一种共负载血管阻断剂与近红外光热响应纳米粒子的复合水凝胶及其制备和应用
阅读：423发布：2020-05-14
专利汇可以提供一种共负载血管阻断剂与近红外光热响应纳米粒子的复合水凝胶及其制备和应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种共负载 血管阻断剂 与 近红外 光热响应 纳米粒子 的可注射复合 水 凝胶及抗 肿瘤 应用。复合水凝胶包括水凝胶基底材料，以及负载在水凝胶基底材料中的血管阻断剂和近红外光热响应纳米粒子。本发明制得的纳米复合水凝胶具有可注射性和热滞性的溶胶-凝胶转变行为。在近红外光的照射下，本发明的杂化水凝胶具有非常优异的光热性质，并通过增强肿瘤血管渗透性提高血管阻断剂的疗效。采用血管阻断剂与光热 联合 治疗 的杂化水凝胶在抗肿瘤方面表现良好的安全性和疗效。，下面是一种共负载血管阻断剂与近红外光热响应纳米粒子的复合水凝胶及其制备和应用专利的具体信息内容。
1.一种共负载血管阻断剂与近红外光热响应纳米粒子的复合水凝胶，其特征在于，包括水凝胶基底材料，以及负载在水凝胶基底材料中的血管阻断剂和近红外光热响应纳米粒子。
2.根据权利要求1所述复合水凝胶，其特征在于，所述的近红外光热响应纳米粒子为介孔普鲁士蓝纳米粒子、铂和金属硫族化合物中的至少一种；进一步优选为介孔普鲁士蓝纳米粒子。
3.根据权利要求2所述复合水凝胶，其特征在于，所述的近红外光热响应纳米粒子的粒径为20～200nm。
4.根据权利要求1所述复合水凝胶，其特征在于，所述血管阻断剂为康布斯汀A4、康布斯汀A4水溶性磷酸盐前体药物CA4P、DMXAA和TZT-1027中的至少一种；优选为康布斯汀A4。
5.根据权利要求1所述复合水凝胶，其特征在于，水凝胶基底材料为结冷胶或者琼脂中的至少一种。
6.根据权利要求5所述复合水凝胶，其特征在于，所述的结冷胶为低酰基结冷胶。
7.根据权利要求1～6任一项所述复合水凝胶，其特征在于，所述的纳米复合水凝胶中，水凝胶基底材料质量百分比浓度为0.5％～5％，近红外光热响应纳米粒子的质量浓度为
0.01～1.0mg/mL，血管阻断剂浓度在1.0～10.0mg/mL。
8.一种权利要求1～7任一项所述复合水凝胶的制备方法，其特征在于，将血管阻断剂、近红外光热响应纳米粒子和水凝胶基质材料溶解和水混合，制得所述的复合水凝胶；
优选地，在分散有近红外光热响应纳米粒子的分散液中加入水凝胶基质材料并加热溶解后，冷却至不会导致药物失活的温度范围加入血管阻断剂药物，再冷却至室温，即得。
9.一种权利要求1～7所述的复合水凝胶，或权利要求8所述制备方法制得的复合水凝胶的应用，其特征在于，用于制备抗肿瘤的药物；
优选地，用于制备肿瘤原位治疗的药物；
进一步优选，用于制备抗恶性肉瘤的药物。
10.一种抗肿瘤的注射制剂，其特征在于，包含权利要求1～7任一项所述复合水凝胶。
一种共负载血管阻断剂与近红外光热响应纳米粒子的复合水
凝胶及其制备和应用
技术领域
背景技术
[0002] 肿瘤组织由实质和间质两部分构成，肿瘤实质是肿瘤细胞，是肿瘤的主要成分，具有组织来源特异性。肿瘤的间质起支持和营养肿瘤实质的作用，不具特异性，包括结缔组织、血管、淋巴管等。
[0003] 血管阻断剂(vascular disrupting agents，简称VDAs)是一类具有选择性损伤肿瘤相关血管的抗肿瘤药物。这类药物通过选择性地破坏肿瘤相关血管，阻断肿瘤组织的营养物质和氧气供给，造成继发性肿瘤细胞死亡，从而达到靶向治疗肿瘤的目的。然而，由于血管抑制剂(例如康布斯汀A4等)的水溶性差、半衰期短、生物利用度很低、渗透性不足等原因，单一的血管阻断剂治疗常常导致肿瘤治疗的失败和肿瘤复发。
