專(zhuān)利名稱(chēng)：一種負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，具體涉及一種可靶向化的負(fù)載液態(tài)
氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束及其制備方法。
背景技術(shù)：
超聲是最常用、最重要的影像學(xué)手段之一，與其它影像手段比較，具有經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、 無(wú)輻射、可重復(fù)多次檢查等優(yōu)勢(shì)，臨床應(yīng)用廣泛，容易普及。 目前常用的超聲造影劑——微泡屬于血池顯像劑，其直徑與紅細(xì)胞相近，達(dá)到了 數(shù)微米，經(jīng)靜脈注射入體內(nèi)后，可通過(guò)肺循環(huán)到達(dá)全身組織臟器的微循環(huán)，通過(guò)改變掃查對(duì) 象界面的聲阻抗差，產(chǎn)生明顯的造影顯像效果，提高了超聲對(duì)病灶的檢出能力和鑒別診斷 能力。但由于普通造影劑屬于無(wú)組織特異性的全身性造影劑，對(duì)特定病灶的診斷能力尚不 足。 為了更好的實(shí)現(xiàn)病灶特異性成像，有必要采用顆粒更小的超聲造影劑，納米級(jí)超 聲造影劑是最理想的選擇1)粒徑達(dá)到納米級(jí)有利于減少腎臟排泄清除、網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)吸 收及吞噬細(xì)胞的識(shí)別，從而延長(zhǎng)其在體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間；2)可順利通過(guò)毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞間 隙到達(dá)組織靶區(qū)，并可通過(guò)高通透高滯留效應(yīng)(enhanced permeability and retention effect，EPR效應(yīng))在病灶組織中實(shí)現(xiàn)被動(dòng)靶向富集。對(duì)于腫瘤組織，由于腫瘤新生血管內(nèi) 皮細(xì)胞連接疏松，且缺乏淋巴回流，故納米微粒更容易從血管進(jìn)入，但難以通過(guò)淋巴回流而 返回血管內(nèi)；3)容易與特異性配體鏈接，選擇性與病灶特異性分子結(jié)合，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)靶向成 像。 現(xiàn)國(guó)內(nèi)外研究的納米級(jí)超聲造影劑的主要分為納米級(jí)脂質(zhì)體造影劑、納米級(jí)微泡 造影劑和納米級(jí)液態(tài)氟碳乳劑三類(lèi)，但目前存在制作工藝不成熟，顆粒偏大，易被清除，體 內(nèi)循環(huán)時(shí)間較短，不易進(jìn)行表面修飾，回聲增強(qiáng)效果有限等不足。前兩類(lèi)造影劑由于受外殼 材料和制備方法本身的缺陷，均不同程度存在粒徑分布范圍較廣、在體內(nèi)持續(xù)時(shí)間短、后方 聲衰減較明顯、效果不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，氣體造影劑更由于在組織內(nèi)部引入氣體而可能產(chǎn)生不 利影響。而后一類(lèi)造影劑雖顯像效果較好，但表面活性劑的活化十分不穩(wěn)定，在體內(nèi)高度稀 釋和溫度較高的情況很容易發(fā)生造影劑失活并沉淀的現(xiàn)象。 相比于其他納米微粒，聚合物納米膠束具有以下優(yōu)勢(shì)1)制備過(guò)程簡(jiǎn)單，利用兩 親性聚合物在水溶液中自組裝形成粒徑相對(duì)均一的納米微粒，并可包載疏水性的內(nèi)容物； 2)粒徑小且可控，從幾十納米到幾百納米，具有更強(qiáng)的組織滲透性，不易被清除；3)納米膠 束的臨界膠束濃度極低，在水中具有很好的穩(wěn)定性，在血液循環(huán)中具有較長(zhǎng)的半衰期；4) 容易進(jìn)行化學(xué)修飾或引入靶向基團(tuán)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)靶向成像和治療。 而液態(tài)氟碳類(lèi)造影劑則性能穩(wěn)定，超聲回聲效果顯著，其最突出的優(yōu)勢(shì)是其可作 為一種潛在的多功能造影劑，即不僅可以作為超聲造影劑，還可以作為CT、 MRI及核素顯像 造影劑。例如全氟辛溴，其沸點(diǎn)達(dá)到了 144 °C ，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，被包負(fù)后可望在體內(nèi)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效
