一种基于聚合物修饰的纳米金光热效应靶向药物递释复合脂
质体及其实施方法和应用
技术领域
背景技术
[0002] 葡萄酒色斑(Port Wine Stains,PWS)又称鲜红斑痣，是一种常见的先天性真皮层毛细血管畸形病变，由许多异常扩张的毛细血管组成，在新生儿中的发病率约为0.3％～0.5％，主要发生在面部以及颈部等明显的部位。随着年纪的增长,大部分的PWS不会自行消退，反而会逐渐加黑增厚，严重影响患者的心理健康。
[0003] 以往对于PWS病变血管的
治疗主要是依靠激光与组织相互作用形成血栓堵塞血管，造成
局部缺血，促进病变血管的凋亡。但是，对于埋藏较深的大尺寸血管，形成血栓所需的激光
能量比较大，易对表皮产生热损伤，而且，过高的局部
温度(70℃)，由于组织热扩散作用，不可避免会造成周围正常组织损伤。
[0004] 金纳米颗粒是一种具有良好光学性质的纳米尺寸物质，具有独特的局部
表面等离子体共振效应和良好的光热效应，通过形状尺寸的调整使其共振
波长与入射光波长相匹配，激光照射后纳米金颗粒能将吸收的光能转
化成热能损伤病变血管，同时有效降低激光能量。因此，纳米金颗粒有望应用于血管性
疾病的治疗当中。但是，未加修饰的纳米金颗粒在血管中的流动没有靶向
定位的功能，并不会长期停留在病变血管区域，而是随着静脉血液的流动而被生物体逐渐代谢，降低该结构的治疗效果。因此，单纯通过光热反应形成血栓堵塞血管是困难的。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述
现有技术中的不足，提供一种基于聚合物修饰的纳米金光热效应靶向药物递释复合脂质体及其实施方法和应用，通过内部包裹的纳米金颗粒光热作用下产生的局部高温，热敏脂质体聚合形成尺寸为80～200μm的囊泡堵塞血管，阻
止血液流动，提高从脂质体内部纳米金颗粒以及释放的药物在靶区域
停留时间，有效促进血栓形成，同时降低入射激光能量，实现血管完全堵塞。
[0006] 本发明采用以下技术方案：
[0007] 一种基于聚合物修饰的纳米金光热效应靶向药物递释复合脂质体，包括聚合物修饰的脂质体、纳米金颗粒和促凝及抗纤溶靶向药物，纳米金颗粒和促凝及抗纤溶靶向药物设置在脂质体内。
[0008] 具体的，脂质体包括二硬脂酰基磷脂酰胆
碱、二棕榈酰磷脂酰胆碱和二硬脂酰基磷脂酰
乙醇胺-聚乙二醇2000。
[0009] 进一步的，二硬脂酰基磷脂酰胆碱、二棕榈酰磷脂酰胆碱和二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇2000的摩尔比为85：10：5。
[0010] 具体的，脂质体为类细胞膜结构，脂质体受热形成的囊泡直径大于等于聚集前脂质体直径的20倍。
[0011] 本发明的另一个技术方案是，基于聚合物修饰的纳米金光热效应靶向药物递释复合脂质体的实施方法，包括以下步骤：
[0012] S1、将复合纳米脂质体注入血管内，当Nd：YAG激光作用于靶向区域时，复合脂质体当中的纳米金颗粒以及血管中的红细胞与激光进行相互作用，在血液产生热
凝结的同时，包裹纳米金颗粒的复合热敏脂质体局部温度升高；
[0013] S2、当复合热敏脂质体的局部温度升高至DSPE-PEG聚合物
相变温度时，脂质膜与变性的PEG聚合物相互作用，产生聚集现象形成囊泡堵塞病变血管；
[0014] S3、采用低能量的激光照射，当复合热敏脂质体的局部温度达到脂质体相变温度时，脂质体内促凝及抗纤溶靶向药物进行靶向释放，促进血栓形成和抑制纤溶；
[0015] S4、病变血管完全被堵塞造成局部缺血，随后萎缩直至消失。
[0016] 具体的，步骤S1中，采用静脉注射方式将复合纳米脂质体注入血管内。
[0017] 具体的，步骤S1中，Nd：YAG激光的激光能量
密度为10～57J/cm2，脉冲数为4，脉冲宽度为0.3ms，
频率为4Hz，光斑尺寸为2mm。