[0004] 近红外光热治疗是最近发展的一类抗肿瘤的物理方法，利用近红外光(NIR)具有波长较长、穿透性强等优点，不仅可以定时定点快速地局部消融肿瘤组织，还可以根据红外线发射的强度与物体的温度有关进行红外热成像、光声成像等。常用的光热转换材料包括碳基纳米材料(例如石墨烯等)、纳米半导体材料(例如硫化铜、硒化铋等)、贵金属纳米粒子(例如金、铂等)。普鲁士蓝是Fe2+和Fe3+混合价态的六氰铁酸盐，制备方法简单，条件温和，在临床上可以用于治疗铊辐射中毒，在人体内具有良好的生物安全性和代谢途径。研究发现普鲁士蓝纳米粒子具有近红外光热效应和磁共振成像增强功能。单一的光热治疗在抗肿瘤时，一般只对小体积肿瘤(＜100mm3)有效，且在治疗过程中容易造成热灼伤、痛苦等不良现象。
[0005] 目前，研究报道的具有近红外光响应的水凝胶主要为一类包含有光热性质的贵金属纳米颗粒(例如铂纳米粒子、金纳米粒子)的水凝胶{Biomaterials 2016，104，129-137；Adv.Funct.Mater.2018，28(21)，1801000}，且集中在光热与化疗两者的联合治疗。众所周知，化疗副作用大，容易产生耐药性。尚未见将水凝胶载体共负载血管阻断剂与近红外光热响应纳米粒子以实现光热和血管阻断剂联合治疗的文献报道。
发明内容
[0006] 本发明的目的之一是提供一种共负载血管阻断剂与近红外光热响应纳米粒子的复合水凝胶。
[0007] 本发明第二目的在于，提供一种所述的复合水凝胶的制备方法。
[0008] 本发明第三目的在于，提供一种所述的复合水凝胶在制备抗肿瘤药物中的应用。
[0009] 一种共负载血管阻断剂与近红外光热响应纳米粒子的复合水凝胶，包括水凝胶基底材料、负载在水凝胶基底材料中的血管阻断剂和近红外光热响应纳米粒子。
[0010] 本发明的复合水凝胶为基于水凝胶基底材料的包含近红外光热响应纳米粒子和血管阻断剂的纳米复合水凝胶。本发明创新地发现，将血管阻断剂与近红外光热响应纳米粒子负载在水凝胶上，具有明显协同增效目的，可以提升彼此的抗肿瘤活性，明显改善抗肿瘤效果，不仅如此，本发明人还发现，将血管阻断剂与近红外光热响应纳米粒子一并负载在水凝胶上，可以避免血管阻断剂的突释，通过缓释实现长效作用的目的。小鼠体内抗肿瘤实验结果表明，相比于单独使用VDAs/水凝胶和PB/水凝胶，使用复合水凝胶处理的实验组具有更好的抗肿瘤效果，几乎可以完全切除肿瘤。
[0012] 作为优选，所述的近红外光热响应纳米粒子为介孔普鲁士蓝纳米粒子((Prussian blue，简称PB)、铂和金属硫族化合物中的至少一种。
[0013] 进一步优选，所述的所述的近红外光热响应纳米粒子为介孔普鲁士蓝纳米粒子。研究发现，优选的PB和血管阻断剂以及水凝胶基底材料的协同效果更优，可进一步提升协同效果。
[0014] 进一步优选，所述的近红外光热响应纳米粒子的粒径为20～200nm。
[0015] 更进一步优选，所述的近红外光热响应纳米粒子为粒径分布在20～200nm范围，最大吸收波长在720nm左右的介孔普鲁士蓝纳米粒子。
[0017] 作为优选，所述血管阻断剂为康布斯汀A4(CA4)、康布斯汀A4水溶性磷酸盐前体药物CA4P、DMXAA和TZT-1027中的至少一种；优选为CA4。本发明人研究发现，优选的CA4和所述的近红外光热响应纳米粒子的复合水凝胶具有更优的协同效果，可进一步提升抗肿瘤以及缓释效果。
[0018] 本发明所述水凝胶基质材料为一种具有最高临界溶解温度(UCST)的天然多糖，且具有热滞性的溶胶-凝胶转变行为，其可和复合水凝胶中的其他成分协同，使复合水凝胶中纳米粒子光照下产生的热效应，防止血管阻断剂的突释，而使血管阻断剂在肿瘤部位保持相对高的局部浓度和治疗效果。
[0019] 作为优选，水凝胶基底材料为温敏性水凝胶；优选地，所述的水凝胶基底材料具有可注射性。
[0020] 水凝胶基底材料进一步优选为结冷胶、琼脂中的至少一种。优选的基底材料，更利于提升复合水凝胶的性能，进一步提升材料的原位治疗能力以及生物相容性。
[0021] 更进一步优选，水凝胶基底材料为结冷胶；最优选为低酰基结冷胶。
[0022] 本发明研究发现，在所述的创新的组分协同下，可以赋予所述的复合水凝胶良好的抗肿瘤效果，研究进一步发现，控制组分之间的比例关系，可以进一步提升该协同性能。
