靶向增强的抗癌纳米颗粒及其制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明提供一种靶向增强的抗癌颗粒及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 癌症是现代社会最具破坏性的疾病，因为没有不产生副作用的有效的治疗方法。 虽然有许多治疗方法，包括手术、放疗、光疗以及化疗，单独或组合使用可用于癌症治疗，但 是治愈癌症仍然是一个艰巨的任务。
[0003] 尽管目前的化疗药物在临床前的实验中有强的疗效，但是用它们来取得临床疗效 依然是一个巨大的挑战；该困难主要是由于其缺乏肿瘤选择性。主要的问题在于，化疗药物 给药后，抗癌药物只有一小部分实际递送至肿瘤组织。目前化疗的无效药物递送导致低的 肿瘤内药物浓度，从而降低它们的化疗疗效。此外，施用的抗癌药物大多递送至健康组织， 从而引起各种不良副作用，例如骨髓功能障碍、胃肠功能紊乱、脱发以及免疫功能异常。因 此，抗癌药物的无效靶向最终导致肿瘤组织的多药耐药性和健康组织的非特异性毒性的发 展。
[0004] 因此，为了克服目前疗法的低疗效和严重副作用，有必要使更多的药物递送至肿 瘤组织且更少的药物递送至健康组织。因此，许多研究人员已经研究了实现对肿瘤部位的 选择性靶向药物递送的方法。
[0005] 实现对实体瘤的选择性药物靶向的一种方法是利用基于肿瘤血管异常的高通透 性和滞留效应 EPR(Extended Permeability and Retention，EPR)现象（Maeda et al·，J Controlled Release, 2000, 65:271-284)。快速增长的实体瘤以广泛的血管生成为特征， 以满足肿瘤的高代谢需求。在血管生成依赖性实体瘤中所生成的血管在血管膜中含有内 皮孔，其尺寸为IOnm至lOOOnm。肿瘤组织的泄漏血管（leaky vasculature)使在血液中 循环的颗粒的血管通透性增强。另外，肿瘤组织中受损的淋巴系统使被渗透的颗粒、特别是 纳米尺寸的大分子或纳米颗粒的滞留性增强。因此，载有抗癌药物的纳米颗粒能够选择性 地从体循环外溢至肿瘤组织，导致以更高的浓度优先积累在肿瘤组织而非健康组织或器官 中。已证明通过EPR效应，纳米颗粒的药物被选择性地积累在肿瘤中，并且该类型的药物递 送被称为被动革巴向（Fang et al·，Adv. Drug Delivery Rev. ,2011，63:136-151 ;Danhier et al·，J Controlled Release, 2010, 148:135-146)〇
[0006] Abraxane? (Celgene Co.)是第一个商业化的用于转移性乳腺癌的抗癌纳米颗 粒（美国专利6506405、6537579)。Abraxane⑧只是白蛋白结合的紫杉醇，即具有以白蛋白 为基体材料的有丝分裂抑制的抗癌药物紫杉醇（paclitaxel)。该载体不含有另外的活性革巴 向部分，选择性积累主要取决于被动靶向。然而，由于AbraxMe?不稳定的纳米结构，因此 与紫杉醇相比，其肿瘤靶向效率的提高低于1.5至3倍，不足以显著降低副作用（Desai et al·，Clin Cancer Res, 2006, 12:1317-1324)〇
[0007] 理想情况下，纳米颗粒应当将细胞毒性药物专一递送至靶向肿瘤组织。为了 实现高效的肿瘤靶向性，纳米颗粒需要不仅利用基于保持稳定纳米结构的被动靶向而 且利用基于使纳米颗粒表面上的肿瘤靶向部分显现出的主动肿瘤靶向。许多研究小组 已经开发出不同的具有肿瘤革El向部分的纳米颗粒（A.Swami et al. ,Multifunctional Nanoparticles for Drug Delivery Applications:Imaging,Targeting,and Delivery,Chapter 2.Nanoparticles for Targeted and Temporally Controlled Drug Delivery, p9-p29, Springer, 2012)。然而，如下所述，这些努力都未能实现"祀向部分纳米 颗粒"的商业化。
[0008] 仅包括两种组分：药物和基体材料的纳米颗粒，通过选择与目标抗癌药物相容的 基体材料，能够无需共价键合而相对容易地制备。然而，不需共价键合而制备包含三种组 分（即药物、基体材料和靶向部分）的稳定的"靶向部分纳米颗粒"却是很难的。为了获 得稳定的纳米结构，能够通过将药物或靶向部分共价键合到基体材料，然后将第三组分与 该复合体结合以制备3-组分纳米颗粒。不幸的是，使用共价键制备稳定的纳米颗粒会导 致以下问题：1)共价键合导致不同于结合前的物质的新物质的形成。例如，氢、氧之间的共 价键合形成新的分子：水。因此，共价键合不可避免地形成一个新化学实体（new chemical entity, NCE)。具有新的物理化学性质的NCE可能有不可预知的毒性。2)药物的共价键合 改变其化学结构，对抗癌疗效产生潜在不利影响。3)靶向部分的共价键合改变其化学结构， 对其肿瘤靶向能力产生潜在不利影响。