3循環(huán)，進(jìn)一步增強(qiáng)納米載體的被動(dòng)聚集效應(yīng)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于根據(jù)現(xiàn)有超聲顯像試劑中存在的不足，提供一種納米級(jí)的負(fù)載 液態(tài)氟碳的聚合物超聲顯像膠束。 本發(fā)明另一 目的在于提供上述聚合物超聲顯像膠束的制備方法。
本發(fā)明上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn) —種負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束，由以下按重量份數(shù)計(jì)的組分制
成聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內(nèi)酯的兩親性共聚物l，液態(tài)氟碳類(lèi)超聲顯像試劑1 20。 作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束中，所述聚
乙二醇與聚丙交酯或聚己內(nèi)酯的兩親性共聚物的結(jié)構(gòu)中聚乙二醇段的數(shù)均分子量?jī)?yōu)選為
2. 0 6. OKD，聚丙交酯或聚己內(nèi)酯段的數(shù)均分子量分別優(yōu)選為15. 0 30. 0KD。 作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束中，所述液
態(tài)氟碳類(lèi)超聲顯像試劑為全氟辛溴。 本發(fā)明所設(shè)計(jì)的負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束由聚乙二醇 (Polyethyeneglycol，可簡(jiǎn)寫(xiě)為PEG)與聚丙交酯(poly(D， L-lactic acid)，可簡(jiǎn)寫(xiě)為 PDLLA)或聚己內(nèi)酯(poly( □-c即rolactone)，可簡(jiǎn)寫(xiě)為PCL)的兩親性共聚物(可簡(jiǎn)寫(xiě)為 PEG-PDLLA或PEG-PCL)制成。其中疏水的PDLLA或PCL段具有良好的生物相容性和生物可 降解性；親水的PEG段能夠延長(zhǎng)整個(gè)藥物載體的血液循環(huán)時(shí)間，以避免被網(wǎng)狀內(nèi)皮組織系 統(tǒng)排泄出去。在自組裝過(guò)程中，PDLLA段或PCL段自發(fā)地形成膠束的疏水性?xún)?nèi)核，PEG段位 于該核的表面，其內(nèi)核則包負(fù)有疏水性的液態(tài)氟碳類(lèi)超聲顯像試劑——全氟辛溴。
本發(fā)明負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束的制備方法包括如下步驟以聚 乙二醇與聚丙交酯或聚己內(nèi)酯的兩親性共聚物為原料，采用超聲乳化法通過(guò)聚合物分子鏈 的自組裝來(lái)包覆液態(tài)氟碳類(lèi)超聲顯像試劑，形成納米超聲顯像膠束。 上述制備步驟中，所述聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內(nèi)酯的兩親性共聚物的制備方 法如下用聚乙二醇在辛酸亞錫的催化下引發(fā)單體丙交酯或己內(nèi)酯的開(kāi)環(huán)聚合，得到聚乙 二醇與聚丙交酯或聚己內(nèi)酯的兩親性共聚物。 上述制備步驟中，所述超聲乳化法是將聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內(nèi)酯的兩親性 共聚物和液態(tài)氟碳類(lèi)超聲顯像試劑溶于四氯化碳形成油相，再在超聲作用下于冰浴中分散 于水相。 本發(fā)明制備負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束的方法具體如下將1重量 份共聚物與1 20重量份液態(tài)氟碳類(lèi)超聲顯像試劑共溶于8體積的四氯化碳中，于冰浴中在 超聲作用下分散至20體積的0. 5 5. Owt^聚乙烯醇(分子量為0. 3 0. 5KD)水溶液中，經(jīng)長(zhǎng) 時(shí)間攪拌揮發(fā)，除去溶劑四氯化碳即得。 本發(fā)明負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束的研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基 金面上項(xiàng)目(30870717)的支持。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果 (1)本發(fā)明負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束由聚乙二醇與聚丙交酯或聚 己內(nèi)酯的兩親性共聚物制成，聚乙二醇作為親水段能夠延長(zhǎng)膠束的血液循環(huán)時(shí)間，而聚丙交酯或聚己內(nèi)酯作為疏水段則具有優(yōu)良的生物相容性和降解性； (2)本發(fā)明負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束在水中非常穩(wěn)定，平均粒徑 為200 700nm，有利于膠束在人體內(nèi)的被動(dòng)聚集； (3)本發(fā)明負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束能夠在聚乙二醇末端進(jìn)行化 學(xué)修飾以鏈接靶向配體，從而實(shí)現(xiàn)該顯像試劑的靶向效果，提高了顯像試劑的局部濃度及 顯像效果等； (4)本發(fā)明將液態(tài)氟碳包覆進(jìn)納米膠束后，可以顯著提高其在水中的穩(wěn)定性和超 聲回聲特性，相對(duì)于表面活性劑活化的液態(tài)氟碳造影劑所需濃度更低，顯效效果也更好。
