一种荷载177Lu的可降解高分子材料微球及其制备方法和应用

一种荷载177lu的可降解高分子材料微球及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及栓塞制备技术领域，具体涉及一种荷载177lu的可降解高分子材料微球及其制备方法和应用。


背景技术：

2.肝癌目前是我国高发病率和高致死率的主要恶性肿瘤之一，其中肝细胞癌约占70％，手术、消融、介入治疗是目前肝癌治疗的三类主要方案，其中手术和消融治疗多适用于早期肝癌，而目前大多数肝癌诊断明确已处于中晚期，失去了手术和消融治疗的机会，介入治疗成为唯一的姑息治疗方案。
3.介入治疗主要包括经导管肝动脉介入化疗栓塞(tace,transcatheter arterial chemoembolization)和经导管肝动脉介入放射性栓塞(tare,transarterial radioembolization)，tare在肿瘤抑制率，改善患者生存质量和延长患者生存率上更优于tace，目前在欧美已有两种产品被批准上市，包括90y-玻璃微球和90y-树脂微球，我国也已逐渐开展90y微球的临床治疗。
4.尽管如此，但两种90y微球的主材料玻璃与树脂在体内难以降解，难以开展二次治疗；且微球比重大，给药困难。另一方面，90y核素本身为纯β射线，难以完成有效的核素成像，也导致目前对术后患者的体内监控手段有限。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种荷载177lu的可降解高分子材料微球，以解决现有90y微球的比重大、难以降解和核素成像难的问题。
6.此外，本发明还提供上述可降解高分子材料微球的制备方法和应用。
7.本发明通过下述技术方案实现：
8.一种荷载177lu的可降解高分子材料微球，该微球由内到外依次为壳聚糖层、177lu标记聚多巴胺层和聚多巴胺封锁层。
9.本发明的177lu为放射性核素镥-177。
10.本发明所述微球的主材料为具有良好生物相容性的壳聚糖和聚多巴胺，其比重低于玻璃和树脂，灌注操作简便，可实现良好的药物肝组织内分布。
11.本发明所述微球的放射性核素为177lu，半衰期为6.7天，已被开发用于神经内分泌肿瘤、前列腺癌的治疗，具有良好的医用安全性和有效性；同时，177lu不但可释放β射线用于肿瘤治疗，还可释放208kev的γ射线用于spect/ct监测，便于放射性药物分布和剂量监控；此外，177lu的γ射线能量较低，对患者的周围环境辐射影响更低，可更好的保护手术操作者和术后照料者。
12.试验证明：本发明所述微球的177lu荷载率可达40～150mci/mg，较现有临床所用90y树脂微球或90y玻璃微球的核素荷载率更佳；其在0.9％生理盐水中，每日177lu释放率
约为0.51％，与90y玻璃微球提交的安全文件中所述相当，具有良好的稳定性。
13.综上，本发明所述微球具有良好的生物相容性，且比重较小，释放γ射线，解决了现有90y玻璃、树脂微球的高比重材料引起药物体内分布不均匀、材料难以降解导致无法多次治疗和难以对术后患者体内药物分布实时影像监测问题，且本发明所述微球荷载稳定，适用于非永久性放射性血管栓塞治疗。
14.一种荷载177lu的可降解高分子材料微球的制备方法，包括以下步骤：
15.s1、采用乳化交联法制备壳聚糖微球悬液；
16.s2、采用177lu标记聚多巴胺，并使177lu标记聚多巴胺包裹在壳聚糖微球外侧，同时在77lu标记聚多巴胺外侧形成聚多巴胺封锁层，获得可降解高分子材料微球。
17.通过本发明所述方法制备的微球为三层复合微球；扫描电镜下观察可发现，微球形貌为规整的球形结构，粒径均一，表面光滑，平均粒径约在20-30um。每毫克所含微球数目约在30,000到10,0000个。
