导向微型抗癌光弹

导向微型抗癌光弹，是以临床疗效肯定的光动力学疗法的新敏化光源和新光敏剂作为先导物进行药效筛选，获得具有创新学术思想和设计构思新颖的衍生物合成剂。本发明属于新药开发领域。

光动力学疗法诊治肿瘤1978年应用于临床获得成功，世界众多国家已有近万名癌症患者接受了这种治疗。由于光动力学疗法使用了血卟啉衍生物(HpD)作光敏剂，并用与之作用光谱相应的输出为630nm波长的激光作敏化光源，从而提高了光动力学疗法治疗恶性肿瘤的疗效，在层出不穷的各种肿瘤方法中独树一帜。无论是单独应用，还是作为手术治疗、放射治疗、化学治疗等系统疗法的辅助方法，光动力学疗法均可发挥其选择性杀伤肿瘤细胞的特有效应。加拿大政府1993年初批准光动力学疗法用于治疗膀胱癌，美国食品药品管理局也考虑正式批准用于临床。美国哈佛大学与加拿大哥伦比亚大学都在进行着一种新光敏剂的研究—苯卟啉衍生物(BPD)，它可大大降低皮肤内的药物残存量，避光期可缩短到3—5天，即不再出现皮肤光敏反应。此外，苯卟啉衍生物进入组织甚快，注药后当天即可行光动力学作用治疗，理论上它可以用于治疗更深部位的肿瘤。1994年9月在美国佛罗里达州召开了第5届国际光动力学疗法会议，重点讨论的内容除光动力学疗法的机理、靶的临床应用问题外，还特别设置了讨论新光敏剂的专门会议，并为光动力学疗法的前景提出方案。在中国，光动力学疗法研究被列为“六五”、“七五”国家科技攻关项目，也取得了很大成功，引起国际上广泛的关注与重视。

但是，从20年来临床实践及基础研究看，无论是对肿瘤破坏性的特异性还是治疗效果，光动力学疗法仍不理想，因此国内外加强了对光动力学疗法治疗癌症机理研究，积极开发新的敏化光源，努力寻找更为有效的光敏剂。

本发明针对光动力学疗法存在的上述缺点和不足，采用新的化学发光剂代替激光和非激光光源作敏化光源，也可将光敏剂与化学发光剂的苯环偶联形成敏化光源与光敏剂的共体物，以亲癌性物质或单克隆抗体为连续相制成靶向传递的合成乳剂，提高新的敏化光源与新型光敏剂的靶向分布性和到达性。这种光源与光敏剂的共体物，以具有亲癌性物质如单克隆抗体作为乳剂载体的连续相，避免了现代乳剂载体传递药物的缺点，大大降低了非靶器官和皮肤内的药物进入量，进入靶器官组织的速度加快，注药后当天就可在体内靶器官组织内启动光学作用产生单线态氧，类似定向导弹针对靶器官的肿瘤组织进行攻击，以增强选择性杀伤肿瘤等异常组织，最大限度地减少正常组织受损伤的目的。由这种进行设计构思新颖并以其效应和机理命名的“导向微型抗癌光弹”就可以诊治全身任何部位的恶性肿瘤了。

本发明的追求包括以下四个目的：第一个目的是，将化学发光剂或可视性化学激光剂传递到体内靶区代替体外激光和非激光作敏化光源，借助光敏剂在靶器官内启动光动力学作用产生单线态氧，类似定向导弹针对靶器官的肿瘤组织选择性进行攻击，可以治疗全身任何部位的原发和转移的恶性肿瘤；第二个目的是，提高药物靶向分布性和到达性，以亲癌性物质如单克隆抗体作为连续相与化学发光剂和光敏剂制成特殊性乳剂，克服乳剂载体选择性地大量集中于网状内皮系统或巨噬细胞内等的缺陷；第三个目的是，在追求光敏剂靶向传递减少对机体光敏副作用的同时，努力合成一种以化学发光剂如对溴酚基邻基溴化镁或草酸酯的苯环偶联光剂血卟啉衍生物的共体物，减少用药剂量降低成本，达到安全、高效、经济的目的；第四个目的是，采用相应的亲癌性物质或单克隆抗体作为乳剂的连续相或连续相的掺入物，用于对病毒感染、艾滋病及寄生虫病的控制治疗，拓展光动力学疗法在其他领域的应用是本发明追求的最后一个目的。