[0023] 作为优选，所述复合水凝胶中，水凝胶基底材料质量百分比浓度为0.5％～5％，近红外光热响应纳米粒子的质量浓度为0.01～1.0mg/mL，血管阻断剂浓度在1.0～10.0mg/mL。
[0024] 进一步优选，所述复合水凝胶中，水凝胶基底材料为结冷胶，近红外光热响应纳米粒子为20～200nm的PB，血管阻断剂为CA4；其中，结冷胶质量百分比浓度为0.5％～5％，PB质量浓度为0.05～1mg/mL，血管阻断剂浓度在1～10mg/mL。
[0025] 本发明公开了一种所述复合水凝胶的制备方法，将血管阻断剂、近红外光热响应纳米粒子和水凝胶基质材料和水混合，制得所述的复合水凝胶。
[0026] 本发明所述的制备方法，将血管阻断剂、近红外光热响应纳米粒子和基质材料在水中凝胶化，制得所述的复合水凝胶。
[0027] 优选地，在分散有近红外光热响应纳米粒子的分散液中加入水凝胶基质材料并加热溶解后，冷却至不会导致药物失活的温度范围加入血管阻断剂药物，再冷却至室温，即得。
[0028] 更进一步优选，所述的制备方法：将结冷胶用水加热溶解后，冷却至不会导致药物失活的温度范围加入PB、血管阻断剂药物，再冷却混合水溶液到室温即可得到包含PB纳米粒子和血管阻断剂的结冷胶纳米复合水凝胶体系。
[0029] 本发明所述的复合水凝胶具有制备方法简单、治疗操作简单的特点。所选用的三种材料混合就可以得到纳米复合水凝胶。治疗时，仅需要一次瘤内注射和一次或者数次近红外光照即可完全治愈肿瘤。
[0030] 本发明还提供了所述的复合水凝胶的应用，用于制备抗肿瘤的药物；
[0031] 优选地，用于制备肿瘤原位治疗的药物；
[0032] 进一步优选，用于制备抗恶性肉瘤的药物。
[0033] 最优选，所述的应用，其特征在于，用于制备抗肿瘤的注射制剂。
[0034] 本发明还提供了一种抗肿瘤的注射制剂，其包含所述复合水凝胶。
[0035] 有益效果
[0036] 本发明所述的复合水凝胶，通过组分的协同，具有高效的抗肿瘤作用。当近红外光照射时，纳米复合水凝胶产生热效应，不仅能增强肿瘤渗透性，也能削弱水凝胶基底材料(例如结冷胶)分子之间的相互作用，从而增强凝胶网络流动性，血管阻断剂随之逐渐扩散到注射部位的周边区域，可以造成肿瘤血管的全面坍塌和肿瘤细胞坏死。由于结冷胶水凝胶的热滞效应，在升温过程中凝胶不会被全部破坏，所包覆的物质可以被保留在肿瘤组织附近，更好地延长药物作用时间，达到原位、长效给药的目的。
[0037] 此外，本发明通过组分之间的协同，可以良好地解决血管阻断剂水溶性差、半衰期短、生物利用度很低、渗透性不足等技术问题；不仅如此，还能通过所述的近红外光热响应纳米粒子，配合所述的水凝胶基底材料，调控有效成分的释放以及组织渗透性，达到显著提升抗肿瘤效果的目的。
[0038] 本发明的纳米复合水凝胶绝非简单组合，通过所述的各组分的协同，所述的复合水凝胶具有热滞性的溶胶-凝胶转变行为、在光照下产生的热效应不会造成血管阻断剂的突释，可使血管阻断剂在肿瘤部位保持相对高的局部浓度和治疗效果；不仅如此，本发明所述的复合水凝胶，具有可注射性以及改善肿瘤血管渗透性，可实现原位高效治疗目的，有效保证了所述的复合水凝胶在抗肿瘤方面良好的安全性和疗效。附图说明
[0039] 图1.实施例4纳米复合水凝胶在升温和降温过程的流变性质
[0040] 图2.实施例4纳米复合水凝胶的剪切变稀性质
[0041] 图3.实施例4纳米复合水凝胶的应变扫描曲线
[0042] 图4.实施例4的3纳米复合水凝胶的应变循环扫描曲线
[0043] 图5.实施例4纳米复合水凝胶的吸收光谱
[0044] 图6.实施例4纳米复合水凝胶的光热性质图
[0045] 图7.实施例6纳米复合水凝胶的光控释放曲线
[0046] 图8.实施例7纳米复合水凝胶的抗肿瘤效果图
[0047] 图9.实施例7纳米复合水凝胶的抗肿瘤量化图
具体实施方式
[0048] 以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
[0049] 实施例1.
