一种实现低氧响应型前药全肿瘤激活的纳米组装体及其制备方法与应用

本发明属于药物制剂新，具体涉及一种实现低氧响应型前药全肿瘤激活的纳米组装体及其制备方法与应用。

背景技术：

1、实体肿瘤常因异常血管分布和快速增殖呈现显著的乏氧特征，在肿瘤内形成乏氧微龛。基于此，大量的研究工作聚焦于设计肿瘤乏氧响应的递药策略，其中低氧响应型前药因其在乏氧条件下选择性激活的特性而备受关注。低氧响应型前药通常通过还原酶（如硝基还原酶、偶氮还原酶和dt-二磷酸酶等）介导的电子转移机制在乏氧条件下被激活，从而发挥抗肿瘤作用。然而，尽管这一策略在理论上具有优势，但在实际应用中仍面临诸多挑战。目前，尽管已有多种低氧响应型前药进入临床试验，但效果明显低于预期，至今没有一个低氧响应型前药获得上市批准。研究表明，肿瘤内部的乏氧区域分布不均，且低氧响应型前药的激活高度依赖于还原酶的局部表达水平，这限制了其在全肿瘤范围内的有效激活。为解决这一问题，有研究尝试通过光动力疗法（pdt）消耗氧气并诱导短暂缺氧状态，以促进低氧响应型前药在肿瘤常氧区的激活。然而，pdt虽能短暂制造缺氧条件，但还原酶的表达并不会立即显著增加，导致低氧响应型前药的激活效果不佳。因此，如何实现低氧响应型前药在全肿瘤范围内的有效激活仍是亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的低氧响应型前药在缺氧肿瘤中激活不足的技术问题，本发明提供了一种实现低氧响应型前药全肿瘤激活的纳米组装体及其制备方法与应用。本发明通过分子杂化纳米组装技术，构建了一种实现低氧响应型前药全肿瘤激活的杂化纳米组装体，优选地，以dspe-peg2000作为表面修饰剂，通过一步纳米沉淀法将光动力光敏剂焦脱镁叶绿酸a（ppa）与偶氮苯连接的卡巴他赛二聚体低氧响应型前药（ctx-azo-ctx，简写为cac）共组装成纳米组装体（cac/ppa nas），所制备的纳米组装体粒径均匀，稳定性良好。在660nm激光照射下，cac/ppa nas中的cac能够在不同氧浓度（1%~21%）范围内被激活。此外，cac/ppa nas显著提升了前药激活速率，相比于cac与ppa的混合物提高了5倍左右。因此，这种组内利用pet技术实现了整个肿瘤内偶氮苯前药的激活，表现出强大的抗肿瘤功效。

2、本发明通过以下技术方案实现上述目的：

3、第一方面，本发明提供了一种实现低氧响应型前药全肿瘤激活的纳米组装体，所述纳米组装体由光动力光敏剂和低氧响应型前药通过π-π堆积和疏水作用的分子间作用力共组装而成，并修饰以peg修饰剂；所述低氧响应型前药具有如下化学结构式：drug-c6h4-n=n-c6h4-drug，所述drug为含羟基的药物分子残基，其连接位点为羟基的氧原子；所述光动力光敏剂和低氧响应型前药的摩尔比为7 : 1~1 : 7；所述光动力光敏剂和低氧响应型前药的总质量与peg修饰剂的质量比为60 : 40~90 : 10。

4、进一步地，所述低氧型前药是指在肿瘤等低氧（乏氧）微环境中被特异性激活，释放活性药物的一类前药设计策略。

5、进一步地，所述药物为紫杉烷类抗肿瘤药物。

6、优选地，所述低氧响应型前药为偶氮苯连接的卡巴他赛二聚体前药，其化学结构式如下所示：

7、。

8、优选地，所述光动力光敏剂和低氧响应型前药的摩尔比为4 : 1。

9、进一步地，所述光动力光敏剂为叶绿素-a、脱镁叶绿酸a、焦脱镁叶绿酸-a、焦脱镁叶绿酸a己醚、二氢卟吩e6的一种或两种以上。

10、优选地，所述光动力光敏剂为焦脱镁叶绿酸-a。

11、进一步地，所述peg修饰剂为pcl-peg、dspe-peg、dspe-ss-peg、plga-peg或pe-peg中的一种或两种以上；所述peg修饰剂的分子量为200-20000。

