一种青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物及其制备方法和应用

一种青蒿琥酯封端的
β-环糊精聚轮烷纳米药物及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及药物合成领域，特别涉及一种青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物及其制备方法和应用。


背景技术：

2.随着纳米科技在全球范围内的高速发展，构建智能化、高效率的新型纳米载药体系已成为人们广泛关注的焦点。
3.环糊精具有大环骨架，由葡萄糖组成，易于自组装，具有无毒无害无副作用等优良性质，可提高药物的溶解和生物利用度，同时降低药物的毒副作用，在构建新型的药物控释体系方面有着广阔的前景。以环糊精为药物载体，设计合成环糊精超分子体系，与各类药物分子进行键合反应，构建各类环糊精/药物超分子体系。
4.青蒿素是一种从我国传统中药中经过化学提取得到的有价值的药物，其抗疟疾作用被发现后，这类化合物引起了全球的重视，就目前研究所论，它的药效研究已经不再局限于疟疾，除了治疗疟疾，青蒿素类药物还具有抑制肿瘤细胞生长和抑制癌细胞转移的作用。(中国药物评价,2013,30，13)
5.为了提高青蒿琥酯的抗肿瘤活性，国内外研究人员已开发出多种新方法，比如：采用药物靶向技术，使其能够有效地聚集在肿瘤组织内；采用靶向给药技术，使其能够更加精确地作用于癌细胞；采用药物控释技术，使青蒿琥酯的释放速度更加稳定；采用细胞膜融合技术，使其能够与细胞膜结合；以及采用纳米技术，使青蒿琥酯能够在肿瘤内实现靶向释放从而诱导细胞死亡。(drug delievery and translational research,2015,5，489)
6.除此之外，青蒿琥酯还可以抑制癌细胞增殖，并减轻化疗和放疗对健康细胞的影响。这些特性使得青蒿素类药物在癌症治疗中具有很大的潜力。(pharmacological research,2017,117，192)。虽然青蒿琥酯具有良好的抗癌药物潜力，但其水溶性较差，生物利用度较低，不易被消化道吸收，而且制备过程复杂，临床上治疗疟疾都是先配制成钠盐水溶液，随用随配，很不方便，因此，它的应用受到了极大的限制。(angewandte chemie international edition,2004,43，1381)
7.因此，构建一种既能达到青蒿琥酯抗肿瘤活性，同时又可提高药物的溶解和生物利用度，降低药物的毒副作用的抗肿瘤前药的研究具有十分重要的意义。


