專利名稱：納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體的制備工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種作為治療癌癥藥物的納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體的制備
工藝。
背景技術：
本發明涉及的是一種新型納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體的制備工藝，通過改 良的薄膜分散加高壓勻質法制備一種既包封有As203又包封有載抗腫瘤基因的錳鋅鐵磁性 納米粒同時具有合適相變溫度(4rc-46°c)的新型納米熱控釋脂質體，由于包封的錳鋅鐵 磁性納米粒在交變磁場中具有磁感應升溫、控溫、恒溫特性，因此當溫度上升至脂質體的相 變溫度時，藥物和基因則可以緩慢釋放，實現納米磁性材料熱控釋下的化療和基因治療的 結合，同時，由于熱控釋脂質體的相變溫度為41°C _46°〇，正是腫瘤熱療的理想溫度，從而 使這種新型納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體能以熱敏脂質體為中介集熱療、化療、基因 治療于一體，發揮較好的抗腫瘤作用。同時，它還具有磁靶向定位及降低砷劑全身毒副作用 等優點。 熱敏脂質體是近年來興起的一種定向藥物載體，屬于靶向給藥系統的一種新劑 型，它可以利用脂質體的載藥特性和熱療的雙重優勢來提高治療效果，降低毒副作用。其原 理是當達到相變溫度時，脂質體中的磷脂產生從膠態過渡到液晶態的物理轉移，膜的流動 性和通透性增加，藥物大量擴散到靶器官中，對周圍的腫瘤細胞產生較強的殺傷作用，從而
達到局部化療的作用，如果相變溫度處于腫瘤熱療溫度4rc到46t:之間，可以同時發揮腫
瘤熱療的作用。近年來又有學者[1]將磁性材料如右旋糖酐鐵等包裹在脂質體發展起來一 種新型脂質體_磁性脂質體，除了具備脂質體的特點，它可以在體外磁場的作用下，把抗癌 藥物選擇性地輸送和定位于靶區，從而降低藥量，減小毒性，提高療效。包封在磁性脂質體 中的磁性材料主要用途在于將脂質體磁性靶向到腫瘤部位，提高了治療的靶向性，但近年 來納米磁性材料的升溫熱療腫瘤作用越來越受到重視，磁性納米材料能在在交變磁場下產 熱增強熱療效果，進而改善腫瘤區域內的血液循環和血管的通透性，有利于治療腫瘤的藥 物達到腫瘤靶向區域。還有學者直接在磁性納米材料內加入抗癌物質，達到熱療和藥物治 療的雙重效果，此過程中磁性材料起到增強產熱和靶向藥物輸送的雙重作用。利用磁性納 米材料的另一個突出的優點就是它可以進行自動控溫、恒溫。由于鐵磁性物質本身具有居 里溫度的特點，當溫度升至居里點后鐵磁性失去磁性而降溫，低于居里點后又恢復磁性而 升溫，從而達到對腫瘤熱療的自動控溫和恒溫，這對深部腫瘤的熱療具有重要的意義。我們 成功研制出具有自主知識產權的磁性錳鋅鐵氧體納米顆粒，它是一種具有較低居里溫度的 軟磁鐵氧體材料，在交變磁場照射下可以強烈吸收電磁波能量而升溫；當溫度達到居里溫 度時，它轉變為非磁性物質而失去吸收電磁波能量的能力，使溫度下降，當溫度低于居里溫 度時，又恢復升溫錳鋅鐵氧體納米微球又恢復磁性升溫，如此往復，使溫度始終控制在設定 的居里溫度處，從而實現對腫瘤加熱治療的自動升溫和控溫，提高治療效果的穩定性和安 全性。我們也研究出了當Mnl-xZnxFe204中的x為0. 5時，其經過交換散熱后能夠緩慢升至腫瘤治療的合適溫度(41°C -46°C )并保持恒定不變，達到抗腫瘤而又不損傷正常組織的