本发明诊治肿瘤的原理和靶向作用的机理是，具有光动力学作用的导向微型抗癌光弹是一种靶向传递药物的合成乳剂，可经静脉、透皮导向体内靶器官，在氧的参与下，敏化光源借助光敏剂启动光动力学作用产生单线态氧，类似定向导弹针对靶器官病变组织(受作用的基质)进行攻击，可诊治全身任何部位的肿瘤。因此，导向微型抗癌光弹产生生物学效应的必要条件是有光源、光敏剂、氧的存在和受作用的基质四个要素，即光动力学作用反应。其光动力学的机理是，光敏剂吸收光子后被激发到三重态[3HPD]，然后将能量转移给原来处于三重态基态氧分子(3O2)，使之激发成活泼的具有强烈杀伤作用的单线态氧(1O2)。这种单线态氧是瞬时存在的强氧化剂，它可与潴留它的生物基质A结合，使之强烈氧化生成Aox，具体的光动力学反应过程为：HpD＋hv—→3(HpD)3(HPD)＋3O2—→1O2＋HpD1O2＋A—→Aox＋3O2由于单线态氧使生物基质的细胞和组织因此遭受破坏，从而达到治疗肿瘤的目的。对于生物组织A，光敏剂的光动力作用本身对正常组织和异常组织并无差异。因此，作为治疗用的光敏剂，对肿瘤要求光毒作用要大，而对正常组织要求光毒副作用要小或无，这一矛盾除利用不同组织对光敏剂的代谢差异解决外，主要是通过研究开发新光敏剂和提高药物靶向传递的分布性和到达性来解决。即利用将光敏剂与化学发光剂的苯环偶联，改变光敏剂的生物特性，利用亲癌性物质如单克隆抗体作为连续相制成靶向乳剂。

在光动力学作用过程中，肿瘤细胞和组织所发出的特异荧光与正常细胞和组织不同，根据这些有差异的光学参量可确定被检测的细胞或组织是肿瘤还是非肿瘤，因而导向微型抗癌光弹也具有诊断肿瘤的性能。

导向微型抗癌光弹的导向机制是一种具双趋向协同性给药系统，一是以乳剂为载体传递药物定位于靶部位，二是以亲癌性物质如单克隆抗体作为乳剂的连续相，利用抗原一抗体反应来达到将药物直接导向癌细胞。乳剂的连续相成分可直接影响乳剂所有作用机制和乳剂在体内的行为，特殊性能的乳剂就是通过改变乳剂作为载体的组成或对乳剂连续相修饰，达到提高其靶向作用。其次，乳剂本身具有作为载体的靶向给药功能，是利用控制、调节乳滴平均粒径、粒度分布、粒子表面电荷性和电量方法，使水相(W)和油相(O)融合成最佳导向乳剂。本发明实验证明有些化学发光剂如草酸酯化学发光剂有亲癌性作用，以其油状液作为乳剂连续相并使其带正电荷提高对肿瘤细胞亲电亲和力性，控制乳滴粒直径大小使其到达不同的靶部位，如小于50nm的乳滴趋向入脾，骨髓和肿瘤组织，0.1～0.2μm乳滴趋向肝枯否氏细胞溶酶体中；大于1μm乳滴趋向肺停留；大于15μm乳滴可分别被肠、肝和肾摄取。有的化学发光剂不仅具有作为体内敏化光源的功能，而且还具有与肿瘤细胞亲和性的特殊功能，用作乳剂连续相具有提高并修正乳剂的亲肿瘤靶向性作用。