圖1 3分別是實(shí)施例3中負(fù)載不同體積全氟辛溴的聚合物納米膠束的動(dòng)態(tài)光散射 粒徑分布柱狀圖。其中，圖1、圖2和圖3分別對(duì)應(yīng)的全氟戊烷體積為0. 025ml、0. 05ml和 0. lml，其粒徑分布位于400 500nm之間； 圖4是負(fù)載0. 1ml PFOB的納米膠束的透射電子顯微鏡圖片。其中白色的微小圓 球體為PFOB液滴，被包負(fù)為淺灰色球狀膠束內(nèi)部； 圖5 7分別是實(shí)施例4中負(fù)載不同體積全氟辛溴的聚合物納米膠束的體外超聲顯 像圖片。其中，圖5、圖6和圖7分別對(duì)應(yīng)的全氟辛溴體積為0. 025ml、0. 05ml和0. lml，均
有明顯的超聲顯像效果； 圖8是實(shí)施例5中負(fù)載0. 1ml PFOB的聚合物納米膠束在兔子皮下注射的超聲顯 像圖片，其顯像效果明顯。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步解釋本發(fā)明，但實(shí)施例并不對(duì)本發(fā)明做任何形式的限 定。 本發(fā)明基于兩親性共聚物PEG-PDLLA或PEG-PCL的納米膠束被用于負(fù)載全氟辛 溴，所得膠束的粒徑采用動(dòng)態(tài)光散射來(lái)測(cè)定，并通過(guò)動(dòng)物皮下注射試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)這一納米級(jí) 超聲顯像試劑，即插入超聲探頭以對(duì)注射器中相同體積的超聲顯像膠束溶液進(jìn)行顯像，并 以兔子為試驗(yàn)對(duì)象，在皮下即時(shí)注射并顯像。
實(shí)施例1 1.聚合物納米超聲顯像膠束載體材料PEG-PDLLA或PEG-PCL的制備 氬氣保護(hù)下將0. 2g端羥基PEG(分子量在2. 0 3. OKg/mol)在50。C左右真空干燥
數(shù)小時(shí)后冷卻至室溫，然后注入1. 6 2. 4g干燥的丙交酯或口 -己內(nèi)酯和少量辛酸亞錫。室
溫下真空干燥lh后加入無(wú)水甲苯20ml，在120°C回流12 24h聚合。反應(yīng)結(jié)束后，在無(wú)水乙
醚中進(jìn)行重沉淀，過(guò)濾后再用二氯甲烷溶解，于無(wú)水乙醚中進(jìn)行二次重沉淀，經(jīng)過(guò)濾和真空
干燥得到純樣品。 2.負(fù)載全氟辛溴的聚合物納米超聲顯像膠束的制備 將40mg共聚物(PEG-PDLLA或PEG-PCL)分別與0. 025 、0. 05和0. 1ml全氟辛溴共 溶于8ml四氯化碳中，在超聲作用下于冰浴中分散于20ml 2wt%聚乙烯醇水溶液中，經(jīng)長(zhǎng) 時(shí)間攪拌揮發(fā)，除去溶劑四氯化碳即得。
實(shí)施例2負(fù)載全氟辛溴的聚合物納米超聲顯像膠束大小及形態(tài)的測(cè)試
所得膠束的粒徑大小采用動(dòng)態(tài)光散射系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，其形態(tài)則通過(guò)透射電子顯微 鏡來(lái)觀察確定，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖1 4。圖1(0. 025ml PFOB)、圖2 (0. 05mlPF0B)和圖3(0. lml PFOB)分別為對(duì)應(yīng)PFOB濃度膠束的動(dòng)態(tài)光散射粒徑分布柱狀圖?？梢钥闯?，負(fù)載全氟辛溴 的聚合物納米膠束的粒徑分布較窄，主要位于400 500nm之間，為納米級(jí)。圖4為負(fù)載0. lml PFOB納米膠束的透射電子顯微鏡圖片，從圖中可以明顯地看出兩親性聚合物在水溶液中自 組裝成粒徑較為均勻的實(shí)心球體，其中白色的微小圓球體為PFOB液滴，被包負(fù)為球狀膠束 內(nèi)部。 實(shí)施例3負(fù)載全氟辛溴的聚合物納米超聲顯像膠束體外超聲顯像試驗(yàn)
用2ml注射器吸滿(mǎn)制得的超聲顯像膠束溶液，置于恒溫水浴中并將超聲探頭置入 進(jìn)行顯像，分別記錄其超聲顯像圖像，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖4至6。圖4至6顯示了不同PFOB濃 度的聚合物納米膠束的超聲顯像圖像0. 025ml PFOB(圖5) 、0. 05ml PFOB(圖6)和0. lml PFOB(圖7)。從中可以看到，負(fù)載全氟辛溴的聚合物納米膠束在體外有明顯的顯像效果，其 顯像效果隨PFOB的濃度的提高而提高。 實(shí)施例4負(fù)載全氟辛溴的聚合物納米超聲顯像膠束動(dòng)物皮下注射顯像試驗(yàn)
