专利名称：一种磷酸酶调控的超分子纳米球及其制备方法
一种磷酸酶调控的超分子纳米球及其制备方法
技术领域：
本发明属于纳米超分子材料技术领域，特别是一种磷酸酶调控的超分子纳米球及其制备方法。
背景技术：
近年来，刺激响应的药物传输体系由于其在特定位点可控高效释放的优势而成为研究的热点(C. J. F. Rijcken, 0. Soga, ff. E. Hennink, C. F. van Nostrum.J. ControlledRelease2007, 120，131 - 148.)。常用的刺激信号有温度、光、磁场、离子强度和 pH ^ (A. Almutairi, S. J. Guillaudeu, M. Y. Berezin, S. Achilefu, J.M. J. Frechet. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 444-445; (2) Y. Bae, N. Nishiyama, K. Kataoka.Bioconjugate Chem. 2007, 18, 1131 - 1139 ; (3) C. Wang, K. C. Tam, R. D. Jenkins, C. B. Tan.J. Phys. Chem. B2003, 107, 4667—4675 ; (4) S. Lecommandoux, 0. Sandre, F. Checot, J.Rodriguez-Hernandez, R. Perzynski. Adv. Mater. 2005, 17, 712 - 718; (5) D. Schmal johann.Adv. Drug DeliveryRev. 2006, 58, 1655 - 1670.)。生物刺激信号，例如酶，因其良好的生物相容性和高选择性，具有重大的意义和广阔的应用前景(M. D. Burke, J. 0. Park, M. Srinivasarao, S. A. Khan.J.Controlled Release2005, 104, 141 - 153; (2)P.D.Thornton,G.McConnell, R.V. Uli jn. Chem. Commun. 2005，5913 - 5915.)。此外许多疾病都与酶的非正常活性有关，例如可以催化降解脂质体的磷酸酶，在很多种癌细胞中过量表达。因此，由磷酸酶刺激响应的组装体在药物传递和癌症治疗方面有显著的优势(P. Meers.Adv. Drug Delivery Rev. 2001, 53, 265-272; (2) S. C. Davis, F. C. Szoka，Jr..Bioconjugate Chem. 1998, 9, 783-792 ; (3) J. Davidsen, C. Vermehren, S. Frokjaer, 0.G. Mouritsen, K. Jergensen, Int. J. Pharm. 2001, 214, 6769.)。超分子自组装是除共价键手段外的另一种构筑刺激响应组装体的方法(Y. Wang, H. Xu, X. Zhang. Adv. Mater. 2009, 21, 28492864; (2) X. Zhang, C. Wang. Chem. Soc.Rev. 2011，40，94-101.)。刺激响应位点可以通过非共价键相互作用与超分子纳米组装体相结合，从而避免了共价键的化学合成。
发明内容本发明的目的是针对上述技术分析，提供一种磷酸酶调控的超分子纳米球及其制备方法，该超分子纳米球基于正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷二元超分子组装的酶调控纳米球，生物相容性好、对碱性磷酸酶具有快速响应的特性、以高选择性并且迅速的在磷酸酶靶向位点解聚；且制备方法简便，主、客体原料用量少。本发明的技术方案一种酶调控的超分子纳米球，其构筑单元以正电荷两亲性杯[4]芳烃(TAC4A)为主体，以三磷酸腺苷(ATP)为客体，通过主-客体配位相互作用构筑超分子组装体。
一种所述酶调控的超分子纳米球的制备方法，步骤如下I)将正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷溶解于水中，正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷在水中的浓度均为0. 02mmol/L，均匀混合后得超分子纳米球溶液；2)在上述超分子纳米球溶液中加入碱性磷酸酶，碱性磷酸酶在超分子纳米球溶液中的浓度为0. 15U/mL,即可制得酶调控的超分子纳米球。该超分子纳米球基于正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷二元超分子组装的酶调控纳米球，正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷在中性条件下，以等当量配比可在低浓度下形成超分子纳米球组装。此外该纳米球在碱性磷酸酶存在下，可以短时间内完成大部分解聚，从而达到靶向释放的效果。本发明的优点是基于正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷二元超分子组装构筑的超分子纳米球，制备方法简便，主、客体原料用量少；该超分子纳米球生物相容性好； 该超分子纳米球对碱性磷酸酶具有快速响应的特性；该超分子纳米球可以高选择性并且迅速的在磷酸酶靶向位点解聚，其在治疗磷酸酶相关的癌症药物负载、运输和靶向释放领域具有广阔的应用前景。
图I为该酶调控的超分子纳米球的构筑过程示意图。图2为正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷等当量配比下的临界聚集浓度图。图3为正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷超分子组装的酶响应纳米球的动态光散射图。图4为正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷超分子组装的酶响应纳米球的高分辨透射电子显微镜图像。图5为正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷超分子组装的酶响应纳米球的扫描电子显微镜图像。图6为正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷超分子组装的酶响应纳米球的原子力显微镜图像。