18.通过本发明所述方法制备的微球，177lu荷载率可达40～150mci/mg。
19.进一步地，制备壳聚糖微球包括以下步骤：
20.s11、向液体石蜡中，滴加表面活性剂溶液，充分搅拌，混合均匀获得溶液a；
21.s12、取壳聚糖粉末，溶于醋酸溶液获得壳聚糖溶液，溶解均匀获得溶液b；
22.s13、将溶液a加热至40～85℃，在搅拌状态下，将溶液b滴入溶液a中，持续反应，获得溶液c；
23.s14、保持反应状态不变，向溶液c中滴加戊二醛溶液，继续交联反应，使水相液体固化、成型后，停止加热及搅拌，获得产物微球悬液；
24.s15、清洗产物微球悬液获得壳聚糖微球悬液。
25.进一步地，步骤s11中，表面活性剂溶液至少包括span80、tween-20和十二烷基苯磺酸钠中的一种。
26.进一步地，步骤s13中，采用水浴加热。
27.进一步地，制备可降解高分子材料微球包括以下步骤：
28.s21、分别配置聚多巴胺溶液和tris-hcl溶液，并将二者混合均匀获得混合液，向混合液中加入177lu-lucl3溶液，搅拌，获得177lu-聚多巴胺纳米悬液；
29.s22、离心177lu-聚多巴胺纳米悬液，去除上清中未结合的177lu
3+
，收集下方沉淀，使用超纯水洗涤重悬，获得177lu-聚多巴胺纳米悬液；
30.s23、将步骤s22获得的177lu-聚多巴胺纳米悬液与壳聚糖微球悬液混合，加入多巴胺盐酸盐溶液和tris-hcl溶液，搅拌反应，然后离心，获得可降解高分子材料微球。
31.进一步地，步骤s1中，搅拌时间为2～4h。
32.进一步地，步骤s23中，177lu-聚多巴胺纳米悬液与壳聚糖微球悬液的体积比为1：1-50；多巴胺盐酸盐溶液的体积等于177lu-聚多巴胺纳米悬液与壳聚糖微球悬液混合后的体积；tris-hcl溶液的体积为177lu-聚多巴胺纳米悬液与壳聚糖微球悬液混合后体积的0.5～5倍。
33.例如：177lu-聚多巴胺纳米悬液的体积为1-10ml，壳聚糖微球悬液则为10-50ml。
34.一种荷载177lu的可降解高分子材料微球在制备非永久性放射性血管栓塞治疗药物中的应用。
35.一种荷载177lu的可降解高分子材料微球在制备肝癌放疗药物中的应用。
36.本发明所述可降解高分子材料微球可通过肝动脉介入的给药方式，完成对肝癌区域的动脉栓塞，并可通过spect/ct进行活体监测，评估微球药物在体内的分布和治疗情况。
37.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
38.1、本发明所述可降解高分子材料微球的主材料可降解，其比重小，同时核素177lu可释放γ射线，解决了现有90y微球的高比重材料引起的药物体内分布不均匀、材料难以降解导致无法多次治疗和难以对术后患者体内药物分布实时影像监测的问题。
39.2、通过本发明所述方式制备的微球177lu荷载率可达40～150mci/mg，且其在0.9％生理盐水中，每日177lu释放率约为0.51％，与90y玻璃微球公开的文档中所述相当，具有良好的稳定性。
附图说明
40.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
41.图1为壳聚糖、聚多巴胺，以及微球的红外光谱图；
42.图2为微球置于胎牛血清中随时间降解的情况示意图；
43.图3为随时间改变，核素从微球中释放的比率示意图；
44.图4为放射性微球通过肝动脉介入给药后肝脏组织中进行栓塞的微球示意图；
45.图5为经肝动脉介入给予原发性肝癌大鼠177lu-pda-cs微球后的spect/ct显像图；
46.图6为磁共振监测接受177lu-pda-cs微球治疗的原发性肝癌大鼠和其他方式处置大鼠的肝癌进展情况示意图，箭头指示肝癌病灶；
