一种药物递送系统及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及生物医学技术领域，具体涉及一种药物递送系统及其制备方法与应用。

背景技术

过敏性哮喘(allergic asthma,AA)是所有类型的哮喘中最常见的临床表型，是由血清免疫球蛋白E介导的鼻粘膜慢性炎症疾病，其严重影响了患者的日常生活与工作。据世界卫生组织报道，在全球范围，每年治疗哮喘相关的经济花费远远超过了艾滋病和结核病。目前临床上较为普及的治疗哮喘药物主要为抗炎药物和支气管扩张剂，但目前这些药物只能缓解症状，不能从源头上解决哮喘患者体内炎症的发生发展，因此对过敏性哮喘的研究显得迫切且重要。外界温度的降低通过影响机体的免疫反应对过敏性疾病产生负面影响。研究发现：在过敏性鼻炎患者中，局部热疗(42℃)可减少由过敏原引起的鼻塞和血管渗漏，局部区域热疗能抑制过敏介质产生或释放。在高于常温的温度下局部施用的热疗法已显示出对各种呼吸系统疾病的有益效果。因此构建一种基于热效用的、能够协同现有药物起作用的载体至关重要。

黑磷量子点是新型纳米材料，药物负载能力好，光热效应强，具有良好的生物相容性，非常适合用于作为药物载体。然而黑磷量子点在生理环境下稳定性差，容易降解和团聚，需要进行额外包被才能进一步应用。此外，黑磷量子点在体内缺乏对靶器官的主动靶向性。通过表面修饰等策略赋予其主动靶向性，能够有效提高其药物递送效果。外泌体是细胞分泌的一类直径在30-150nm的小囊泡，具有磷脂双分子层。由于其尺寸较小且具有独特的生物同源性，外泌体可用于开发新型纳米载体作为功能先进的药物递送系统。间充质干细胞外泌体继承了来源细胞免疫调节和炎症抑制的作用，本身具有一定的肺部靶向性，因此在呼吸系统疾病临床应用和载药领域具有潜在的应用前景。

当前用于过敏性哮喘治疗的抗炎和抗组胺药物仅仅能抑制哮喘发作时的临床症状，这些药物均需长期使用，可能产生一定的副作用和耐药性。药物释放速率不可控，用药频率高、副作用风险大。脱敏治疗的周期长，费用高，有效率仅为40％；虽然研究表明局部热疗可缓解过敏症状，但热疗大多采用体外热传导的方式，效率低、操作不便、难以精确控制，且尚无利用热效应协同药物治疗的手段。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明开发了一种药物递送系统，将布地奈德负载于黑磷量子点上，再使用间充质干细胞外泌体包裹载药的黑磷量子点，该药物递送系统能提高药物在靶器官的有效浓度以及控制药物释放速度，降低药物使用终浓度和用药频率，从而减少药物副作用。同时实现间充质干细胞外泌体、局部热疗与布地奈德免疫调控作用的协同，可实现更好的过敏性哮喘治疗效果。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种药物递送系统，所述药物递送系统包括外泌体、黑磷量子点和布地奈德。本申请发明人经过大量的实验发现，采用外泌体制备药物递送系统，可实现肺部靶向递送；利用外泌体的磷脂双分子层可延缓黑磷与布地奈德在体内的降解和代谢速度，达到缓释作用；采用黑磷量子点制备药物递送系统，可在体外通过近红外光照精准控制肺部的温度升高，通过局部热疗缓解哮喘症状，并调控布地奈德在肺部的释放速率，最终使制备得到的药物递送系统提高药物在靶器官的有效浓度以及控制药物释放速度，减少药物副作用。

作为本发明所述的药物递送系统的优选实施方式，所述的外泌体为间充质干细胞外泌体。本申请发明人经过大量的实验发现，采用间充质干细胞外泌体制备的药物递送系统具有肺部靶向性，可提高黑磷和布地奈德的肺部递送效果，且间充质干细胞外泌体能够与布地奈德发挥协同治疗过敏性哮喘的作用。