治療效果。 磁性納米材料熱療的前景是十分廣闊的，但若是單純熱療沒有載藥，其作用仍顯 單一，研究表明，化療藥物與熱療聯合具有顯著的協同作用。 在腫瘤治療的藥物中，砷及其化合物是人類最早用于治療腫瘤的，現在三氧化二 砷注射液已作為國家二類新藥正式上市，國內外研究其對實體瘤的作用，如乳腺癌、肺癌、 食道癌、胃癌，確認了其廣譜抗癌性。另外^8203在臨床治療白血病時，不但效果顯著，而且 沒有化療藥物引起的骨髓抑制等毒副作用，無全反式維甲酸治療引起的易復發、易耐藥等 缺點。但是由于全身用藥，血漿砷濃度很快升高并迅速彌散周圍組織，所以仍有少部分病人 出現消化道癥狀、末梢神經炎、皮膚干燥、色素沉著，甚至出現腎功能損害等副作用。所以，
開發八8203新劑型，提高藥物在靶區的濃度減少對其他組織的損傷是提高抗腫瘤療效迫切
要解決的問題。 另外，隨著生物化學與分子生物學的不斷發展，人們對各種疾病的分子機理有了 進一步的認識。在已知的人類疾病中有數千種疾病是與基因相關的，其中包括與單基因相 關的先天性遺傳疾病和與多基因相關的后天性疾病。導致疾病的原因主要是基因缺陷和基 因缺失，把適當的外源基因引入人體細胞內，以彌補缺陷或缺失的基因，表達出相應的蛋白 質，從根本上消除產生疾病癥狀的內在因素，進而產生了一種新的治療方法——基因治療。 20世紀90年代以來，世界各國紛紛將人類基因組研究列為國家重大研究項目，隨著人類基 因組研究的迅速進展，人們對生命基因基礎的認識將達到一個新的水平，而對于基因導入 載體的研究也越來越多。近年來，脂質體作為基因導入的載體倍受研究者的重視，它具有可 自然降解、無免疫原性、可重復轉染等優點，被稱為基因治療領域內最有希望的基因轉染載 體，Vieweg等將脂質體與包含有IL-2基因的質粒融合形成脂質體-DNA復合體，將其與前 列腺癌細胞一起孵育，結果發現前列腺癌細胞內IL-2水平明顯升高。脂質體可攜帶各種基 因片段，保護基因不被核酸酶降解，并且脂質與細胞膜融合將目的基因導入細胞后，脂質即 被降解，具有獨特的優越性，因此，脂質體介導的基因轉移方法被美國癌癥協會批準為應用 于臨床基因治療的第一方案。另外，非病毒基因載體中的聚乙烯亞胺(PEI)也倍受關注，它 是一種具有最高正電荷密度的有機大分子，由于分子中含有大量的亞胺基，PEI具有很強的 緩沖能力，ra范圍寬。在中性水體系中PEI能充分質子化，形成"質子棉球"，從而可以捕獲 DNA.科學家認為PEI也是基因治療的高度有效的載體，可進行體內外寡核昔酸和質粒的傳 遞。因此，將基因治療通過一些特定的方式與其他治療腫瘤的方法結合起來是一種極具應 用前景的治療腫瘤的藥物劑型。 基于以上研究成果我們首先將錳鋅鐵磁性納米材料用PEI修飾后高效捕獲抗腫 瘤基因，然后采用改良的薄膜分散加高壓勻質法制備熱敏脂質體，將八8203和載抗腫瘤基因 的錳鋅鐵磁性納米粒包封于其中，解決脂質體的相變溫度問題，制備成納米磁性載藥載基 因熱控釋脂質體，利用錳鋅鐵氧體在交變磁場中自動升溫、恒溫性能達到熱敏脂質體的相 變溫度(41°C _46°C )，實現包封于脂質體中的八8203和基因的控緩釋，達到熱化療、基因治 療共同抗腫瘤的目的，另外，包封的磁性材料在脂質體中起導向和定位作用，使脂質體在外 加磁場作用下，隨血液循環聚集到靶器官，使治療的靶向性和專一性增強。本研究期望通過 脂質體集基因治療、熱療、化療、熱控釋、磁靶向等優點為一體，為腫瘤的治療開拓了新的思