[0050] 聚乙烯吡咯烷酮(PVP)还原分散法制备普鲁士蓝纳米粒子
[0051] 称取15g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和664mg赤血盐(K3[Fe(CN)6])，加入200mL 0.01M HCl，室温搅拌30min，转入80℃恒温油浴锅中反应20h，反应结束后冷却至室温，高速离心20min，去掉上清，用二次水洗涤至中性，冻干备用。
[0052] 实施例2.柠檬酸钠修饰沉淀法制备普鲁士蓝纳米粒子
[0053] 称取0.10g柠檬酸钠加入20mL FeCl3(1mM)溶液中，称取0.10g柠檬酸钠加入20mL K4[Fe(CN)6](1mM)水溶液中，60℃恒温搅拌下，将柠檬酸钠/K4[Fe(CN)6]混合溶液逐滴加入柠檬酸钠/FeCl3混合溶液中，待其冷至室温后，继续搅拌30min即可得到普鲁士蓝纳米粒子。
[0054] 实施例3.介孔普鲁士蓝纳米粒子的制备
[0055] 称取0.08g普鲁士蓝(Prussian blue，PB)纳米粒子和125mg PVP，加入到80mL 1.0M HCl中，搅拌30min，转入100mL反应釜中，置于140℃烘箱中反应4h，高速离心20min，收集沉淀，用二次水洗涤至中性，冻干备用。
[0056] 实施例4.共负载普鲁士蓝纳米粒子和CA4的纳米复合水凝胶
[0057] 称取0.2g结冷胶(和光纯业工业株式会社低酰基)加入10mL 0.1mg/mL PB(实例3)超声分散液中，混匀后，置于85℃恒温水浴锅中，待结冷胶充分溶解后，将混合溶液置于50℃恒温水浴锅中放置1h，再加入60mg CA4，充分混合均匀后，冷至室温即可得到包覆PB与CA4的纳米复合水凝胶，样品置于4℃冰箱中避光保存(产物标记为CA4+PB@gellan hydrogel)。
[0058] 实施例5.共负载普鲁士蓝纳米粒子和CA4P的纳米复合水凝胶
[0059] 称取0.2g结冷胶加入10mL 0.1mg/mL PB超声分散液(实例3)中，混匀后，置于85℃恒温水浴锅中，待结冷胶充分溶解后，将混合溶液置于50℃恒温水浴锅中放置1h，再加入30mg CA4P，充分混合均匀后，冷至室温即可得到包覆PB与CA4P的纳米复合水凝胶，样品置于4℃冰箱中避光保存(产物标记为CA4P+PB@gellan hydrogel)。
[0060] 实施例6.纳米复合水凝胶的释放实验
[0061] 称取实施例5所制备的纳米复合水凝胶两份1.0g，分别加入2.0mL pH 7.4 PBS缓冲液作为释放介质，置于37℃恒温水浴摇床中模拟释放。其中一份样品施加1.0W/cm2的808nm激光照射5min后(温度升高至54℃)关闭激光，如此重复进行四个光照循环。另一份为无激光照射的对照组。在特定的时间点对释放介质中的药物浓度定量，并绘制累积药物释放动力学曲线。
[0062] 实施例7.纳米复合水凝胶的抗肿瘤实验
[0063] 小鼠剃毛后，皮下注射100μL含4T1细胞的生理盐水，饲养约一周后小鼠背部长出约150mm3大小的肿瘤。将小鼠随机分成6组(每组5只)：(1)空白对照组为生理盐水PBS；(2)PB(实例3)+NIR，0.1mg/mLPB；(3)PB@gellan hydrogel+NIR；(4)CA4，6mg/mL；(5)CA4@gellan hydrogel；(6)CA4+PB@gellan hydrogel(实例3)+NIR。分别将不同实验组的样品进行小鼠瘤内注射，每只小鼠的瘤内注射样品体积为200uL。注射约2h后，分别对组(2)、(3)和(6)的每只小鼠肿瘤部位施加808nm激光照射3min，光功率密度为1W/cm2。每隔一天记录肿瘤体积和小鼠体重，治疗22天之后，乙醚麻醉处死小鼠后，解剖收集肿瘤组织。