作为本发明所述的药物递送系统的优选实施方式，所述黑磷量子点与间充质干细胞外泌体的质量比为1：2。

本发明还提供所述的药物递送系统的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备黑磷量子点；

(2)制备间充质干细胞外泌体；

(3)采用步骤(1)的黑磷量子点负载布地奈德，得载药黑磷量子点；

(4)采用间充质干细胞外泌体包裹载药黑磷量子点，得所述药物递送系统。

作为本发明所述的药物递送系统的制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)的黑磷量子点的具体制备方法为：将黑磷块状晶体悬浮在异丙醇中，研磨成黑磷粉末并转移至棕色瓶中，并通过超声进行剥离；将所获得的黑磷溶液分别以12000rpm离心20分钟，再以18000rpm离心20分钟，得所述黑磷量子点。

作为本发明所述的药物递送系统的制备方法的优选实施方式，所述步骤(3)的载药黑磷量子点的制备方法为：将含有黑磷量子点的上清液离心弃去上清，富集黑磷量子点；再将黑磷量子点和聚乙二醇混合均匀，加入布地奈德进行冰浴超声，得所述载药黑磷量子点。

作为本发明所述的药物递送系统的制备方法的优选实施方式，所述黑磷量子点与聚乙二醇的质量比为黑磷量子点：聚乙二醇＝1：10。

作为本发明所述的药物递送系统的制备方法的优选实施方式，所述黑磷量子点与布地奈德的质量比为黑磷量子点：布地奈德＝1:1～6。

作为本发明所述的药物递送系统的制备方法的优选实施方式，所述步骤(4)的间充质干细胞外泌体包裹载药黑磷量子点的方法为：将载药黑磷量子点、间充质干细胞外泌体混合均匀进行冰浴超声，超声结束加入PBS进行离心。

本发明还提供所述的药物递送系统在制备用于治疗过敏性哮喘的药物中的应用。

本发明的有益效果为：本发明提供了一种药物递送系统，该药物递送系统将布地奈德负载于黑磷量子点上，再使用间充质干细胞外泌体包裹载药的黑磷量子点。(1)本发明的药物递送系统首次在哮喘中利用黑磷量子点的光热效应实现对肺部温度的精准调控，实现对过敏性哮喘的局部热疗；(2)本发明的药物递送系统利用载体中黑磷量子点的光热效应控制布地奈德的释放速度，利于维持体内最佳药物浓度，有望减少用药剂量和频率，降低副作用风险；(3)本发明的药物递送系统含有间充质干细胞外泌体，具有肺部靶向性，能和布地奈德协同发挥炎症抑制作用。

附图说明

图1：A为20μg黑磷量子点与不同浓度布地奈德负载后高效液相色谱结果(以峰面积表征药物浓度)；B为不同浓度的布地奈德的负载效率；C为实施例1制备得到的药物递送系统的透射电镜图。

图2为不同处理后气道上皮BAES-2B细胞嗜酸性粒细胞趋化因子3(Eotaxin-3)mRNA表达水平。

图3为尾静脉注射外泌体后小鼠不同脏器荧光信号检测图。

具体实施方式

为了更加简洁明了的展示本发明的技术方案、目的和优点，下面结合具体实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例1

本实施例的一种药物递送系统，包括黑磷量子点、外泌体和布地奈德；其中外泌体为间充质干细胞外泌体。

本实施例的药物递送系统的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备黑磷量子点：将100mg黑磷块状晶体悬浮在异丙醇中，然后在玛瑙研钵中研磨40分钟；然后将黑磷量子点粉末转移到100mL棕色瓶中，并通过超声波破碎仪以650W的功率进行12小时剥离；将所获得的黑磷溶液以12000rpm的转速离心20分钟；最后将黑磷量子点悬浮液以18000rpm的速度进一步离心20分钟，所得的黑磷量子点重悬于异丙醇中备用；

(2)制备间充质干细胞外泌体：从10个T175培养瓶中收集间充质干细胞培养上清，在4℃下3000rpm离心20min去除死细胞及沉淀，再10000g离心去掉大尺寸的囊泡，最后110000g离心，弃上清，用200ul无菌PBS重悬，得到外泌体；