4路。
發明內容
本發明提供一種納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體的制備方法，利用本發明可獲 得磁響應性強，粒徑較小(100nm左右)、分散性較好，包封率較高、磁性納米材料控緩釋、具 有基因治療功能的脂質體。 本發明采用如下技術方案來解決其技術問題 —種作為治療癌癥藥物的納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體的制備方法第一步將硫酸錳MnS04 1120、硫酸鋅ZnS04 71120、硫酸亞鐵FeS04 7H20按摩爾
比i : i : 4混合得到組合物，置于電動粉碎機中粉碎成末，然后按照所述組合物中的金屬
離子與氫氧化鈉NaOH摩爾比1 : 2. 4稱取氫氧化鈉并用蒸餾水溶解，再將氫氧化鈉水溶液 加入到粉末中并用電動攪拌機攪拌三小時，靜置12小時后置8(TC烤箱中干燥，再置馬弗爐 內40(TC焙燒1小時，冷卻后將材料研細成粉末狀，用50 6(TC蒸餾水浸洗6 8次以去 除可溶性硫酸鈉無機鹽，之后用無水乙醇淋洗，6(TC烘干，得錳鋅鐵磁性納米粒子MZF-NP，
第二步用濃度為5g/1的草酸溶液將錳鋅鐵磁性納米粒子配成質量分數為4%的 磁流體混懸液，超聲分散后離心棄上清液，并將離心后的錳鋅鐵磁性納米粒子加入到磷酸 鹽緩沖液中，邊超聲邊加入O. 2倍錳鋅鐵磁性納米粒子質量的聚乙烯亞胺PEI充分混勻，再 超聲1小時，磁力攪拌2小時，使反應充分形成穩定的聚乙烯亞胺/錳鋅鐵納米粒子(PEI/ MZF)，分別用蒸餾水、乙醇反復洗滌6次，干燥后將聚乙烯亞胺/錳鋅鐵納米粒子與綠色熒 光蛋白表達質粒pEGFP充分混合，室溫放置30分鐘，得載基因錳鋅鐵磁性納米粒子，
第三步二棕櫚酰磷脂酰膽堿DPPC與膽固醇按質量比5 : 3混合置于茄形瓶中， 并加入二棕櫚酰磷脂酰膽堿中脂質成分10倍體積的氯仿和無水乙醚的混合液，氯仿和無 水乙醚體積比為2 : 1，超聲3分鐘使其完全溶解，用薄膜旋轉蒸發器在42t:下恒溫真空旋 轉蒸發，直到有機溶劑完全揮發，在茄形瓶內壁形成一均勻薄膜；在磷酸鹽緩沖液中加入三 氧化二砷As203溶液和0. 4 0. 5倍DPPC與膽固醇總質量的明膠，As203溶液和磷酸鹽緩 沖液體積比為1 : IO，在60°C 士5t:水浴中待明膠溶解后加入1. 5 2倍DPPC與膽固醇總 質量的載基因錳鋅鐵磁性納米粒子，室溫超聲處理3 5分鐘，形成混懸液，將此混懸液加 到上述含薄膜的茄形瓶中，電動攪拌震蕩至薄膜脫落，轉速為2000轉/分，再加甘油lml，混 勻，置于-2(rC中冷凍1 2小時，37t:融化，超聲處理30秒后再置于-2(rC中1 2小時， 如此反復凍融及超聲處理3次即得納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體。
