一种载青蒿琥酯配位金属有机框架纳米制剂及其制备方法与应用

1.本发明属于医用材料制备技术领域，具体涉及一种载青蒿琥酯配位金属有机框架纳米制剂及其制备方法与应用。


背景技术：

2.青蒿琥酯(art)是一种来源于中药的青蒿素衍生物，它的结构中增加了半琥珀酸基，使其具备良好的抗癌作用。青蒿琥酯通过下调环氧合酶-2(cox-2)，降低线粒体膜电位、下调bcl2、上调bax和活化caspase-3，内质网应激，铁依赖和ros介导的铁死亡等途径在抗癌过程中起到诱导细胞周期停滞和凋亡、抑制细胞增殖和生长、转移和血管生成的作用。青蒿琥酯与其他疗法的联合治疗在研究中也显示出良好的抗癌效果。但art可引起外周血网织红细胞降低及致畸等毒副作用， 并且半衰期只有30min，生物利用度低，水溶性差，为了降低药物的毒性，提高生物利用度，减少给药次数，需要将其制备成生物降解的纳米颗粒。尽管有研究利用zif-8装载青蒿素，但其物理包封的药物负载方式是以被动的方式进行的，导致使载药率和载药量较低（仅为7%），使得药物的治疗效果受到影响。因此需要研发一款制备简单的纳米颗粒，使其能够实现较高的载药量和载药率。