[0064] 本发明制得纳米复合水凝胶(CA4+PB@gellan hydrogel)在升温和降温过程表现不同的流变性质，降温曲线表明纳米复合水凝胶的溶胶-凝胶转变温度约为52℃，而升温曲线纳米复合水凝胶没有出现凝胶-溶胶转变温度，说明纳米复合水凝胶的热滞性(图1)。
[0065] 本发明制得纳米复合水凝胶具有很好的可注射性和自恢复性质。流变仪表征了杂化凝胶的剪切变稀性质，随着剪切速率的提高，粘度逐渐下降，并且具有可逆性(图2)。杂化凝胶的储能模量随着应变的增加会逐渐下降，当应变约大于6％时，G’＜G”，表现为流体性质(图3)。纳米复合水凝胶在300％的应变作用下，储存模量G’大幅度下降(G’＜G”)，说明凝胶被破坏，当应变为1％时，体系在10s内立马又发生凝胶化，模量恢复接近初始水平，并且这个过程可以多次循环，说明杂化凝胶具有非常好的自愈合性质(图4)。
[0066] 本发明制得纳米复合水凝胶的最大的吸收波长在720nm附近(图5)。在808nm近红外光的刺激下，本发明的纳米复合水凝胶具有非常优异的光热性质。温度的变化与近红外光的照射时间与功率成正比(图6)。在1.0W/cm2功率照射5min，PB质量浓度在0.1mg/mL时，温度可以上升50℃。虽然在808nm近红外光的辐照下，本发明的纳米复合水凝胶会产生热效应，但是光照对血管阻断剂的释放速度影响不大，水凝胶在近红外光照后不表现突释，仍然具有缓慢释放药物的特点(图7)。
[0067] 通过建立小鼠皮下肿瘤，肿瘤体积超过150mm3时，皮下注射200μL水凝胶后，并给予一次近红外光照射(808nm，1.0W/cm2，3min)。研究发现与单一光热治疗或者血管阻断剂治疗对照组比较，实验组(CA4+PB@gellan hydrogel)具有最优的抗肿瘤协同效果。治疗22天后解剖发现，实验组(CA4+PB@gellan hydrogel)中5只小鼠经治疗后肿瘤体积都大大缩小，其中2只小鼠肿瘤组织完全消失，表明光热治疗与血管阻断剂联合治疗手段可以完全抑制甚至消融小鼠的肿瘤(图8)。
[0068] 治疗后22天内肿瘤的体积变化如图9所示，，肿瘤基本完全切除。相较于对照组而言，PB+gellan相较于单独的PB有较好的肿瘤治疗效果，同样地，CA4+gellan相较于单独的CA4有更好的癌症治疗效果，但是四组小鼠的肿瘤在治疗后期都表现出明显的增长趋势，使用复合水凝胶处理的实验组具有更好的抗肿瘤效果。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 包含血管紧张素-Ⅱ受体阻断剂和HMG-CoA还原酶抑制剂的药物组合制剂 | 2020-05-15 | 582 |
| 香豆雌酚开环类似物及其医药用途 | 2020-05-18 | 946 |
| 低细胞毒性血管阻断剂 | 2020-05-11 | 662 |
| 含α1受体阻断剂作为活性成分的视神经保护药物 | 2020-05-18 | 902 |
| 一种催化制备肿瘤血管阻断剂药物中间体的方法 | 2020-05-12 | 636 |
| 含低剂量阻断VEGF信号通路的抗体的组合物及其用途 | 2020-05-18 | 868 |
| 一种共负载血管阻断剂与近红外光热响应纳米粒子的复合水凝胶及其制备和应用 | 2020-05-14 | 423 |
| 整合素阻断剂在制备治疗肿瘤药物中的应用 | 2020-05-19 | 236 |
| 新型血管渗漏阻断剂 | 2020-05-11 | 1011 |
| β-阻断剂在制备用于治疗血管瘤药物中的用途 | 2020-05-14 | 149 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
血管阻断剂热门专利
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