與現有技術相比，本發明取得了如下有益效果 1.采用化學共沉淀法成功制備出錳鋅鐵氧體磁性納米粒子，之后用聚乙烯亞胺修 飾，制備的聚乙烯亞胺/錳鋅鐵納米粒子透射電鏡下大小為30 40nm，分散性良好，傅立葉 紅外光譜分析見聚乙烯亞胺的特征峰參照圖5。聚乙烯亞胺/錳鋅鐵納米粒子體外磁感 應升溫能力良好，在頻率為200kHz、功率為4kW，輸出加熱電流為300A的交變磁場照射下， 在40分鐘內升到最高溫度45°C，并保持溫度恒定，因此可以作為一種磁感應加熱納米粒來 治療腫瘤。 2.本發明通過改良的薄膜分散加高壓勻質法制備出納米磁性載基因熱控釋脂質 體大小更均一，平均粒徑在100nm左右，大部分為單室參照圖1，磁響應性好，包封率高，穩定性高，相變溫度為42.7rc，其載藥載基因載磁性材料的特性均優于用現有方法制備的
脂質體。 3.本發明制備的納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體首次融入基因治療的作用，由 于聚乙烯亞胺是基因治療的高度有效的載體，制備的聚乙烯亞胺/錳鋅鐵納米粒子能高效 捕獲抗腫瘤基因，驗證實驗表明，聚乙烯亞胺/錳鋅鐵納米粒子能攜帶pEGFP質粒DNA進入 H印G2細胞，使其表達綠色熒光蛋白，在聚乙烯亞胺/錳鋅鐵納米粒子高效捕獲抗腫瘤基因 后，將其再包封入脂質體中作為基因轉移載體，這種方法無免疫原性與細胞毒性，不會導致 細胞的轉化和細胞的死亡，并且在較長的時間內對肝功能和腎功能等器官沒有明顯的毒副 作用。 4.本發明制備的納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體與以往的磁性脂質體相比，一 個最重要的特點是它通過脂質體自身包封的錳鋅鐵磁性納米粒子在外界磁場的作用下自 動升溫到腫瘤的最適治療溫度并且持續控溫來實現藥物與基因的熱控釋，它將相變溫度和 磁性材料升溫做了更精確的結合。這種依據本身的性能來實現相變溫度的轉變的特性，可 以使脂質體的釋藥釋基因的控制變得相對簡單便利，同時，交變磁場的作用使脂質體的熱 控釋變得可控性更強，實現腫瘤治療定時定部位且允許基因和藥物緩慢釋放，有效地延長 作用時間，并維持有效的產物濃度，提高局部的抗腫瘤效果。 5. —定量的納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體局部注射到移植瘤內，在頻率為 200kHz、功率為4kW、輸出加熱電流為300A的交變磁場照射下，可以在15min內使腫瘤區溫 度迅速升溫45t:左右，并在以后的時間里保持恒溫，而周圍正常組織溫度基本不變，表明該 方法具有靶向定位加熱和恒溫的治療作用，且體內腫瘤的治療實驗證明其聯合化療、基因 治療的效果優于以往的脂質體劑型。 6. —定量的納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體體外作用于人類腫瘤細胞株聯合 磁感應加熱后對細胞具有很強的生長抑制和促凋亡作用，與單純的包藥脂質體，單純的包 磁性材料脂質體，及單純的基因治療相比，效果更加顯著(P < 0. 05)。 7.納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體是一種能集熱療、化療、基因治療于一體的 新型抗腫瘤制劑，并且具有磁靶向、熱控釋、針對治療、副作用小等多重優點，因此是極具應 用前景的抗腫瘤新劑型。