47.图7为接受放射性微球治疗的大鼠和其他方式处置大鼠的生存期比较图。
具体实施方式
48.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
49.实施例1：
50.一种荷载177lu的可降解高分子材料微球，该微球由内到外依次为壳聚糖层、177lu标记聚多巴胺层和聚多巴胺封锁层。
51.本实施例所述可降解高分子材料微球的制备方法，包括以下步骤：
52.s1、采用乳化交联法制备壳聚糖微球悬液；
53.s11、向20ml液体石蜡中，滴加2ml span-80溶液，充分搅拌30分钟，获得溶液a；
54.步骤s11中，span-80，也可以替换成tween-20溶液或十二烷基苯磺酸钠溶液，span-80溶液的用量可以为0.1～4ml，只是本实施例在实际操作时使用了2ml span-80溶液，并不表示只能选择2ml span-80溶液，同理，搅拌时间不仅仅局限于30分钟，只是本实施例在实际操作时搅拌了30分钟，搅拌时间可以是10～60分钟；
55.s12、使用50％-85％脱乙酰化的壳聚糖粉末，溶于质量分数为5％的醋酸溶液，超
声5分钟，静置一段时间后获得溶液b，溶液b中壳聚糖的终浓度为2～20mg/ml；
56.步骤s12中，超声时间并不仅仅局限于5分钟，只是本实施例在实际操作时超声了5分钟，搅拌时间可以是1～10分钟；
57.s13、50℃水浴条件下，将溶液b缓慢滴入溶液a中，持续反应100分钟，可获得乳白色溶液(溶液c)；
58.步骤s13中，持续反应时间并不局限于100分钟，只是本实施例在实际操作时持续反应了100分钟，可以是30～120分钟，水浴温度也不局限于50℃，可以是40～85℃水浴条件。
59.s14、保持反应状态不变，向溶液c中缓慢滴加5ml戊二醛溶液，继续交联反应2小时，使水相液体固化、成型后，停止加热及搅拌，获得产物微球悬液；
60.步骤s14中，戊二醛溶液的加入量并不仅仅局限于5ml，只是本实施例在实际操作时加入了5ml戊二醛溶液，戊二醛溶液的加入量可以是0.1～10ml；同理，继续交联反应可以是1～4小时；
61.s15、在所得产物微球悬液中加入15～20ml异丙醇，充分洗涤、10000rpm离心去上清液，重复3次；然后继续使用大量去离子水，充分洗涤、10000rpm离心去上清液，重复3次，得到壳聚糖微球悬液d；
62.s2、采用177lu标记聚多巴胺，并使177lu标记聚多巴胺包裹在壳聚糖微球外侧，同时在77lu标记聚多巴胺外侧形成聚多巴胺封锁层，获得可降解高分子材料微球：
63.s21、在室温下配置聚多巴胺溶液(溶液e)和tris-hcl溶液(溶液f)，二者混合均匀后(溶液e的用量为10ml，溶液e和溶液f的用量比例为2:1)，再将100mci 177lu-lucl3溶液加入，室温下搅拌8小时后，获得177lu-聚多巴胺纳米悬液g；
64.步骤s21中，溶液e和溶液f的用量比例不局限于2:1，溶液e和溶液f的用量比例可以为0.2～2.5:1；177lu-lucl3溶液的177lu荷载率不仅仅局限于100mci，只是本实施例在实际操作时加入的是100mci177lu-lucl3溶液；177lu-lucl3溶液的177lu荷载率可以是20～200mci；同理，室温搅拌时间可以是0.5～12小时；
65.s22、8000rpm离心溶液g，去除上清中未结合的177lu
3+
，收集下方沉淀，使用超纯水洗涤重悬，重复该步骤3次，获得177lu-聚多巴胺纳米悬液；
66.步骤s22中，离心转速不仅仅局限于8000rpm，只是本实施例在实际操作时设置为8000rpm，可以是3000～12000rpm；