[0009] "靶向部分纳米颗粒"失败的另一个原因是：结合靶向部分以增强肿瘤靶向性会影 响纳米颗粒的结构稳定性，从而影响被动革G向能力，阻碍纳米颗粒的肿瘤革El向递送。
[0010] "靶向部分纳米颗粒"失败的另一个原因是：即使引入共价键合，制备由多个不 同组分例如抗癌药物、基体材料和靶向部分组成的单个纳米颗粒所涉及的技术难度。由 于形成具有多组分的稳定纳米结构的技术挑战，已经开发了许多含有非生物组分例如金 属的纳米颗粒（美国专利号7364919, 7829350, 8236284, 8246995,美国专利申请公开号 20120052006, EP1671625, W02002/098364, W0/2012/106713, W0/2012/075087)。不幸的是， 含有非生物组分的纳米颗粒在动物实验中的抗癌疗效未能显示出良好的临床疗效，但是却 显示出严重的毒性。
[0011] 在卟啉共价键合（共辄）血清白蛋白的"靶向部分纳米颗粒"的例子中 可以清楚地观察到将革G向部分结合到纳米颗粒上的影响（Chang et al.，Pharm. Res. 2012, 29:795-805)。由于血清白蛋白的无毒害性以及其非共价键合许多不同有机化学 品的能力，因此它是最佳的基体材料。卟啉（亚铁血红素的前体）是一个主要的靶向部分， 其能够实现对大多数癌细胞的肿瘤靶向。
[0012] 该具有卟啉共价键合白蛋白（共辄）的纳米颗粒有望增加药物递送效率。然而，抗 癌疗效并没有由于上述原因而显著改善。实际上，靶向部分卟啉共辄连接至血清白蛋白的 纳米颗粒的药物递送效率比仅用血清白蛋白封装的纳米颗粒的药物递送效率更差（Chang et al. , Pharm. Res. 2012, 29:795-805 ；Desai et al.Clin Cancer Res. 2006 ； 12:1317 -1324)〇
[0013] 如上所述，活性靶向部分共价键合于表面的纳米颗粒通常被认为优于简单被动靶 向的纳米颗粒，但是由于制备"靶向部分纳米颗粒"中的技术问题而没有实现商业化。
[0014] 目前市售的纳米颗粒为被动靶向的纳米颗粒，其中，基体材料和抗癌药物是非共 价键合，包括Abraxane、Doxil、Myocet和Daunoxome。因此，目前亟需开发一种由无毒性基 体材料和非共价键合于其表面的靶向部分组成的、结构稳定的"靶向部分纳米颗粒"。
[0015] 在此，本发明人试图解决这些问题，并发现了一种新型靶向增强的纳米颗粒，其由 作为基体材料的无毒血清白蛋白和作为肿瘤靶向部分的卟啉化合物组成。这些纳米颗粒 被用于非共价地封装抗癌药物，从而避免抗癌药物和肿瘤靶向部分二者的结构变化。本发 明人确认了 ：1)药物维持其抗癌疗效不变；2)通过保存位于表面的靶向部分的肿瘤靶向能 力，增强了主动肿瘤靶向；3)通过结构稳定性增强了被动肿瘤靶向。
【发明内容】
[0016] 技术问题
[0017] 理想情况下，通过在纳米颗粒表面的主动靶向部分所赋予的主动肿瘤靶向与结构 稳定性所赋予的被动肿瘤靶向的结合效果，纳米颗粒应该将细胞毒性抗癌药物精准地递送 至肿瘤组织。然而，如上所述，与以往的纳米颗粒相关的各种问题阻碍了成功的商业化。
[0018] 本发明试图解决这些问题。本发明的一个目的在于提供一种新型靶向增强的纳米 颗粒，其不仅结构稳定，并且还包括无毒性基体材料和非共价地结合在表面的肿瘤靶向部 分。本发明的另一个目的在于提供一种由于被动和主动靶向的结合，具有显著增强的足以 治愈晚期癌症的抗癌疗效的新型靶向增强的纳米颗粒。
[0019] 技术方案
[0020] 为了达到上述目的，本发明提供了一种新型靶向增强的纳米颗粒，其包含作为基 体材料的非共价键合的人血清白蛋白、作为肿瘤靶向部分的卟啉化合物和抗癌药物。
[0021] 本发明还提供了一种制备方法，其包括：(a)将抗癌药物溶液添加到血清白蛋白 溶液中的制备步骤；(b)通过将有机溶剂逐滴加入该混合物中以制备抗癌药物和血清白蛋 白的纳米颗粒聚集体的步骤；（c)药物-白蛋白纳米颗粒的制备步骤，其中，通过温度变化 来诱导组分的空间重排，以得到药物位于核心、血清白蛋白位于外壳的纳米颗粒；(d)含有 非共价键合的抗癌药物、血清白蛋白和卟啉化合物的靶向增强的纳米颗粒的制备步骤，其 中，药物-白蛋白纳米颗粒涂覆有卟啉化合物；(e)制备靶向增强的纳米颗粒的其他步骤， 包括过滤、离心以及回收沉淀的纳米颗粒；以及（f)冻干靶向增强的纳米颗粒的制备步骤。