圖1是本發明制得的納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體。 圖2是本發明制得的納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體能譜下的包含有錳、鋅、 鐵、氮、磷、砷各元素及各成分比例，說明新劑型脂質體制備成功。 圖3是聚乙烯亞胺/錳鋅鐵納米粒子轉移pEGFP質粒DNA進入H印G2細胞的綠色 熒光蛋白(GFP)的表達情況。 圖4是納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體的升溫曲線，說明其具有穩定升溫并恒 定控溫的功能。 圖5是傅立葉紅外光譜分析，上方的曲線是錳鋅鐵納米粒子，下方曲線為聚乙烯 亞胺/錳鋅鐵納米粒子，可見聚乙烯亞胺的特征峰。
具體實施例方式
實施例 一種作為治療癌癥藥物的納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體的制備方 法 —種作為治療癌癥藥物的納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體的制備方法
第一步將硫酸錳MnS04 1120、硫酸鋅ZnS04 71120、硫酸亞鐵FeS04 7H20按摩爾
比i : i : 4混合得到組合物，置于電動粉碎機中粉碎成末，然后按照所述組合物中的金屬
離子與氫氧化鈉NaOH摩爾比1 : 2. 4稱取氫氧化鈉并用蒸餾水溶解，再將氫氧化鈉水溶液 加入到粉末中并用電動攪拌機攪拌三小時，靜置12小時后置8(TC烤箱中干燥，再置馬弗爐 內40(TC焙燒1小時，冷卻后將材料研細成粉末狀，用50 6(TC蒸餾水浸洗6 8次以去 除可溶性硫酸鈉無機鹽，之后用無水乙醇淋洗，6(TC烘干，得錳鋅鐵磁性納米粒子MZF-NP，
第二步用濃度為5g/1的草酸溶液將錳鋅鐵磁性納米粒子配成質量分數為4%的 磁流體混懸液，超聲分散后離心棄上清液，并將離心后的錳鋅鐵磁性納米粒子加入到磷酸 鹽緩沖液中，邊超聲邊加入O. 2倍錳鋅鐵磁性納米粒子質量的聚乙烯亞胺PEI充分混勻，再 超聲1小時，磁力攪拌2小時，使反應充分形成穩定的聚乙烯亞胺/錳鋅鐵納米粒子(PEI/ MZF)，分別用蒸餾水、乙醇反復洗滌6次，干燥后將聚乙烯亞胺/錳鋅鐵納米粒子與綠色熒 光蛋白表達質粒pEGFP充分混合，室溫放置30分鐘，得載基因錳鋅鐵磁性納米粒子，
第三步二棕櫚酰磷脂酰膽堿DPPC與膽固醇按質量比5 : 3混合置于茄形瓶中， 并加入二棕櫚酰磷脂酰膽堿中脂質成分10倍體積的氯仿和無水乙醚的混合液，氯仿和無 水乙醚體積比為2 : 1，超聲3分鐘使其完全溶解，用薄膜旋轉蒸發器在42t:下恒溫真空旋 轉蒸發，直到有機溶劑完全揮發，在茄形瓶內壁形成一均勻薄膜；在磷酸鹽緩沖液中加入三 氧化二砷As203溶液和0. 4 0. 5倍DPPC與膽固醇總質量的明膠，As203溶液和磷酸鹽緩 沖液體積比為1 : IO，在60°C 士5t:水浴中待明膠溶解后加入1. 5 2倍DPPC與膽固醇總 質量的載基因錳鋅鐵磁性納米粒子，室溫超聲處理3 5分鐘，形成混懸液，將此混懸液加 到上述含薄膜的茄形瓶中，電動攪拌震蕩至薄膜脫落，轉速為2000轉/分，再加甘油lml，混 勻，置于-2(rC中冷凍1 2小時，37t:融化，超聲處理30秒后再置于-2(rC中1 2小時， 如此反復凍融及超聲處理3次即得納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體。
權利要求