为了加深对本发明的理解，现根据附图对发明加以说明。

图1是化学发光剂和光敏剂一体的导向微型抗癌光弹形成示意图。由水相(W)性光敏剂与化学发光剂如对溴酚基溴化镁偶联成共一个苯环的合成剂1，掺入亲水亲油平衡值(HBL)的乳化剂2，置入油相(O)亲癌性物质如单克隆抗体作为连续相3中，加入渗透调节剂4用混匀机控制乳化温度和转数乳化生成油包水(w/O)型乳剂，然后用乳匀机进行精乳制成分步制导的导向微型抗癌光弹的预置弹；由水相(w)性发光催化剂5可以是过氧化氢6，掺入亲水亲油平衡值(HBL)适宜的乳化剂2，置入油相(O)的亲癌性物质如单克隆抗体作为连续相3中，加入渗透调节剂4用混匀机控制乳化温度和转数乳化生成油包水(w/O)型乳剂，然后用乳匀机进行精乳制成分步制导的导向微型抗癌光弹的催化弹，即使化学发光剂能够发光的控制剂。

因此，本发明的化学发光剂只有在催化剂作用下才能产生化学发光反应作为敏化光源，利用导入的时间差这种特性为启动光动力学疗法具有特殊的意义，根据化学发光剂和光敏剂进入靶器官组织内的潴留量和进入速度，选择最佳时间启动光动力学疗法，进行控制治疗，可避免对正常组织的损伤。

图2是化学发光剂和光敏剂分体的导向微型抗癌光弹形成示意图。由水相性(W)光敏剂1，掺入适宜的亲水亲油平衡值(HBL)的乳化剂2与油相(O)化学发光剂的催化剂6用混匀机混匀并控制乳化温度和转数乳化生成水包油(O/W)型乳剂，然后再置入有亲癌性的草酸酯化学发光剂3为连续相的油状液体中，加入渗透调节剂、光敏剂和催化剂的复乳型(O/W/O)特殊型乳剂的导向微型抗癌光弹。

一步制导的导向微型抗癌光弹还可以用可视性化学激光剂作敏化光源，连续相掺入单克隆抗体，形成具有高度靶向性的药物传递系统，到达靶部位后分散相的光敏剂迅速启动光动力学反应，确保最大限度地减少正常组织受损伤。一步制导的导向微型抗癌光弹给药途径以皮下或透皮为佳，对体表肿瘤治疗有显著优势。

(一)光敏剂：作为光动力学作用的理想光敏剂，首先必须具备对某一波长的光吸收系数高和细胞毒性作用强的理化特点，而这种光波长的选择不能只考虑光敏剂本身的吸收特性，还必须兼顾到生物组织的光穿透特性的影响。对于生物组织，光敏剂必须能渗入细胞结构的敏感区才是有效的，光敏剂的光动力学作用本身对异常组织和正常组织并无差异，因此作为治疗用的光敏剂，对肿瘤组织要求光毒性作用要大，而对非肿瘤组织要求光毒副作用要小，这一矛盾除通过利用不同组织对光敏剂的代谢差异，即正常组织光敏剂代谢快、潴留时间短、清除快；肿瘤组织对光敏剂代谢慢、潴留时间长、清除慢，利用代谢时间差来解决外，本发明的目的是以提高药物定位传递方法，即提高药物靶向分布性和到达性来解决，同时开发可以改变光敏剂生物学特性的方法，即将光敏剂与化学发光剂的苯环偶联，降低正常组织的药物残存量和加快进入组织的速度来解决。

1、血卟啉衍生物(HpD)：本发明涉及的光敏剂使用最多最普遍的是血卟啉衍生物(HpD)，是一种由血卟啉经冰醋酸一硫酸处理而成的血卟啉乙酰化物的混合物。

(1)血卟啉衍生物的化学性质：血卟啉从血红蛋白中提取，其分子量为598.7，其分子式为C34H38O6N4，呈暗红色，酸碱二性，不溶于水，易溶于酸性或碱性有机溶剂中。对氧化剂、光等敏感。

(2)血卟啉衍生物的物理性质：人血清中激发光的峰值波长是405nm；发射荧光的光谱峰值波长是630nm和690nm，630nm的荧光比690nm的强。显然，405nm为最佳诊断光波长，630nm为最佳治疗光波长。