技术实现要素：

3.有鉴于此，为了弥补现有技术中的一些不足，本发明的目的在于提供一种载青蒿琥酯配位金属有机框架纳米制剂及其制备方法与应用。本发明通过将锌离子与青蒿琥酯和2-甲基咪唑的混合物同时进行配位反应，完成青蒿琥酯的成功负载，从而合成一种具有纳米级尺寸的载青蒿琥酯配位金属有机框架纳米制剂。青蒿琥酯与锌离子之间形成的可逆配位键使制备的纳米颗粒在保持结构稳定与高载药率的同时具有智能控释功能。
4.为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：本发明提供了一种载青蒿琥酯配位金属有机框架纳米制剂（art-zif nps）的制备方法，包括以下步骤：（1）六水
·
硝酸锌溶解在甲醇中得到a溶液，2-甲基咪唑溶解于甲醇得到b溶液，青蒿琥酯溶解于甲醇得到c溶液；（2）将b溶液在常温条件下加入c溶液中，通过磁力搅拌器上搅拌均匀得混合溶液；将a溶液逐滴滴加进混合溶液中，通过磁力搅拌器充分搅拌，直至反应形成乳白色悬液；（3）将乳白色悬液高速离心，离心后弃去上清液，可得白色沉淀，去离子水冲洗2-3次，再通过真空冷冻干燥的方式将其纯化，最终可得负载青蒿琥酯的金属有机框架纳米制剂。
5.进一步地，步骤（1）中所述a溶液的浓度为14.88 mg/ml，所述b溶液的浓度为32.83 mg/ml，c溶液的浓度为0.231 ~ 23.1 mg/ml。
6.步骤（2）中所述乳白色悬液中硝酸锌、2-甲基咪唑和青蒿琥酯的摩尔比为1:8:
0.012 ~ 1.2。
7.步骤（2）中所述反应的温度为室温，反应的时间为5~10 min。
8.步骤（3）中所述高速离心的条件为8000~12000 g离心15~25 min。
9.本发明还提供了上述制备方法制备的载青蒿琥酯配位金属有机框架纳米制剂。
10.所述纳米制剂中锌离子与2-甲基咪唑配位反应形成沸石咪唑骨架材料（zif-8），锌离子通过金属配位的方式螯合青蒿琥酯；纳米制剂的平均粒径为70 ~ 100 nm；所述纳米制剂中负载有青蒿琥酯，青蒿琥酯的装载量为48~65 %。
11.本发明还提供了上述制备的载青蒿琥酯配位金属有机框架纳米制剂在制备肿瘤治疗产品中的应用。
12.所述的肿瘤为以青蒿琥酯为治疗药物的肿瘤。
13.进一步地，所述的应用为在酸性环境下降解释放青蒿琥酯。
14.本发明以六水
·
硝酸锌、2-甲基咪唑、青蒿琥酯为前驱物，采用金属配位的方式对青蒿琥酯进行装载，合成一种载青蒿琥酯的杂化沸石咪唑酯骨架纳米材料art-zif np s，其为一种新型主动装载青蒿琥酯的纳米制剂。所制备的art-zif nps具有良好的水分散性，尺寸为纳米级；青蒿琥酯与锌离子之间形成的可逆配位键，金属配位的装载方式不仅减少了药物的泄漏，而且极大提升药物的装载量。同时，所制备的art-zif nps具有酸响应性降解的特性，赋予其生理条件下稳定，但酸性条件下（ph《5.5）解体的特点，从而实现药物的智能控释。所制备的art-zif nps充分克服青蒿琥酯水溶性差的不足，对肿瘤细胞的生长有显著地抑制作用。本发明制备过程简洁，操作简单，反应条件温和；仪器要求不高，实验过程绿色环保，可应用于大规模工业生产。
附图说明
15.图1是制备art-zif nps的金属配位原理图；图2是zif-8 nps和art-zif nps平均流体粒径对比图；图中，a是zif-8 nps，b是art-zif nps；图3是art-zif nps的透射电镜图；图中，a是低分辨，标尺为0.2μm，b是高分辨放大图，标尺为100nm；图4是art-zif nps的紫外-可见吸收光谱图；图5是不同ph值下青蒿琥酯的累积药物释放曲线对比图；图6是art-zif nps对肿瘤细胞4t1生长抑制的柱状图。
实施方式
16.下面结合附图，进一步阐释本发明，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明范围；实施例中未注明具体条件的实验方法，均按照常规条件，实施例中所使用的试剂盒试剂的量仅是示例性的，本领域技术人员可以根据实际情况作相应调整；所述试剂和生物材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。4t1细胞购自于中科院上海细胞研究所；
实施例
17.将148.7 mg六水
·
硝酸锌（0.5 mmol）溶于10 ml甲醇（分析级）中，328.3 mg 2-甲
基咪唑（4 mmol）溶于10 ml甲醇中， 23.1 mg青蒿琥酯（0.06 mmol）溶于10 ml甲醇中。将配置好的2-甲基咪唑甲醇溶液与青蒿琥酯甲醇溶液在室温条件下磁力搅拌（200 rpm/min），充分混均得混合溶液；然后将配置好的10 ml硝酸锌甲醇溶液逐滴加入到混合液中，继续搅拌、混匀，反应7 min形成乳白色悬液；乳白色悬液中硝酸锌、2-甲基咪唑和青蒿琥酯的摩尔比为1:8:0. 12。10000 g离心20分钟收集反应产物，并用去离子水离心洗涤3次。冷冻真空干燥获得载青蒿琥酯的杂化沸石咪唑酯骨架纳米颗粒art-zif nps。经测定，所制备的art-zif nps中青蒿琥酯的装载量为60 %，载药率为87 %。图1是制备art-zif nps的金属配位原理图。
实施例
18.将148.7 mg六水
·
硝酸锌（0.5 mmol）溶于10 ml甲醇（分析级）中，328.3 mg 2-甲基咪唑（4 mmol）溶于10 ml甲醇中，以及231 mg青蒿琥酯（0.6 mmol）超声溶于10 ml甲醇中。将配置好的2-甲基咪唑甲醇溶液与青蒿琥酯甲醇溶液在室温条件下磁力搅拌，充分混均得混合溶液；然后将硝酸锌甲醇溶液逐滴加入到混合液中，继续搅拌、混匀，反应10min形成乳白色悬液；乳白色悬液中硝酸锌、2-甲基咪唑和青蒿琥酯的摩尔比为1:8:1.2。8000 g离心25分钟收集反应产物，并用去离子水离心洗涤3次。冷冻真空干燥获得载青蒿琥酯的杂化沸石咪唑酯骨架纳米颗粒。经测定，所制备的art-zif nps中青蒿琥酯的装载量为65%。
实施例
19.将148.7 mg六水
·
硝酸锌（0.5 mmol）溶于10 ml甲醇（分析级）中，328.3 mg 2-甲基咪唑（4 mmol）溶于10 ml甲醇中，以及2.31 mg青蒿琥酯（0.06 mmol）溶于10 ml甲醇中。将配置好的2-甲基咪唑甲醇溶液与青蒿琥酯甲醇溶液在室温条件下磁力搅拌，充分混均得混合溶液；然后将硝酸锌甲醇溶液逐滴加入到混合液中，继续搅拌、混匀，反应5 min形成乳白色悬液；乳白色悬液中硝酸锌、2-甲基咪唑和青蒿琥酯的摩尔比为1:8:0.012。12000 g离心15分钟收集反应产物，并用去离子水离心洗涤3次。冷冻真空干燥获得载青蒿琥酯的杂化沸石咪唑酯骨架纳米颗粒。经测定，所制备的art-zif nps中青蒿琥酯的装载量为48 %。
实施例
20.以实施例1所制备的art-zif nps为例对制备的杂化沸石咪唑酯骨架纳米颗粒进行物理表征，同时与标准zif-8纳米颗粒（zif-8 nps）进行对照。图2是zif-8 nps和art-zif nps平均流体粒径对比图；图中，a是zif-8 nps，b是art-zif nps；如图2所示，zif-8 nps和art-zif nps的粒径分别是73.8和88.8 nm，说明负载有青蒿琥酯的art-zif nps与zif-8的粒径相似。图3是art-zif nps的透射电镜图；图中，a是低分辨，标尺为0.2μm，b是高分辨放大图，标尺为100nm；由图3可进一步说明art-zif nps的分散性良好、粒径分布较为均一。
实施例
21.本实施例中通过紫外-可见吸收光谱对实施例1所制备的art-zif nps进行分析。作为对比，配制了纯青蒿琥酯溶液(0.1 mg/ml)和青蒿琥酯/硝酸锌混合溶液(0.1 mg/ml)。图4是art-zif nps的紫外-可见吸收光谱图；由图4所示，与纯青蒿琥酯特征峰（195 nm）相
比，青蒿琥酯与锌离子形成螯合后吸收峰出现明显红移（211 nm）。可见，青蒿琥酯可以通过配位作用被螯合到art-zif nps中，而不是传统mof材料介导的简单物理封装。本发明所提供的art-zif nps通过金属配位而非简单的物理封装将青蒿琥酯整合到zif纳米颗粒中，大大减少了其在体内递送过程中的泄漏，并提高载药效率。
实施例
22.本实施例中在不同ph值的磷酸盐缓冲液中检测art-zif nps释放青蒿琥酯的情况。图5是不同ph值下青蒿琥酯的累积药物释放曲线对比图。由图5所示，在24小时内，青蒿琥酯在中性环境下（ph=7.2）的释放较为缓慢，最大释放率只有23.6％。在ph为5.5的弱酸环境下，第一小时内出现了爆发性的释放（59.5%），然后逐渐接近平稳（80.1%）。上述结果表明，酸性环境可诱导art-zif nps快速释放青蒿琥酯。这种现象可能归因于低ph值诱导的质子化，最终导致zif-8样结构的降解。这一特点赋予了art-zif nps通过ph值变化进行肿瘤靶向递药的能力。
实施例
23.本实施例中通过体外细胞实验研究art-zif nps的抗肿瘤作用。具体为将三阴性乳腺癌细胞（4t1细胞）与不同浓度的art-zif nps共抚育24 h后，通过cck-8方法测定细胞活性。图6是art-zif nps对肿瘤细胞4t1生长抑制的柱状图；如图6所示，4t1细胞活性与art-zif nps浓度成明显负相关。当浓度大于12 μg/ml时，4t1细胞活性显著降低；当浓度大于96 μg/ml时，4t1细胞活性降至15%。上述结果初步表明，art-zif nps可显著抑制细胞的生长。
24.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