一種作為治療癌癥藥物的納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體的制備方法，其特征在于第一步將硫酸錳MnSO4·H2O、硫酸鋅ZnSO4·7H2O、硫酸亞鐵FeSO4·7H2O按摩爾比1∶1∶4混合得到組合物，置于電動粉碎機中粉碎成末，然后按照所述組合物中的金屬離子與氫氧化鈉NaOH摩爾比1∶2.4稱取氫氧化鈉并用蒸餾水溶解，再將氫氧化鈉水溶液加入到粉末中并用電動攪拌機攪拌三小時，靜置12小時后置80℃烤箱中干燥，再置馬弗爐內400℃焙燒1小時，冷卻后將材料研細成粉末狀，用50～60℃蒸餾水浸洗6～8次以去除可溶性硫酸鈉無機鹽，之后用無水乙醇淋洗，60℃烘干，得錳鋅鐵磁性納米粒子MZF-NP，第二步用濃度為5g/l的草酸溶液將錳鋅鐵磁性納米粒子配成質量分數為4％的磁流體混懸液，超聲分散后離心棄上清液，并將離心后的錳鋅鐵磁性納米粒子加入到磷酸鹽緩沖液中，邊超聲邊加入0.2倍錳鋅鐵磁性納米粒子質量的聚乙烯亞胺PEI充分混勻，再超聲1小時，磁力攪拌2小時，使反應充分形成穩定的聚乙烯亞胺/錳鋅鐵納米粒子(PEI/MZF)，分別用蒸餾水、乙醇反復洗滌6次，干燥后將聚乙烯亞胺/錳鋅鐵納米粒子與綠色熒光蛋白表達質粒pEGFP充分混合，室溫放置30分鐘，得載基因錳鋅鐵磁性納米粒子，第三步二棕櫚酰磷脂酰膽堿DPPC與膽固醇按質量比5∶3混合置于茄形瓶中，并加入二棕櫚酰磷脂酰膽堿中脂質成分10倍體積的氯仿和無水乙醚的混合液，氯仿和無水乙醚體積比為2∶1，超聲3分鐘使其完全溶解，用薄膜旋轉蒸發器在42℃下恒溫真空旋轉蒸發，直到有機溶劑完全揮發，在茄形瓶內壁形成一均勻薄膜；在磷酸鹽緩沖液中加入三氧化二砷As2O3溶液和0.4～0.5倍DPPC與膽固醇總質量的明膠，As2O3溶液和磷酸鹽緩沖液體積比為1∶10，在60℃±5℃水浴中待明膠溶解后加入1.5～2倍DPPC與膽固醇總質量的載基因錳鋅鐵磁性納米粒子，室溫超聲處理3～5分鐘，形成混懸液，將此混懸液加到上述含薄膜的茄形瓶中，電動攪拌震蕩至薄膜脫落，轉速為2000轉/分，再加甘油1ml，混勻，置于-20℃中冷凍1～2小時，37℃融化，超聲處理30秒后再置于-20℃中1～2小時，如此反復凍融及超聲處理3次即得納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體。
全文摘要
納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體的制備工藝涉及一種治療癌癥的藥物尤其涉及一種納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體的制備工藝。將硫酸錳、硫酸鋅、硫酸亞鐵按一定比例粉碎成末，并用氫氧化鈉水溶解，經攪拌、干燥、焙燒等步驟得到錳鋅鐵磁性納米粒子。得到的錳鋅鐵磁性納米粒子用適量聚乙烯亞胺修飾，再與綠色熒光蛋白表達質粒結合得到載基因錳鋅鐵磁性納米粒子。在茄形瓶中加入適量二棕櫚酰磷脂酰膽堿和膽固醇并用氯仿和無水乙醚溶解，之后將茄形瓶置于旋轉蒸發器中蒸發使瓶底形成一均勻薄膜，再加入含有載基因錳鋅鐵磁性納米粒子和三氧化二砷藥物的磷酸鹽緩沖液，電動攪拌至薄膜脫落，加甘油反復凍融即得納米磁性載藥載基因熱控釋脂質體。
文檔編號A61P35/00GK101756903SQ20091023240
公開日2010年6月30日 申請日期2009年11月27日 優先權日2009年11月27日
發明者劉靜, 張東生, 張佳, 王麗, 王子妤 申請人:東南大學