[0018] 具体的，步骤S2中，囊泡为微米尺寸，采用30～35J/cm2入射激光能量照射10min后，囊泡生长直径为80～200μm。
[0019] 具体的，步骤S3中，采用10～12J/cm2的低能量入射激光，利用金纳米颗粒光热效应，温度达到脂质体相变温度时，内部包载的药物在病变血管区域释放。
[0020] 本发明的另一个技术方案是，基于聚合物修饰的纳米金光热效应靶向药物递释复合脂质体在病变
血管疾病中的应用。
[0021] 与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
[0022] 对于内部载药的热敏脂质体结构，只有在脂质膜达到相变温度时，其内部药物才能由膜的通透性的变大而逐渐被释放到外界。以往的热敏脂质体结构释药功能的实现，主要通过外界高温物质的热传导达到相变温度，实现药物的被动释放。本发明一种基于聚合物修饰的纳米金光热效应靶向药物递释复合脂质体，内部包裹的纳米金颗粒由于具有吸收波长可调的良好光学特性，通过局部
表面等离子共振效应，η≈1的光热转化效率，使得脂质体局部温度迅速升高，实现药物的主动释放。而且，与直接注射在血管中的金纳米颗粒相比，包载在脂质体当中的纳米金颗粒，其比浓度更高，局部
电场可以产生更多的“热点”效应，光热转化效率更高，有效降低入射激光能量。
[0023] 进一步的，以二硬脂酰基磷脂酰胆碱为主合成的脂质体，其相变温度为55～61℃，聚乙二醇(PEG)聚合物的相转化温度为50℃，通过该结构的设计，可以先在聚乙二醇聚合物作用下形成尺寸较大的囊泡，然后通过进一步的激光作用下，升温至脂质体相变温度，实现内部药物的释放。
[0024] 进一步的，磷脂双分子层形成的脂质体结构，是一种生物可降解的物质，具有确定的相转化温度。当温度达到相转化温度时，磷脂膜从紧密排列的凝胶相逐步转变到
液晶相，凝胶相和液晶相共存于磷脂膜时，使得脂膜的通透性增强，促进内部药物的释放。
[0025] 本发明的另一个技术方案是，一种基于聚合物修饰的纳米金光热效应靶向药物递释复合脂质体结构的实施方法，通过光热响应和血液动
力学响应两种功能来产生血栓堵塞血管，不仅通过纳米金颗粒以及血红蛋白与激光相互作用的光热响应，促进热凝物的形成，而且，通过促凝和抑纤溶药物来改善血液流动特性，不仅可以产生血栓完全堵塞血管，而且可以有效降低激光能量，减小对周围组织不可逆热损伤。
[0026] 进一步的，采用静脉注射可以
预防血管外
给药途径存在的吸收过程。静脉注射直接进入血液循环系统，无吸收过程，实验条件下通过小鼠尾部静脉注射。
[0027] 进一步的，由于脂质体相变温度和聚合物的相变温度相差不大，囊泡聚集与药物释放几乎同时进行，加之内部纳米金颗粒的高效光热转化效应，因此只需要10J/cm2～15J/2
cm低能量的激光照射。
[0028] 本发明的另一个技术方案是，基于聚合物修饰的纳米金光热效应靶向药物递释复合脂质体在病变血管疾病中的应用，改性后的脂质体不但可以形成囊泡堵塞血管，抑制病变区血液的流动，而且，也可以促进促血凝和抑纤溶药物在囊泡附近实现靶向停留，促进血栓的形成，保证血管的完全堵塞。
[0029] 综上所述，本发明有效结合了光热效应和血液动力学响应，通过纳米金颗粒产生的局部光热作用促进脂质体聚合成直径为80～200μm的囊泡，有效堵塞血管，利用脂膜的物理特性实现药物靶向释放以及停留，加快血栓形成，保证血管的完全堵塞。
[0030] 下面通过
附图和
实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0031] 图1为本发明聚合物修饰的多功能复合脂质体结构图；
[0032] 图2为本发明聚合物修饰的多功能复合脂质体实施过程图；
[0033] 图3为未注射脂质体时血管的响应类型，其中，(a)为血管膨胀；(b)为血管部分收缩，伴随絮状