技术实现要素：

8.本发明提供了一种青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物及其制备方法和应用，该纳米药物比青蒿琥酯表现出更好的水溶性和肿瘤靶向性，细胞实验显示该纳米药物能靶向杀死结直肠癌细胞。合成线路简单，反应条件温和，具有大规模工业合成该纳米药物的应用价值。
9.本发明的合成方法为，
10.步骤一：环糊精假轮烷的制备
11.用200ml的蒸馏水溶解β-环糊精(2g,1.76mmol)，制备成β-环糊精的饱和水溶液，之后向水溶液中缓慢滴加聚醚胺(ppg-nh2,3.52g,1.76mmol)，在室温下持续搅拌48h，溶液呈白色混悬液，停止反应后将其放置于冰箱中冷藏过夜，将混悬液通过离心分离白色固体沉淀物，用蒸馏水以及丙酮反复冲洗沉淀物，真空干燥烘干产物可得到白色固体，即为β-环糊精假轮烷。
12.步骤二：青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物的制备
13.将青蒿琥酯(ats,0.47g,1.22mmol)充分溶解于无水n,n-二甲基甲酰胺(dmf)溶液中，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(edci,0.76g,4.00mmol)，在冰浴条件下搅拌15分钟后，再加入n-羟基琥珀酰亚胺(nhs,0.52g,4.40mmol)，持续在冰浴条件下搅拌30分钟后，最后加入环糊精假轮烷(βcd-ppr,4g,0.19mmol)，在冰浴条件下，氮气保护中避光反应3小时，后将反应移至室温条件下继续搅拌12h，待反应结束后，将反应液于温度60℃左右下旋干，加少量蒸馏水溶解后，将反应液缓慢滴加到150ml乙酸乙酯中，析出白色固体后持续搅拌30min，通过离心分离白色固体，用乙醇冲洗离心沉淀物3-4次，过滤，取滤饼溶解于少量去离子水中并置于透析袋内，在避光条件下，透析48小时，所得液冷冻干燥，得到白色固体，即为青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物。
14.所述步骤一中聚醚胺、β-环糊精的摩尔比为1：1～5。
15.所述步骤一中用蒸馏水以及丙酮反复冲洗沉淀物，最佳洗涤效果为冲洗3-4次。
16.所述步骤二中青蒿琥酯、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐、n-羟基琥珀酰亚胺、环糊精假轮烷的摩尔比为6：20：20：1。
17.所述步骤二中所述的有机溶剂可为丙酮、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、乙醚、正己烷其中任意一种，优选丙酮溶液。
18.所述步骤二中所述的透析袋为截留分子量3500da透析袋。
19.本发明的目的在于将研究青蒿琥酯除治疗疟疾以外的癌症治疗，青蒿琥酯封端的聚轮烷纳米药物，由亲水性线性聚合物聚醚胺串在β-环糊精空腔内，从而形成一个线性状或者盘曲状的大分子物质，再由青蒿琥酯线性状或者盘曲状的大分子物质两端进行封端而制得，，通过细胞实验(结肠癌细胞)和研究表明，该纳米药物较单一青蒿琥酯更具水溶性和抗肿瘤靶向性，能选择性的扼杀癌细胞，减少癌细胞的繁殖，在结肠癌治疗领域中具有广阔的应用前景。
附图说明
20.图1为青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物的合成线路示意图；
21.图2为青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物的透射电镜图；
22.图3为青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物的纳米粒径图；
23.图4为青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物的电位图。
具体实施方式
24.下面通过实施例对本发明作进一步说明，
25.实施例1
26.一种青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物，由亲水性线性聚合物聚醚胺串在β-环糊精空腔内，从而形成一个线性状或者盘曲状的大分子物质，再由青蒿琥酯对线性状或者盘曲状的大分子物质两端进行封端而制得的纳米药物，其结构式为，
[0027][0028]
所述的青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物，结合说明书附图1所示，步骤如下，步骤一：环糊精假轮烷的制备
[0029]
用200ml的蒸馏水溶解β-环糊精(2g,1.76mmol)，制备成β-环糊精的饱和水溶液，之后向水溶液中缓慢滴加聚醚胺(ppg-nh2,3.52g,1.76mmol)，在室温下持续搅拌48h，溶液呈白色混悬液，停止反应后将其放置于冰箱中冷藏过夜，将混悬液通过离心分离白色固体沉淀物，用蒸馏水以及丙酮反复冲洗沉淀物，真空干燥烘干产物可得到白色固体，即为β-环糊精假轮烷。产率92％。
[0030]
步骤二：青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物的制备
[0031]
将青蒿琥酯(ats,0.47g,1.22mmol)充分溶解于无水n,n-二甲基甲酰胺(dmf)溶液中，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(edci,0.76g,4.00mmol)，在冰浴条件下搅拌15分钟后，再加入n-羟基琥珀酰亚胺(nhs,0.52g,4.40mmol)，持续在冰浴条件下搅拌30分钟后，最后加入环糊精假轮烷(βcd-ppr,4g,0.19mmol)，在冰浴条件下，氮气保护中避光反应3小时，后将反应移至室温条件下继续搅拌12h，待反应结束后，将反应液于温度60℃左右下旋干，加少量蒸馏水溶解后，将反应液缓慢滴加到150ml乙酸乙酯中，析出白色固体后持续搅拌30min，通过离心分离白色固体，用乙醇冲洗离心沉淀物3-4次，过滤，取滤饼溶解于少量去离子水中并置于透析袋内，在避光条件下，透析48小时，所得液冷冻干燥，得到白色固体，即为青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物。产率82％。
[0032]
实施例2
[0033]
青蒿琥酯/青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物的水溶性测试，用5ml的蒸馏水溶解称取的青蒿琥酯/青蒿琥酯键接物(过量)，然后在避光条件下将溶液放置超声波清洗器中常温下超声10分钟。待固体溶解后，用0.45μm水系的微孔滤膜对溶液进行过滤以除去不溶物，之后将滤液用旋转蒸发仪旋蒸得到固体，然后将固体放在干燥箱中进行真空干燥。干燥后进行称量就可以得到5ml蒸馏水中溶解的产物的质量，计算得到键接物的溶解度。如表1所示，青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物的水溶性为单一青蒿琥酯水溶性的148倍，水溶性明显得到提高，可以有效提高青蒿琥酯的生物利用度。
[0034]
表1青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物的水溶性测试
[0035]
[0036]
实施例3
[0037]
抗肿瘤活性实验：用mtt法测试了五氟尿嘧啶以及青蒿琥酯纳米药物对sw480、hct116和hct-8细胞(人类结肠癌细胞)的ic
50
，通过抗肿瘤活性实验研究发现，青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物的抗肿瘤效果好于五氟尿嘧啶。
[0038]
抗肿瘤活性实验步骤如下：
[0039]
(1)将sw480、hct116和hct-8细胞(人类结肠癌细胞)放置在含有10％ fbs和5％ co2的37℃培养箱中的dmem培养基中进行培养，待细胞密度达到80％-90％时可用于接下来的细胞实验。
[0040]
(2)在培养的sw480、hct116和hct-8细胞(人类结肠癌细胞)中加入0.25％胰酶消化液消化，用离心机离心，将上清液去掉，加入培养液制成单细胞悬液。
[0041]
(3)取上述细胞悬液，用培养液稀释为4
×
104个/ml的浓度，将细胞悬液滴入96孔板，在37℃,5％ co2,10％ fbs，以及饱和湿度下进行培养。
[0042]
(4)待细胞单层铺满孔底，加入浓度梯度的药物，其中以五氟尿嘧啶作为对照组，青蒿琥酯聚轮烷为实验组进行细胞培养48h，倒置显微镜下观察药物的作用。
[0043]
(5)每孔加入20μl浓度为5mg/ml的mtt溶液，继续培养4h。结晶形成后去除上清液。之后每孔加入150μl的二甲基亚砜(dmso)，用摇床缓慢摇动10分钟，使晶体完全溶解。
[0044]
(6)用酶标仪在490nm和570nm波长处测定各孔吸光值。使用mtt法测定经过不同药物处理的细胞的生长抑制率(ic
50
)，实验重复三次，取平均值。利用spss软件导入吸光值，计算得到ic
50
值。
[0045]
以上细胞实验均平行操作三次，结果如表2所示，青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物对结直肠癌细胞表现出很好的抗肿瘤效果，其中尤以hct116细胞效果最佳。
[0046]
表2青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物在癌细胞中的ic
50
值
[0047]

