗涤，然后再次离心，即得所述聚多巴胺包裹的纳米金颗粒。

步骤2：纳米胶束的制备

称取50mg的二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)，50mg的二棕榈酰磷脂酰甘油(DPPG)，30mg的二棕榈酰神经鞘磷脂(DPSP)，20mg的二硬脂酰磷脂酰胆碱(DSPC)和100mg的姜黄素用15ml的二氯甲烷溶解，然后利用旋转蒸发去掉二氯甲烷，形成载药脂质体薄膜，备用。称取100mg的阿霉素溶解在25ml的步骤1所制备的聚多巴胺包裹的纳米金溶液中，然后将所得的混合溶液滴加到装有载药脂质体薄膜的容器中，然后冰浴下超声处理30-45min，然后将所得混合溶液，转移到透析袋，超纯水透析2-3天，-80℃冷冻干燥，即得温敏载药纳米胶束。

试验例1：光热效果测试

将实施例1制备的可注射光热化疗增敏载药水凝胶在功率为1.0w/cm

附图1为本发明实施例1所制备的可注射光热化疗增敏载药水凝胶的光热效果图，从图1可以看出，随着光照时间的延长，所述可注射光热化疗增敏载药水凝胶的温度逐渐升高，温度超过45℃，具有良好的光热转换性。

试验例2：药物释放性能测试

无光照的药物释放性能测试：取1mL实施例1和实施例2制备的可注射光热化疗增敏载药水凝胶分别置于透析袋中，然后分别置于10mL EP管中，然后补加9ml的PBS，置于120rpm 37℃摇床中120rpm，定时离心取上清，测定上清液中阿霉素和姜黄素的含量。

附图2为本发明实施例1所制备的可注射光热化疗增敏载药水凝胶的体外缓释图。附图3为本发明实施例2所制备的可注射光热化疗增敏载药水凝胶的体外缓释图。可以从图2和图3看出在48小时后姜黄素的累计释放量为48％和52％，阿霉素的累计释放量为65％和68％，而且两者的释放曲线在12小时后变得平缓，表明该可注射水凝胶具有缓慢持续药物缓释效果。附图4为本发明对比例1所制备的温敏载药纳米胶束的体外缓释图。从图4可以看出温敏载药纳米胶束在48小时后姜黄素的累积释放量为68％，阿霉素的累积释放量为79％，与实施例1和实施例2制备所得的可注射光热化疗增敏载药水凝胶相比，对比例1在相同时间点的药物释放量均较实施例1和实施例2的药物释放量高，这是因为对比例1缺乏了水凝胶层的保护，在相同时间点药物直接释放到释放介质，从而导致释放量远比实施例1和实施例2的药物释放量高。过高的药物释放量不仅没有到达载药系统长效缓释这一要求，而且容易导致局部药物浓度过高产生副作用和耐药性。

808nm近红外照射下的药物释放性能测试：取1mL实施例1制备的可注射光热化疗增敏载药水凝胶置于10mL EP管中，然后补加9ml的PBS，然后将用近红外激光光源(λ＝808nm，1.0W/cm

附图5为本发明实施例1所制备的可注射光热化疗增敏载药水凝胶在808nm近红外激光照射下的药物释放效果图。图5的结果显示，所述可注射光热化疗增敏载药水凝胶经808nm近红外激光光源照射后，两种药物的释放匀有明显的提升，而在808nm近红外激光光源停止照射后两种药物的释放又变得平缓，这证明了本发明所制备的可注射光热化疗增敏载药水凝胶具有光热调控“按需”释药特性。

试验例3：对H22肝癌肿瘤的治疗效果测试

选24只H22肝癌肿瘤平均体积为100-150mm

附图6为本发明实施例1所制备的可注射光热化疗增敏载药水凝胶对肝癌肿瘤的治疗效果图。如图6所示，化疗和光热治疗联合治疗组(在808nm近红外激光照射下的实施例1制备的可注射光热化疗增敏载药水凝胶药物)小鼠肿瘤完全被抑制，治疗效果明显优于其他实验组，说明本发明所制备的可注射光热化疗增敏载药水凝胶，能够显著延长药物释放时间，通过化疗和光热联合治疗H22肝癌肿瘤，显著增强对H22肝癌肿瘤治疗效果。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。