图7为正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷组装的超分子纳米球体系动态光散射光强随时间变化的曲线图，以及向体系中加入碱性磷酸酶和加入失活的碱性磷酸酶导致体系动态光散射光强随时间变化的曲线图。图8为往构筑的正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷组装的超分子纳米球体系中加入碱性磷酸酶半小时后体系光散射强度和直径的变化图。图9为往构筑的正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷组装的超分子纳米球体系中加入三磺酸羟基芘半小时内的荧光强度变化，以及再往体系中加入碱性磷酸酶和加入失活的碱性磷酸酶导致体系荧光强度变化的曲线图。图10为往构筑的正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷组装的超分子纳米球体系中加入碱性磷酸酶半小时后体系的透射电子显微镜图像。
具体实施方式实施例
一种酶调控的超分子纳米球的制备方法，步骤如下I)将正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷溶解于水中，正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷在水中的浓度均为0. 02mmol/L，均匀混合后得超分子纳米球溶液，该酶调控的超分子纳米球的构筑过程如图I所示；2)在上述超分子纳米球溶液中加入碱性磷酸酶，碱性磷酸酶在超分子纳米球溶液中的浓度为0. 15U/mL,即可制得酶调控的超分子纳米球。该超分子纳米球的检测分析I)该超分子纳米球的粒径和形貌首先通过测量溶液透光率来确定超分子组装体在溶液中的临界聚集浓度，图2为正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷等当量配比下的临界聚集浓度图，如图所示临界聚集浓度为0. 02mmol/L。然后分别通过动态光散射、高分辨透射电子显微镜、扫描电子显微镜和原子力显微镜所表征图3为正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷分子组装的酶响应纳米球的动态光散射图，如图所示，纳米粒子的粒径分布非常均一，为237. 7nm ;图4为正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷超分子组装的酶响应纳米球的高分辨透射电子显微镜图像，图5为正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷超分子组装的酶响应纳米球的扫描电子显微镜图像，以上两图均证明纳米粒子在溶液中为球状粒子；图6为正电荷两亲性杯芳烃和三磷酸腺苷超分子组装的酶响应纳米球的原子力显微镜图像，如图所示，纳米球的高度远小于纳米球的粒径，证明纳米球为空心结构。2)该超分子纳米球的碱性磷酸酶快速响应性的实验验证图7为正电荷两亲性杯芳烃和三磷酸腺苷组装的超分子纳米球体系动态光散射光强随时间变化的曲线图，以及向体系中加入碱性磷酸酶和加入失活的碱性磷酸酶导致体系动态光散射光强随时间变化的曲线图。如图所示，只有在超分子纳米球溶液中加入碱性磷酸酶后，溶液的光散射信号发生了明显的衰减，证明了加入正常生理量的碱性磷酸酶(0. 15U/mL)可以迅速使纳米球发生解聚，而不加酶以及加入相同量失活的碱性磷酸酶信号没有明显变化，证明解聚是由于酶的催化水解作用所导致的。图8为往构筑的正电荷两亲性杯芳烃和三磷酸腺苷组装的超分子纳米球体系中加入碱性磷酸酶半小时后体系光散射强度和直径的变化图。如图所示，加入酶半小时后，光散射信号较没有加酶的纳米球组发生了明显的衰减，并且与纯水的光散射光强信号强度相近，说明纳米球已近解聚完全。图9为往构筑的正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷组装的超分子纳米球体系中加入三磺酸羟基芘半小时内的荧光强度变化，以及再往体系中加入碱性磷酸酶和加入失活的碱性磷酸酶导致体系荧光强度变化的曲线图。加入碱性磷酸酶后，随着ATP的水解，TAC4A会与荧光探针(三磺酸羟基芘)作用从而降低荧光强度。图中表明，加入酶后荧光强度有明显下降，而不加酶和加入失活酶并没有相同现象，这同样说明了纳米球的解聚是由碱性磷酸酶水解ATP造成的。图10为往构筑的正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷组装的超分子纳米球体系中加入碱性磷酸酶半小时后体系的透射电子显微镜图像，如图所示，纳米球已解聚。
权利要求
1.一种酶调控的超分子纳米球，其特征在于构筑单元以正电荷两亲性杯[4]芳烃(TAC4A)为主体，以三磷酸腺苷(ATP)为客体，通过主-客体配位相互作用构筑超分子组装体。
2.一种如权利要求I所述酶调控的超分子纳米球的制备方法，其特征在于步骤如下 1)将正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷溶解于水中，正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷在水中的浓度均为0. 02mmol/L，均匀混合后得超分子纳米球溶液； 2)在上述超分子纳米球溶液中加入碱性磷酸酶，碱性磷酸酶在超分子纳米球溶液中的浓度为0. 15U/mL，即可制得酶调控的超分子纳米球。
全文摘要
一种酶调控的超分子纳米球，其构筑单元以正电荷两亲性杯[4]芳烃(TAC4A)为主体，以三磷酸腺苷(ATP)为客体，通过主-客体配位相互作用构筑超分子组装体；其制备方法是1)将正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷溶解于水中均匀混合；2)加入碱性磷酸酶，即可制得酶调控的超分子纳米球。本发明的优点是该超分子纳米球基于正电荷两亲性杯[4]芳烃和三磷酸腺苷二元超分子组装的酶调控纳米球，生物相容性好、对碱性磷酸酶具有快速响应的特性、以高选择性并且迅速的在磷酸酶靶向位点解聚；且制备方法简便，主、客体原料用量少，该超分子纳米球在治疗磷酸酶相关的癌症药物负载、运输和靶向释放领域具有广阔的应用前景。
文档编号A61P35/00GK102743759SQ20121024972
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月18日 优先权日2012年7月18日
发明者刘育, 曹钰, 王以轩, 郭东升 申请人:南开大学