技术特征：
1.一种载青蒿琥酯配位金属有机框架纳米制剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）六水
·
硝酸锌溶解在甲醇中得到a溶液，2-甲基咪唑溶解于甲醇得到b溶液，青蒿琥酯溶解于甲醇得到c溶液；（2）将b溶液在常温条件下加入c溶液中，通过磁力搅拌器上搅拌均匀得混合溶液；将a溶液逐滴滴加进混合溶液中，通过磁力搅拌器充分搅拌，直至反应形成乳白色悬液；（3）将乳白色悬液高速离心，离心后弃去上清液，可得白色沉淀，去离子水冲洗2-3次，再通过真空冷冻干燥的方式将其纯化，最终可得负载青蒿琥酯的金属有机框架纳米制剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述a溶液的浓度为14.88 mg/ml，所述b溶液的浓度为32.83 mg/ml，所述c溶液的浓度为0.231 ~ 23.1 mg/ml。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述乳白色悬液中硝酸锌、2-甲基咪唑和青蒿琥酯的摩尔比为1:8:0.012 ~ 1.2。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述反应的温度为室温，反应的时间为5~10 min。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述高速离心的条件为8000~12000 g离心15~25 min。6.根据权利要求1~5任一项所述的制备方法制备得到的载青蒿琥酯配位金属有机框架纳米制剂。7.根据权利要求6所述的纳米制剂，其特征在于，所述纳米制剂中锌离子与2-甲基咪唑配位反应形成沸石咪唑骨架材料，锌离子通过金属配位的方式螯合青蒿琥酯；纳米制剂的平均粒径为70 ~ 100 nm；所述纳米制剂中负载有青蒿琥酯，青蒿琥酯的装载量为48~65 %。8.根据权利要求1~5任一项所述的制备方法制备得到的载青蒿琥酯配位金属有机框架纳米制剂在制备肿瘤治疗产品中的应用。9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述的肿瘤为以青蒿琥酯为治疗药物的肿瘤。10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述的应用为在酸性环境下纳米制剂降解释放青蒿琥酯。

技术总结
本发明属于医用材料制备技术领域，具体涉及一种载青蒿琥酯配位金属有机框架纳米制剂及其制备方法与应用。本发明以六水


技术研发人员：杜凤移 于贝贝 徐岷 张苗苗 张礼荣 王陈陈
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2023.03.02
技术公布日：2023/7/12