(3)血卟啉衍生物的生物特性：血卟啉衍生物在体内各组织的含量分布依次为，胆囊、肺、肾、肝、肠、胃、血、肾上腺、脾、胸腺、肿瘤、心、肌肉、脑和骨。随着时间推移，不同组织中的血卟啉含量比率将发生变化。注药后12～24小时，正常组织的实质细胞内的血卟啉大部分已消失，只有在网状内皮系统细胞和结缔组织中似有一部分保留着；肾、肝、脾等组织的血卟啉含量在3～24小时内无改变，肿瘤细胞则可将血卟啉衍生物潴留长达7天之久。这种血卟啉在正常组织和肿瘤组织中潴留时间长短的明显差异，为光动力学疗法治疗恶性肿瘤提供了有利的条件。

2、新型光敏剂—对溴酚基溴化镁血卟啉衍生物：将血卟啉衍生物与化学发光剂对溴酚基溴化镁的苯环偶联在邻位，使其成为化学发光剂和光敏剂的共体合成剂，并以亲癌性物质或单克隆抗体作为连续相制成具有靶向传递功能的乳剂。

(1)化学性质：分子量882.8，分子式为C44H39O7N4Br2Mg，呈暗红色。遇催化剂产生化学发光，并借助在同一苯环上的光敏剂启动光动力学作用。

(2)物理性质：掺入不同荧光剂可产生从200～700nm波长的各色光波。

(3)生物特性：可大大降低或避免正常组织内的药物残存量，避光期可缩短到2天，即不再出现皮肤光敏反应。此外，合成剂进入组织速度加快，注药后当天便可给予催化剂启动光动力学作用进行治疗。

3、其他光敏剂：使用的光敏剂也可以是用色谱法由HpD分离、去除无关和低效成分的、保留已知效应较强的低极性组分而制备成稳定光敏效应的PSD—007；还可以是二氢卟酚、红紫素衍生物等。

(二)新敏化光源：本发明涉及的新敏化光源包括化学发光剂和化学激光剂，是可以传递到体内任何靶区并在靶器官启动光动力学作用的一种特殊光源。这两种新敏化光源能满足光动力学作用的三个条件，一是其波长的光正好是使用的光敏剂作用光谱的最佳波长；二是此波长的光又是进入生物组织的穿透力较强的一种光源；三是这种波长的光具有一定的光强。本发明所用的光强是参照美国在1978年一次大规模临床试验结果：用有效波段在620～640nm的红光照射，能到达肿瘤2cm的有效光强为0.5mw/cm2，照射20分钟便可杀灭2cm以内的全部肿瘤。因此，本发明使用的光强在体内靶区大于0.5mw/cm2，照射时间大于0.5小时。光动力学作用光谱和吸收光谱之间是根据时间和注量率的反比关系原理，即利用化学发光剂在体内连续发光时间长(0.5小时以上)可达体外光源照射时间的6倍以上，虽然注量率较体外照射减少，但其光能量蓄积增加，光动力学作用效应较体外照射增强。新敏化光源的特性如下：1、化学发光剂：化学发光是指在某一个化学反应中直接将化学能转化为光能的一种一次性光源，这与荧光和磷光有本质的区别。

1)草酸酯化学发光剂：(1)制备方法：在自始至终通氮的反应过程中，将1～5％的草酸酯(Bis oxalate)[—CO2C6H(Cl)3CO2CH2CH(CH3)2]2溶入邻苯二甲酸二甲酯内，加热到150℃，至130℃保持3小时，降温至90℃以下时加入荧光剂，冷却即可。遇催化剂作用产生化学发光。

