基于电荷调控的药物载体系统及其制备方法、应用

本发明属于生物医药领域，具体涉及基于电荷调控的药物载体系统及其制备方法、应用。

背景技术：

1、血脑屏障（blood-brain barrier, bbb）是介于外周血液与脑组织之间的动态生理屏障，主要由脑微血管内皮细胞、周细胞、星形胶质细胞及基底膜共同构成，起着维持大脑稳态的作用。其中，脑微血管内皮细胞作为血液与脑组织物质交换的直接界面，其对外源性药物的摄取能力是决定脑部递送效率的核心环节。据统计，目前大部分药物（包括绝大多数小分子药物和几乎所有大分子药物）难以跨越血脑屏障，抵达脑部病灶，临床需求无法得到满足。因此，突破血脑屏障递送限制、构建高效脑部递送系统是脑部疾病精准诊疗的关键。

2、外源性物质跨越血脑屏障的主要方式是通过脑微血管内皮细胞进行转胞吞，主要包括受体介导的转胞吞与吸附介导的转胞吞等。任何转胞吞方式均需通过内吞囊泡运输才能将药物分子或者纳米载体从血液侧转运至脑实质侧。然而，脑微血管内皮细胞的内吞囊泡数量极少，这种固有结构特性从根本上限制了转胞吞效率，导致现有递送系统的血脑屏障跨越效率普遍低于1%，远无法满足临床治疗对药物剂量的需求。

3、目前对膜融合纳米载体的性能提升方式主要通过表面修饰特异性多肽或拉链dna结构，即通过生物分子间的特异性相互作用提高载体与细胞膜的亲和性。尽管这些方法在一定程度上提升了融合性能，但也存在不可忽视的缺陷。表面修饰特异性多肽或拉链dna结构会导致纳米载体的体内稳定性差，容易被蛋白酶、核酸酶降解，存在较高的免疫风险，并且制备纯化步骤复杂，成本高昂，不同生产批次的一致性难以保障。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种基于电荷调控的药物载体系统，能够通过静电作用力与带负电荷的脑微血管内皮细胞膜相互吸引，增加黏附力并提高膜融合效率，从而提升血脑屏障跨越效率，解决了现有膜融合纳米载体在血脑屏障转运过程中膜融合效率低下的问题。

2、本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

3、一种基于电荷调控的药物载体系统，其为核壳结构，以中空硫化铜复合载药颗粒作为内核，膜融合脂质体作为外壳包裹在中空硫化铜复合载药颗粒表面；其中，所述的中空硫化铜复合载药颗粒是中空硫化铜纳米颗粒负载化疗药物后再接枝示踪剂所形成的。

4、按上述方案，膜融合脂质体和中空硫化铜复合载药颗粒的质量比为(3~10):1。

5、按上述方案，中空硫化铜复合载药颗粒中，中空硫化铜纳米颗粒、化疗药物以及示踪剂之间的质量比为1:(0.5~1.5):(0.05~0.5)。中空硫化铜纳米颗粒通过静电吸附作用将化疗药物负载到空腔和表面，再通过cu-s键的形成，将示踪剂连接在中空硫化铜纳米颗粒上，从而形成中空硫化铜复合载药颗粒。

6、按上述方案，所述中空硫化铜纳米颗粒为球形中空结构，颗粒粒径为90~140 nm，空腔直径为60~110 nm。

7、进一步地，所述中空硫化铜纳米颗粒可以采用如下方法制备：以二水合氯化铜（cucl2·2h2o）为铜源，将其与聚乙烯吡咯烷酮（pvp-k30）混合溶解在水中，加入还原剂水合肼和硫化剂（na2s）后，在温度50~70℃搅拌反应3~5 h，分离出固体沉淀，即为中空硫化铜纳米颗粒。其中，二水合氯化铜在水中的投加浓度为0.1~0.25mg/ml，二水合氯化铜、聚乙烯吡咯烷酮、硫化剂的质量比为1:(10~20):(6~9)，水合肼的浓度为25%~35%，水合肼的体积占水的体积百分为0.02%~0.04%。

8、按上述方案，所述的中空硫化铜复合载药颗粒的制备方法，包括如下步骤：

9、（1）将化疗药物和中空硫化铜纳米颗粒在溶剂水中混合，震荡3~5小时离心，得到负载化疗药物的中空硫化铜纳米复合物，分散在水溶剂中备用，分散浓度为0.5~1.5 mg/ml（以中空硫化铜的浓度来计）；