用2ml注射器吸滿(mǎn)制得負(fù)載0. lml PFOB的超聲顯像膠束溶液并注射于試驗(yàn)動(dòng) 物——兔子的皮下，進(jìn)行即時(shí)超聲顯像觀察，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖8。可以清楚地看到，圖7上部皮 下間隔組織區(qū)域內(nèi)注射進(jìn)入的納米膠束有明顯的超聲顯像效果。 以上測(cè)試結(jié)果表明，所得膠束的粒徑為40(T500nm，為納米級(jí)。體外顯像實(shí)驗(yàn)表明， 該負(fù)載全氟辛溴的聚合物納米膠束性能穩(wěn)定，可進(jìn)行體內(nèi)的長(zhǎng)效循環(huán)，而且該膠束具有明 顯的超聲顯像效果，其顯像效果隨全氟辛溴濃度的提高而提高。動(dòng)物皮下注射顯像實(shí)驗(yàn)表 明，該納米膠束在皮下具有較好的超聲顯像效果。
權(quán)利要求
一種負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束，其特征在于由以下按重量份數(shù)計(jì)的組分制成聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內(nèi)酯的兩親性共聚物1，液態(tài)氟碳類(lèi)超聲顯像試劑1~20。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束，其特征在于所 述聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內(nèi)酯的兩親性共聚物的結(jié)構(gòu)中聚乙二醇段的數(shù)均分子量為 2. 0 6. OKD，聚丙交酯或聚己內(nèi)酯段的數(shù)均分子量分別為15. 0 30. OKD。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束，其特征在于所述 液態(tài)氟碳類(lèi)超聲顯像試劑為全氟辛溴。
4. 權(quán)利要求廣3中任意一條權(quán)利要求所述負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束 的制備方法，其特征在于包括如下步驟以聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內(nèi)酯的兩親性共聚 物為原料，采用超聲乳化法通過(guò)聚合物分子鏈的自組裝來(lái)包覆液態(tài)氟碳類(lèi)超聲顯像試劑， 形成納米超聲顯像膠束。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束的制備方法，其特征 在于所述聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內(nèi)酯的兩親性共聚物的制備方法如下用聚乙二醇在 辛酸亞錫的催化下引發(fā)單體丙交酯或己內(nèi)酯的開(kāi)環(huán)聚合，得到聚乙二醇與聚丙交酯或聚己 內(nèi)酯的兩親性共聚物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束的制備方法，其特征 在于包括如下步驟將1重量份共聚物與1 20重量份液態(tài)氟碳類(lèi)超聲顯像試劑共溶于8 體積的四氯化碳中，于冰浴中在超聲作用下分散至20體積的0. 5 5. Owt^聚乙烯醇水溶液 中，除去溶劑四氯化碳后即得得到負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束的制備方法，其特征 在于對(duì)超聲作用后的溶液進(jìn)行攪拌以除去其中的四氯化碳。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束及其制備方法。本發(fā)明負(fù)載液態(tài)氟碳的聚合物納米超聲顯像膠束由以下按重量份數(shù)計(jì)的組分組成聚乙二醇與聚丙交酯或聚己內(nèi)酯的兩親性共聚物1，液態(tài)氟碳類(lèi)超聲顯像試劑1~20。本發(fā)明聚合物納米超聲顯像膠束負(fù)載的液態(tài)氟碳為全氟辛溴，所得膠束為納米級(jí)，粒徑分布較窄，在水中性能穩(wěn)定，具有顯著的體外超聲顯像效果，在動(dòng)物皮下顯像明顯，可望進(jìn)一步應(yīng)用于體內(nèi)及其它組織器官，在疾病診斷領(lǐng)域有重大的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)A61K49/22GK101773676SQ20101012177
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者帥心濤, 李皓, 鄭榮琴 申請(qǐng)人:中山大學(xué)