(2)化学性质：草酸酯化学发光剂根据需要加入荧光剂可呈红、绿、黄各色光波，无毒、无害、无热、无放射性，有亲癌趋向。

(3)物理性质：草酸酯化学发光剂的发射光谱调整为620nm～640nm。

2)新化学发光剂一对溴酚基溴化镁：(1)制备方法：在通氮全过程中，将对溴苯酚溶在二硫化碳内，在冷时滴入二硫化碳的溴化镁溶液，主要的产物是对溴酚基溴化镁。

(2)化学性质：对溴酚基溴化镁极活泼，遇氧能产生显著化学发光，把这个对溴酚基溴化镁的乙醚溶液放置于空气中，所产生的兰缘色光在白天也能为肉眼所见。

(3)物理性质：发射光谱可调整为400～700nm波长的绿光、红光。

2.可视性化学激光剂：1)以氧为发光源的化学激光剂：1989年日本东京工业开发研究所激光研究中心，首次在世界上以氧为发光源，成功地开发产生光波震荡的红色可视性化学激光。

2)乙炔基(C2H)化学激光剂：乙炔基C2H过去鲜为人知，C2H与O2反应并发出可见光来，光谱显示了产物有CH，CO，CO2，其中CH(A2△)自发辐射至基态CH(X)，能产生化学发光，发出的波长在431nm附近的化学激光，强度IcL是和此时CH(A)的浓度成正比。

制取方法：用248nm激光光解C2HBr分子，可产生C2H：C2HBr→C2H＋Br(三)，乳化剂：乳化作用涉及到乳化剂的表面活性和被乳化物的化学结构、性质以及两者之间的作用。乳化剂的选择理论上常用表面活性剂亲水亲脂平衡值(HBL)作为选用乳化剂的依据。司盘(Span)系表面活性剂HBL值在3～8可用于制备油包水(O/w)型乳剂。吐温(Tween)系表面活性剂HBL值在8～16可用于制备水包油(O/W)型乳剂。本发明以选用实验证明无毒、易溶且能被机体完全利用、安全的天然磷脂类(卵磷脂)作为静脉乳剂及经验证明有效的乳化剂。

(四)、渗透调节剂：对于生物组织，光敏剂必须能渗入细胞结构的敏感区才是有效的。促进乳剂透过皮肤、肿瘤细胞和肿瘤组织的能力，本发明选用月桂氮酮(Azone)对生物膜类脂质有特异性溶解与破坏作用，能促进血卟啉衍生物(HpD)和草酸酯化学发光剂及发光催化剂使肿瘤细胞脂膜的不连续性或开裂，增加通过生物组织的能力进入细胞敏感区。

(五)、稳定剂：乳剂属热力学不稳定体系，在灭菌和贮存过程中分散相凝聚、内相皱缩或膨胀、乳粒破裂、分层等不稳定现象常有发生。一级乳剂和复乳，因为它们结构不同，所以它们的稳定性也有所不同。本发明以采用一级乳剂制备分步制导的导向抗癌光弹为主，而对一步制导式的导向微型抗癌光弹的复乳，为提高其乳剂的稳定性将药物与水溶性高分子如聚丙烯酸混合成凝胶状，以提高乳剂的稳定性。

本发明与光动力学疗法(PDT)和诊治肿瘤“魔弹”相比较的优点是：1.本发明与传统的肿瘤治疗方法相比较，明显的优点是对肿瘤组织具有特异性的破坏，使正常组织不受破坏，最大限度地保持了正常组织和器官的功能，不仅可以诊治原发肿瘤，而且还可以诊治转移肿瘤，克服了手术治疗、化学治疗和放射治疗的特异性不高、副作用大的共同缺点和诊疗程序复杂的不便因素，在医疗技术条件较差，在无法做出正确诊断之前便可进行诊断治疗和预防治疗。

2.本发明与光动力学疗法相比较，突出的优点是开发出了新的敏化光源可传递到全身任何部位，克服了激光和非激光光源穿透组织能力弱和许多无法达到的病变部位，及光作用剂量不足而不能全部杀伤肿瘤细胞的缺点，提高光动力学作用效应。

3.本发明与传统的光敏剂给药方法相比较，最大的优点是具有双趋向性靶向给药传递功能，提高光敏剂的靶向性和分布性，增强光敏剂作用的效应，大大减少皮肤内药物残存量，宿短避光期对正常组织不再出现光毒作用。