10、（2）将步骤（1）所得负载化疗药物的中空硫化铜纳米复合物的水溶液和示踪剂水溶液混合，振荡3~5小时实现示踪剂接枝，然后进行离心，得到中空硫化铜复合载药颗粒，分散在溶剂水中形成水溶液备用，分散浓度为0.5~1.5 mg/ml范围（以中空硫化铜的浓度来计）。

11、进一步地，步骤（1）中，中空硫化铜纳米颗粒在水中的投料浓度为0.5~1.5 mg/ml；化疗药物和中空硫化铜纳米颗粒之间的质量比为(0.5~1.5):1。

12、进一步地，步骤（2）中，混合体系中，示踪剂和负载化疗药物的中空硫化铜纳米复合物的质量比为(0.05~0.5):1。

13、进一步地，示踪剂优选为巯基化的花菁染料，将其溶解在水中配制成0.05~0.15mg/ml浓度范围的水溶液用于步骤（2），如cy5-peg-sh，cy3-peg-sh等；化疗药物选择原则为水溶性好并且带正电荷的小分子药物，如盐酸阿霉素（dox）等。

14、按上述方案，所述膜融合脂质体由1,2-二油酰-sn-甘油-3-磷酰乙醇胺（dope），二棕榈酰磷脂酰胆碱（dppc），二硬脂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇-苯硼酸（dspe-peg-pba）和类固醇通过薄膜水化法制得，具体过程为：将dope、dppc、dspe-peg-pba和类固醇溶解在三氯甲烷中，混合均匀后用旋转蒸发仪蒸干，得到脂质薄膜，然后加入去离子水作为水化剂超声，得到膜融合脂质体水溶液，浓度在2~5mg/ml范围内。其中，dope、dppc、dspe-peg-pba和类固醇按摩尔份数计依次为30~50份、10~30份、5~15份、20~40份，四者合计为100份。进一步地，所述类固醇按摩尔份数计由胆固醇（chol）29.6~29.9份和n', n'-二甲基乙二胺基氨甲酞基胆固醇（dc-chol）0.1~0.4份组成，两者总和以30份来计。

15、本发明还提供一种上述基于电荷调控的药物载体系统的制备方法，通过将膜融合脂质体的水溶液和中空硫化铜复合载药颗粒的水溶液混合后，在水浴锅（25℃~30℃）中超声，得到所述基于电荷调控的药物载体系统，表面电荷为+10~+20 mv。其中，膜融合脂质体的水溶液和中空硫化铜复合载药颗粒的水溶液之间的体积比为(1~3):1，膜融合脂质体和中空硫化铜复合载药颗粒的有效质量比优选为(4~6):1，其中中空硫化铜复合载药颗粒以所含的中空硫化铜纳米颗粒的质量来计。

16、在上述基础，本发明的发明目的还在于提供上述基于电荷调控的药物载体系统的用途，将其作为脑胶质瘤光热—化疗联合治疗剂来应用，可以高效富集在脑胶质瘤部位，实现对脑胶质瘤的光热-化疗联合治疗。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

18、1）本发明选择二硬脂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇-苯硼酸作为膜融合脂质体外壳的主要组分，其中苯硼酸（pba）可以有效靶向脑微血管内皮表面的糖萼，实现对血脑屏障的靶向，但不会引起细胞的内吞。该组分与1,2-二油酰-sn-甘油-3-磷酰乙醇胺（dope），二棕榈酰磷脂酰胆碱（dppc）和类固醇形成了膜融合脂质体。将该膜融合脂质体包覆在负载化疗药物的中空硫化铜上，形成了表面电荷为+10~+20 mv的药物载体系统。该基于电荷调控的药物载体系统能够通过静电作用力与带负电荷的脑微血管内皮细胞膜相互吸引，增加黏附力，以提高膜融合效率，从而提高血脑屏障跨越效率，最终通过化疗-光热联合疗法实现脑胶质瘤的有效治疗。

19、2）本发明通过在膜融合脂质体的组分中加入了类固醇（包含胆固醇和dc-胆固醇），调控胆固醇和dc-胆固醇的比例，制备得到表面电荷在+10~+20 mv范围可调的药物载体系统。这一调控方式相比于传统的表面修饰多肽和dna链更加简便易行，且性质更加稳定，不易被体内蛋白酶和核酸酶降解。该基于电荷调控的药物载体系统进一步提高了膜融合效率，解决了现有转运方式中血脑屏障跨越效率过低的问题，实现了纳米载体在脑部的有效富集。

20、3）本发明选择中空硫化铜负载抗肿瘤药物作为药物载体系统的内核，可以通过静电作用将药物同时负载在内部空腔和外层，具有更高的药物负载效率。此外，中空硫化铜具有更好的光热效应，与抗肿瘤药物配合可以产生更好的光热-化疗联合治疗效果。