技术特征：
1.一种青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物及其制备方法和应用，是由亲水性线性聚合物聚醚胺串在β-环糊精空腔内，从而形成一个线性状或者盘曲状的大分子物质，再由青蒿琥酯对线性状或者盘曲状的大分子物质两端进行封端而制得，其结构式为：2.权利要求1所述的一种青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物及其制备方法和应用，具体特征为，包括以下步骤：步骤一：环糊精假轮烷的制备用适量的蒸馏水溶解β-环糊精，制备成β-环糊精的饱和水溶液，之后向水溶液中缓慢滴加聚醚胺(ppg-nh2)，在室温下持续搅拌48h，溶液呈白色混悬液，停止反应后将其放置于冰箱中冷藏过夜，将混悬液通过离心分离白色固体沉淀物，用蒸馏水以及丙酮反复冲洗沉淀物，真空干燥烘干产物可得到白色固体，即为β-环糊精假轮烷。步骤二：青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物的制备将青蒿琥酯充分溶解于无水n,n-二甲基甲酰胺(dmf)溶液中，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(edci)，在冰浴条件下搅拌15分钟后，再加入n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)，持续在冰浴条件下搅拌30分钟后，最后加入环糊精假轮烷(βcd-ppr)，在冰浴条件下，氮气保护中避光反应3小时，后将反应移至室温条件下继续搅拌12h，待反应结束后，将反应液于温度60℃左右下旋干，加少量蒸馏水溶解后，将反应液缓慢滴加到有机溶剂中，析出白色固体后持续搅拌30min，通过离心分离白色固体，用乙醇冲洗离心沉淀物3-4次，过滤，取滤饼溶解于少量去离子水中并置于透析袋内，在避光条件下，透析48小时，所得液冷冻干燥，得到白色固体，即为青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷。3.权利要求2所述的一种青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物及其制备方法和应用，具体特征为，步骤一中聚醚胺、β-环糊精的摩尔比为1：1-5。4.权利要求2所述的一种青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物及其制备方法和应用，具体特征为，步骤一中用蒸馏水以及丙酮反复冲洗沉淀物，最佳洗涤效果为冲洗3-4次。5.权利要求2所述的一种青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物及其制备方法和应用，具体特征为，步骤二中青蒿琥酯、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐、n-羟基琥珀酰亚胺、环糊精假轮烷的摩尔比为6：20：20：1。6.权利要求2所述的一种青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物及其制备方法和应用，具体特征为，步骤二中所述的有机溶剂可为丙酮、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、乙醚、正己烷其中任意一种，优选丙酮溶液。7.权利要求2所述的一种青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物及其制备方法和应用，具体特征为，步骤二中所述的透析袋为截留分子量3500da透析袋。

技术总结
本发明公开了一种青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物及其制备方法和应用，本发明所述的青蒿琥酯封端的β-环糊精聚轮烷纳米药物由亲水性线性聚合物聚醚胺串在β-环糊精空腔内，从而形成一个线性状或者盘曲状的大分子物质，再由青蒿琥酯对线性状的大分子物质两端进行封端而制得。该纳米药物合成线路简单，反应条件温和，通过细胞实验和研究表明，该纳米药物比青蒿琥酯表现出更好的水溶性和抗肿瘤活性，细胞实验显示该纳米药物对结直肠癌细胞表现出很好的抗肿瘤效果。表现出很好的抗肿瘤效果。表现出很好的抗肿瘤效果。


技术研发人员：杨小琴 沈雷雷 秦颢瑜 李娜 单伟浩 倪瑞尧 饶帆 乔培桢 王金
受保护的技术使用者：盐城师范学院
技术研发日：2023.07.18
技术公布日：2023/9/26