凝块；(c)为血管线性收缩，伴随絮状凝块；(d)为周围组织损伤；
[0034] 图4为注射复合脂质体后血管的响应类型，其中，(a)为血管膨胀；(b)为血管产生凝块，伴随囊泡产生；(c)为血管部分收缩，伴随凝块；(d)为血管完全收缩；
[0035] 图5为低入射能量下囊泡的生长过程；
[0036] 图6为高入射能量下囊泡的生长过程。
具体实施方式
[0037] 请参阅图1，本发明一种基于聚合物修饰的纳米金光热效应靶向药物递释复合脂质体，包括脂质体、纳米金颗粒和促凝及抗纤溶靶向药物，纳米金颗粒和促凝及抗纤溶靶向药物设置在脂质体内。
[0038] 制备长度79.5±10.5nm，直径为13.5±0.9nm，平均长径比为5.89的纳米金棒，最大吸收波长为1053～1150nm，与1064nm Nd：YAG激光波长接近，以4.2～4.60mg/kg的浓度包封在脂质体当中。
[0039] 凝血酶参与凝血因子合成，通过促
纤维蛋白原转化为促纤维蛋白促进血栓的形成。
氨甲环酸通过阻断纤溶酶与纤维蛋白结合，可以抑制产生的热凝结消失。促凝及抗纤溶靶向药物分别以浓度为2mM的安全剂量包封在脂质体当中。
[0040] 脂质体为类细胞膜结构，包括二硬脂酰基磷脂酰胆碱(DSPC)、二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)和二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇2000(DSPE-PEG2000)，DSPC、DPPC和DSPE-PEG2000的摩尔比为：(80～85)：10：(5～10)，二硬脂酰基磷脂酰胆碱和二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺摩尔比为(8～17)：1。
[0041] 请参阅图2，一种基于聚合物修饰的纳米金光热效应靶向药物递释复合脂质体的实施过程为：
[0042] S1、将复合纳米脂质体以静脉注射的方式注入血管内，当Nd：YAG激光作用于靶向区域时，复合脂质体当中的纳米金颗粒以及血管中的红细胞均与激光进行相互作用，血液产生热凝结的同时，在包裹的纳米金颗粒的协助下，复合热敏脂质体局部温度迅速升高；
[0043] 采用对照实验，实验组雄性SD大鼠通过尾部静脉注射浓度为10mM(0.15ml/100g)的脂质体溶液，通过鼠脊视窗模型选择直径为180～220μm的大血管观察囊泡的形成，以及血液形态的变化，对照组不作任何处理。
[0044] 采用Nd：YAG激光，
能量密度为10～57J/cm2，脉冲数为3～8，脉冲宽度为0.3～0.5ms，频率为1～10Hz，光斑尺寸为2～4mm，重点研究入射激光能量密度的影响。
[0045] S2、当复合热敏脂质体的局部温度升高至DSPE-PEG聚合物相变温度(50℃)时，脂质膜与变性的PEG聚合物相互作用，促进脂质膜结构
缺陷，产生聚集现象形成微米尺寸的囊泡，血管中具有粘性的热凝物有助于囊泡的聚集，因此病变血管会被囊泡堵塞；
[0046] 对于聚乙二醇(PEG2000)聚合物改性的脂质体，当温度高于聚乙二醇的相转化温度(50℃)，达到聚乙二醇的相转化温度和脂质膜的相变温度之间时，聚乙二醇会变得疏
水。在脂质膜的相变温度(55～61℃)下，由于凝胶和液晶相共存于膜中，因此脂质膜存在结构缺陷，而疏水性的聚合物链与脂质体膜的相互作用，进一步降低膜结构的完整性，促进膜的结构缺陷，使脂质体变得更加不稳定，从而增加脂质体的融合成囊泡的能力。脂质体在激光照射后经过10min聚合，形成直径范围为80μm～200μm的囊泡，可以有效堵塞血管。
[0047] S3、采用低能量的激光照射，当复合热敏脂质体的局部温度达到脂质体相变温度(55～61℃)时，脂质体内促凝以及抑纤溶药物进行靶向释放，促进血栓形成和抑制纤溶；