4.本发明与现有的药物传递系统(DDS)的治癌“魔弹”相比较，可贵的优点是导向性命中率高，携带的微型光弹对肿瘤细胞和肿瘤组织药效持续化作用时间长，杀伤力强，造价低廉，控制交联匹配条件可形成多种用途的导向微型抗癌光弹实施工业生产。

5.本发明的导向微型抗癌光弹形成的特殊性乳剂药物载体还有如下优点：(1)作为化学发光剂，作为光敏剂的血卟啉衍生物(HpD)作为发光催化剂及作为乳化剂如卵磷脂等在机体内的安全性已被确立；(2)水相与油相可以任何比例混合；(3)借助于乳化剂、乳化装置、可以自由控制调节平均乳滴直径、粒度分布；(4)乳滴粒子表面的电性质可自由控制；(5)具有广泛的流变学特性、使内包的药物不易被氧化、水解、增加制剂的稳定性；

(6)难溶于水的药物可在油相内溶解；(7)缓和药物对机体组织的刺激性；(8)提高药物的向靶区组织的到达性、分布性；(9)控制扩散，使药物释放呈现缓释化，延长药效时间；(10)减少药物用量，降低制剂成本。

6.本发明的导向微型抗癌光弹的乳剂连续相可以使用单克隆抗体与化学发光剂、光敏剂交联匹配，将光动力学疗法用于病毒感染、艾滋病及寄生虫病的诊断和治疗，开拓光动力学疗法的应用新领域。

7.本发明除单独应用于肿瘤的诊治外，还可与传统的方法和新疗法配合达到协同作用，如与高压氧疗法、光量子血疗法综合治疗具有明显提高光动力学作用的效应。

实施例一：分步制导的导向微型抗癌光弹将化学发光剂对溴酚基溴化镁与光敏剂血卟啉衍生物共体合成剂，置简单搅拌器或高速组织捣碎机内在全过程通氮气下(！)加入1.5％渗透调节剂月桂氮酮和精制的卵磷脂6克，在氮气流下8000转/分(rpm)搅拌3分钟形成均匀的分散相，移到乳匀机内。在分散相中加入亲癌性物质可以是单克隆抗体(McAb)作为连续相，超声波乳化器进行处理，取样进行显微镜检查，至粒子直径1μm左右的油包水(w/o)乳剂。在液面氮气流下经BG过滤器过滤，滤过的乳剂灌封，每瓶中25毫升。

用同样的亲癌物质单克隆抗体为连续相，与催化剂过氧化氢(H2O2)制成油包水(w/o)靶向传递乳剂。

血卟啉衍生物(HpD)与化学发光剂对溴酚基溴化镁制成水剂，以油包水(w/o)型乳剂，作为连续相的亲癌性物质和单克隆抗体，具有双趋向性的协同靶向作用，靶器官肿瘤组织的血卟啉衍生物(HpD)浓度显著高于无导向性的水剂给药，能有效地克服光敏剂的光毒副作用并改变潴留于肝、脾、淋巴等器官的缺点。

化学发光强度与催化剂的量成正比，其发光时间与催化剂量成反比。根据需要调整化学发光剂与催化剂的注入量的比例，发光时间可控制在0.5～8小时。

实施例二：一步制导的导向微型抗癌光弹制备一步制导的导向微型抗癌光弹采用两步乳化法，第一步先取精制的光敏剂血卟啉衍生物(HpD)80ml边搅拌边加入亲脂性乳化剂配制成棕红色初乳，然后移到超声波发生器的清水槽中，超声8分钟制成水包油(O1/w)型乳剂；第二步取草酸酯化学发光剂100毫升加卵磷脂6克及渗透调节剂月桂氮酮2.5％，加热搅拌均匀，在不断搅拌下缓缓倒入由发光催化剂与光敏剂血卟啉衍生物制成的(O1/w)型乳剂中，掺入2毫升的单克隆抗体，然后转入超声波发生器的清水槽中，超声8分钟，形成红色复合乳剂(O1/w/O2)的一步制导的导向微型抗癌光弹。

本品供体表和局部给药，可以用单克隆抗体为连续相，确保有高度的靶向性作用。

附图说明