(3)黑磷量子点负载布地奈德：将含有黑磷量子点的上清液在4℃下18000rpm离心1h弃去上清，富集黑磷量子点；再按黑磷量子点：聚乙二醇＝1:10的质量比例进行混合，最后按黑磷量子点：布地奈德＝1:5的质量比加入药物，将混合物冰浴超声30min，在4℃下振荡3h。

(4)外泌体包裹载药黑磷量子点：将步骤3的混合物按黑磷量子点：外泌体＝1:2的质量比例混合，冰浴超声10min。在混合物中加入PBS，在4℃下110000g超速离心1h，弃去上清，用500ul PBS重悬，即得所述药物递送系统。

实施例2

本实施例的药物递送系统与实施例1的区别仅在于步骤(3)中黑磷量子点与布地奈德的质量比不同，本实施例的药物递送系统的黑磷量子点与布地奈德的质量比为黑磷量子点：布地奈德＝1：1。

实施例3

本实施例的药物递送系统与实施例1的区别仅在于步骤(3)中黑磷量子点与布地奈德的质量比不同，本实施例的药物递送系统的黑磷量子点与布地奈德的质量比为黑磷量子点：布地奈德＝1：2。

实施例4

本实施例的药物递送系统与实施例1的区别仅在于步骤(3)中黑磷量子点与布地奈德的质量比不同，本实施例的药物递送系统的黑磷量子点与布地奈德的质量比为黑磷量子点：布地奈德＝1：3。

实施例5

本实施例的药物递送系统与实施例1的区别仅在于步骤(3)中黑磷量子点与布地奈德的质量比不同，本实施例的药物递送系统的黑磷量子点与布地奈德的质量比为黑磷量子点：布地奈德＝1：4。

实施例6

本实施例的药物递送系统与实施例1的区别仅在于步骤(3)中黑磷量子点与布地奈德的质量比不同，本实施例的药物递送系统的黑磷量子点与布地奈德的质量比为黑磷量子点：布地奈德＝1：6。

实验例1

本实验例采用高效液相色谱仪测定实施例1～6所制备得到的药物递送系统的布地奈德的负载率。结果如图1A和图1B所示。由图1可知，随着布地奈德加入量的增加，最终制备得到的药物递送系统的负载效率越高。

实验例2

本实验例采用透射电镜(TEM)对实施例1制备得到的药物递送系统进行表征，结果如图1C所示。电镜结果显示外泌体内部有清晰的黑色亮点，表明黑磷成功被外泌体包被。

实验例3

嗜酸性粒细胞趋化因子3(Eotaxin-3)是气道炎症发作时上皮细胞高表达的典型炎症因子之一。使用IL-4刺激气道上皮细胞BEAS-2B后，Eotaxin-3表达显著增高，呈现炎症表型。将使用IL-4刺激的气道上皮细胞BEAS-2B分为3组，分别采用10ug/ml的布地奈德、间充质干细胞外泌体和布地奈德终浓度为6.60ug/ml的实施例1的药物递送系统进行处理，检测各组气道上皮细胞BEAS-2B中Eotaxin-3表达情况。

测定结果如图2所示。由图2可知，布地奈德(10ug/ml)处理可使Eotaxin-3表达下降(第3组)，外泌体单独处理组无变化(第4组)，但负布地奈德终浓度为6.60ug/ml的实施例1的药物递送系统处理组使Eotaxin-3表达显著下调(第5组)，且效果优于第3组。这表明黑磷-布地奈德与间充质干细胞外泌体具有协同抑制炎症的作用。此外，第5组布地奈德终浓度为6.60ug/ml，低于第3组10ug/ml，初步证实负载黑磷-布地奈德的外泌体能够降低布地奈德使用浓度。

实验例4

本实验例采用PKH26染料标记实施例1中的间充质干细胞外泌体，并通过尾静脉注射过敏性哮喘模型小鼠，8h后取出小鼠脏器拍照，结果如图3所示。由图3可知，外泌体可特异性在肺部富集(图3A)，心脏、肠道、脾脏、肾脏(图3B-E)未检测到信号，表明本发明的药物递送系统具有肺部靶向性。

最后应当说明的是，以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。