[0048] 采用固定脉冲数为4，脉冲宽度为0.3ms，以10～12J/cm2低能量的激光照射靶血管区域。
[0049] S4、最终导致病变血管因完全被堵塞而造成局部缺血，随后萎缩直至消失。
[0050] PWS病变血管可以通过药物操纵血流动力学响应，导致靶血管腔完全闭塞。在以往的治疗当中，释放的药物随着血液的流动无法在靶血管区域停留，影响血栓的形成，降低治疗效果。而本发明的多功能复合热敏脂质体通过对脂膜的修饰，使其在一定温度下，促使膜的结构缺陷，使得脂质体膜汇聚形成尺寸较大的囊泡堵塞血管。由于血流量的降低，通过激光与脂质体内金纳米颗粒的光热作用，脂质体内部释放的药物就可以长期停留在靶向病变区，实现了以往在治疗PWS时无法靶向释留药物的困难，抗凝药物以及抗纤溶药物作用在靶向区域，可有效促进血栓的形成以及减少促纤溶效应，致使病变血管区域的局部缺血，从而实现血管的完全闭塞，萎缩凋亡。与此同时，包裹在脂质体内的纳米金颗粒，由于囊泡的聚集固定，其内部释放的金纳米颗粒量基本不发生变化，不仅提高光热效应，而且降低了注射进入生物体的纳米金颗粒浓度，减轻生物体对其降解代谢。
[0051] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的
选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0052] 请参阅图3，上排为激光照射前，下排为照射后，E＝40J/cm2血管膨胀，血管部分收缩，E＝43J/cm2伴随絮状凝块，血管线性收缩，E＝50J/cm2血管线性收缩，伴随絮状凝块，E＝57J/cm2周围组织损伤。
[0053] 请参阅图4，上排为照射前，下排为照射后，E＝30J/cm2,f＝4Hz,np＝4，血管膨胀，血管产生凝块，伴随囊泡产生，E＝32J/cm2,f＝4Hz,np＝4，血管部分收缩，伴随凝块，E＝35J/cm2,f＝4Hz,np＝4，血管完全收缩，E＝40J/cm2,f＝4Hz,np＝4。
[0054] 请参阅图5，D＝185μm，E＝32J/cm2,f＝4Hz,and np＝4)，(a)为照射前；(b)为1.8min,血流方向由黄色箭头标注，激光诱导凝块堵塞血管的区域由黄色虚线框标注；(c)为4min；(d)为5min；(e)为7min；(f)为9min。
[0055] 请参阅图6，D＝185μm,E＝35J/cm2,f＝4Hz,and np＝4，其中，(a)为照射前，(b)照射后为1.25min；(c)为2.5min；(d)为3.75min；(e)为5.7min；(f)为8.25min。
[0056] 通过图3～图4，可以明显观察到，固定脉宽和脉冲数，与未注射脂质体相比，注射表面修饰的复合脂质体，达到血管完全收缩所需的最低入射激光能量明显降低(从E＝50J/cm2降低至E＝35～40J/cm2)，激光治疗窗口明显提高，从1.1(E＝57J/cm2/E＝50J/cm2)至1.78(E＝57J/cm2/E＝32J/cm2)。图4～图5显示在不同入射激光能量密度下，囊泡的生长过程。可以明显观察到，当激光能量为E＝35J/cm2时最终形成的囊泡直径(200μm)，明显大于激光能量为E＝32J/cm2时形成的囊泡直径(80μm)。
[0057] 基于聚合物修饰的纳米金光热效应靶向药物递释复合脂质体结构，结合光热响应以及血流动力学响应，利用脂质体的物理特性以及纳米金颗粒的光学特性，形成尺寸较大的囊泡有效堵塞血管，保证脂质体内部释放的治疗药物以及纳米金颗粒在病变区域的有效停留，促进血栓形成，进而完全堵塞血管，有效治疗血管性疾病。
[0058] 以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案
基础上所做的任何改动，均落入本发明
权利要求书的保护范围之内。