67.s23、将步骤s22获得的177lu-聚多巴胺纳米悬液(5ml)与壳聚糖微球悬液(10ml)混合，加入多巴胺盐酸盐溶液和tris-hcl溶液，多巴胺盐酸盐溶液的体积等于177lu-聚多巴胺纳米悬液与壳聚糖微球悬液混合后的体积；tris-hcl溶液的体积为177lu-聚多巴胺纳米悬液与壳聚糖微球悬液混合后体积的2倍，室温下搅拌2h后，8000rpm高速离心，无菌生理盐水洗涤，去上清，获得可降解高分子材料微球，为177lu-聚多巴胺-壳聚糖微球(177lu-pda-cs)；
68.步骤s23中，77lu-聚多巴胺纳米悬液的用量不仅仅局限于5ml，只是本实施例在实际操作时选用的5ml，其可以是1～10ml，同理，壳聚糖微球悬液的用量可以是10～50ml；tris-hcl溶液的体积为177lu-聚多巴胺纳米悬液与壳聚糖微球悬液混合后体积的0.5～5倍；室温下搅拌时间为0.5～6h；高速离心的转速可以是3000～12000rpm。
69.本实施例制备的可降解高分子材料微球与主材料壳聚糖和聚多巴胺的红外光谱如图1所示，由图1可知：
70.本实施例获得的可降解高分子材料微球具有可区别于壳聚糖和聚多巴胺的特征红外吸收光谱以及独特的化学吸收峰。
71.将本实施例制备的可降解高分子材料微球置于胎牛血清中的分析降解情况如图2所示，图2的扫描电镜的结果显示：微球粒径均一，形貌为规整的球形结构，且可在1个月后开始降解，4个月后降解率近50％，证明采用本实施例所述方法有效获得了具有可降解性的高分子复合微球。
72.将本实施例制备的可降解高分子材料微球与无菌生理盐水混合，每隔24小时无菌生理盐水洗涤，去上清，分别测定上清和微球沉淀中的放射性活度，计算上清中放射性活度所占总活度的百分比，确定177lu从微球上释放的比率，如图3所示：在长达408小时(17天)的监测中，核素的日平均释放率约为0.51％，与商品化90y玻璃微球的核素释放率相当。
73.将具有肝脏原发性肝细胞癌的大鼠，采用2.5％异氟烷气体麻醉后，剃除腹部毛发，消毒后开腹，暴露脏器。在肝脏后方找到肝总动脉，肝固有动脉，胃十二指肠动脉汇聚处，使用止血夹暂时夹闭肝总动脉及胃十二指肠动脉。通过肝固有动脉注射本实施例制备的可降解高分子材料微球(177lu-pda-cs微球)1～2mci，止血后缝合创口。在给药30天后，取大鼠肝脏组织进行免疫组化组织染色，可见放射性微球有效栓塞在肝区的动脉中，如图4所示，图4中黑色箭头所指的聚集性红色球形颗粒团为肝动脉中的微球，进行同样手术操作，但注射未荷载177lu的微球栓塞的动物被设为空白微球组；进行同样手术操作，但仅注射无菌pbs的动物被设为假手术组；不进行任何手术干预操作的动物被设为空白对照组。
74.给药后的体内分布通过ge公司的nm670 spect/ct设备分别在给药后第7,30天，对大鼠进行全身spect/ct显像，可见到放射性核素177lu信号一直聚集在肝脏部位，如图5所示。
75.期间使用西门子公司的3t magnetom verio磁共振设备，分别在给药后第7,14,22,30天，对大鼠进行肝脏区域磁共振显像监测肝癌进展情况，经肝动脉介入给予原发性肝癌大鼠177lu-pda-cs微球后，通过磁共振mr定期对肝脏部位进行显像，评估给药后肝癌病灶的扩大情况。可清晰见到放射性微球组相比其他组，有效的抑制了肝脏肿瘤病灶的扩大，即接受了放射性微球治疗组的大鼠，肝脏肿瘤病灶的生长速度明显受到抑制，如图6所示。
76.记录大鼠生存曲线，接受177lu-pda-cs微球治疗后的大鼠，其中位生存期为26天，非放射性微球组的中位生存期为17.5天，假手术组的中位生存期为17天，空白对照组的中位生存期仅有12天，接受177lu-pda-cs微球治疗后的大鼠的生存期显著长于其余各组，如图7所示。
77.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。