12、优选地，所述peg修饰剂为dspe-peg2000。

13、第二方面，本发明提供了上述的实现低氧响应型前药全肿瘤激活的纳米组装体的制备方法，包括下述步骤：将光动力光敏剂、低氧响应型前药和peg修饰剂分别溶解于有机溶剂中，混合后，在搅拌下，将该溶液缓慢滴加到水中，自发形成均匀的共组装纳米粒，除去有机溶剂，即得。

14、进一步地，所述有机溶剂为无水乙醇、四氢呋喃、二甲基亚砜中的一种或两种。

15、优选地，所述有机溶剂为无水乙醇和四氢呋喃的混合溶液，其中，二者体积比为1: 1。

16、进一步地，除去有机溶剂的方法为溶剂蒸发法、超滤法或膜渗透法中的一种或两种以上。

17、优选地，除去有机溶剂的方法为溶剂蒸发法。

18、第三方面，本发明提供了上述的实现低氧响应型前药全肿瘤激活的纳米组装体在制备药物传递系统中的应用。

19、第四方面，本发明提供了上述的实现低氧响应型前药全肿瘤激活的纳米组装体在制备抗肿瘤药物中的应用。

20、第五方面，本发明提供了上述的实现低氧响应型前药全肿瘤激活的纳米组装体在制备注射给药、口服给药或局部给药系统中的应用。

21、传统低氧响应型前药的激活主要依赖乏氧条件下还原酶介导的电子转移，而pdt在肿瘤乏氧微环境中也因氧分子匮乏而疗效受限。本发明发现，由光动光敏剂经光激发产生的电子转移（pet）可在常氧和缺氧条件下直接促发偶氮苯前药的活化，且该过程无需偶氮还原酶的参与。更重要的是，这种pet介导的前药激活高度依赖光敏剂和偶氮苯前药之分子间的距离。因此，本发明采用无载体纳米药物递送系统将低氧响应型前药和光动力光敏剂实现共组装，其构建不依赖于载体材料，避免了载体相关毒副作用，载药效率也明显提高，且其制剂处方、制备工艺相对简单，有利于大规模生产。同时，通过无载体共组装纳米技术可以精确调控药物共载比例，拉近分子间电子转移距离，具有良好的应用前景。

22、本发明的有益效果：

23、1. 本发明制备了光动力光敏剂（优选为ppa）与低氧响应型前药（优选为偶氮苯连接的卡巴他赛二聚体，cac）杂化纳米组装体，用于低氧响应型前药的全肿瘤激活。在常氧肿瘤区域，激光激发的光动力光敏剂不仅将能量传递给周围的氧气，从而生成用于光动力疗法的1o2，而且还向纳米组装体内的低氧响应型前药提供电子，从而同时发挥光动力疗法作用并促进前药激活。在缺氧肿瘤区域中，这种“无用”的pet被用于激活低氧响应型前药，实现了“废物转化为资源”的循环模式。因此，组装体内的pet利用使得整个肿瘤区域的偶氮苯前药得以激活，显示出优异的抗肿瘤效果。

24、2. 本发明通过调整光动力光敏剂与低氧响应型前药比例可以灵活控制电子转移配比且显著拉近了光动力光敏剂与低氧响应型前药间的电子转移距离。相比于光动力光敏剂与低氧响应型前药的混合物，杂化纳米组装体的前药激活效率提高了5倍左右。此外，在不同氧气水平范围内（1%-21%）低氧响应型前药均能被高效激活。更重要的是，本发明制备的杂化纳米组装体具有载药量高（80%）、胶体稳定性好等技术效果，满足临床中对新型纳米制剂的迫切需求，同时这种独特的组装内pet触发激活方式实现了低氧响应型前药不依赖于还原酶的全肿瘤激活，为低氧响应型前药的临床转化提供了新的策略。