自组装杂化光敏剂纳米颗粒及其制备方法和应用

本专利属于生物化学领域，尤其涉及自组装杂化光敏剂纳米颗粒及其制备方法和应用。

背景技术：

1、由于传统的肿瘤治疗方法如手术切除、放疗或化疗存在对机体的破坏性大、易产生耐药性和副作用等局限性，光动力疗法(pdt)作为一种有氧分子参与的光生物学反应，因其具有高度靶向能力，低侵袭性，副作用小，可最大限度保存组织功能等优点已成为浅表口腔癌(oscc)的新兴治疗手段。其原理是在辐照下通过激发光敏剂(ps)与周围介质(如o2、h+或e-)发生反应生成单线态氧(1o2)或超氧阴离子(o2-)、羟基自由基(oh·)等对肿瘤组织产生选择性的光损伤以达到治疗目的。

2、但因实体肿瘤具有快速增殖及异常的微血管结构和分布等特点，故形成了乏氧和含有高浓度的gsh和h2o2的肿瘤微环境。随着ii型pdt治疗中的进一步耗氧，会严重降低ros的产率，加之gsh和h2o2的存在又增强了对ros的还原作用从而降低pdt的疗效。另外，有限的生物组织穿透深度和光敏剂(ps)的非选择性富集等局限性进一步影响pdt疗效，甚至出现pdt抵抗现象。

3、xiang zhou等人开发了一种自释纳米药物cyc-1(xiang zhou,jia-qi huang,ling-shan liu,fu-an deng,yi-bin liu,yan-mei li,a-li chen,xi-yong yu,shi-yingli,and hong cheng.self-remedied nanomedicine for surmounting the achilles’heel of photodynamic tumor therapy.acs appl.bio mater.2021,4,8023-8032.)，该药物通过yc-1下调肿瘤细胞内hif-1α的表达，抑制肿瘤生长，缓解缺氧微环境，从而使细胞对pdt敏感达到治疗效果。junnan he等人开发了一种由聚卟啉和hif-1α抑制剂yc-1组成的纳米胶束(junnan he,kangkai xia,binggong zhao,wangze song,yubin zheng,guishanxiao,huijian wu and nan zheng.codelivery of high-molecular-weight poly-porphyrins and hif-1αinhibitors for in vivo synergistic anticancertherapy.biomacromolecules2021,22,4783-4793.)，利用cu催化的多组分聚合(mcp)方法将带有二烷基的卟啉和带有柔性硫代酮连接剂的可裂解二醇作为单体制备成生物可降解的卟啉聚合物。之后通过mpeg-pcl，聚卟啉和yc-1在水溶液中的自组装和纳米沉淀制备成胶束，目的是通过设计新的聚合方法提高卟啉的mw值，以解决传统卟啉的聚集导致猝灭(acq)的问题，提高其产生1o2的能力，同时协同yc-1抑制肿瘤缺氧相关通路变相缓解肿瘤缺氧，提高pdt疗效。

4、上述药物制备工艺复杂，且hif-1α抑制剂yc-1仅仅是通过抑制hif相关的生存通路缓解肿瘤缺氧，抑制肿瘤细胞的增殖和转移，但因其结构中不含有二硫键，故无法猝灭gsh变相提高ros的含量；另外，该药物不含有铁离子，无法在变相省氧的同时通过芬顿反应实现自供氧和ros生成，实现协同化学动力疗法(cdt)治疗；故不具备荧光和核磁双模态的性能，不能很好的实现诊疗一体化。

5、mans b.等人开发了一种由脂质体(购于aventi极性脂类公司)包裹光敏剂znpc(购于sigma-aldrich)和hif-1的抑制剂吖啶黄酮(acf)(购于sigma-aldrich)形成的纳米药物(mans broekgaarden1,ruud weijer1,massis krekorian1,bas van den ijssel1,milan kos1,lindy k.alles1,albert c.van wijk1,zsolt bikadi2,eszter hazai2,thomas m.van gulik1,and michal heger1.inhibition of hypoxia-inducible factor1with acriflavine sensitizes hypoxic tumor cells to photodynamic therapy withzinc phthalocyanine-encapsulating cationic liposomes.nano research 2016,9(6):1639–1662.)，通过znpc和acf分子间的二聚结构域相结合后共包封于单一脂质体形成的制剂显著提高了pdt的疗效，利用znpc的高摩尔消光系数和脂质体包裹产生的滞留效应(epr)可以使大量的光敏剂到达肿瘤内部，同时acf可以抑制hif-1α和hif-1β的聚合，从而增加了pdt在缺氧条件下诱导的细胞死亡程度，并降低了hif-1分子的靶基因vegf、ptgs2和edn1的表达。

6、脂质体的包裹工艺较为复杂，且该hif-1抑制剂acf仅仅是通过抑制hif相关的生存通路缓解肿瘤缺氧，抑制肿瘤细胞的增殖和转移，但因其结构中不含有二硫键，故无法猝灭gsh变相提高ros的含量；另外，该药物不含有铁离子，无法在变相省氧的同时通过芬顿反应实现自供氧和ros生成，并协同cdt治疗，其光敏剂znpc不具备荧光和核磁双模态的性能，不能较好地实现诊疗一体化。

技术实现思路

1、本发明的目的提供一种自组装杂化光敏剂纳米颗粒的制备方法，首次将kc7f2这一小分子抑制剂作为前药用于纳米光敏剂，并利用其化学结构来达到gsh响应和淬灭的结果，通过构建铁离子、原卟啉ppix和hif-1α抑制剂kc7f2自组装形成纳米杂化颗粒，制备方法简单，实现一种新的pdt联合cdt的增氧治疗策略。

2、本发明的第二个目的在于，提供一种自组装杂化光敏剂纳米颗粒。

3、本发明的第三个目的在于，提供一种自组装杂化光敏剂纳米颗粒的应用。

4、为了实现上述第一个目的，本发明提供了一种自组装杂化光敏剂纳米颗粒的制备方法，用二甲基亚砜(dmso)溶解光敏剂原卟啉ppix和hif-1α抑制剂kc7f2药物粉末得到混合溶解液，将混合溶解液溶于feci3溶液中进行自组装，离心，冻干得到纳米颗粒。

5、作为一个优选方案，原卟啉ppix和hif-1α抑制剂kc7f2的摩尔比例为2：1。经初期预实验验证，纳米颗粒最佳载药比2：1时，可以实现药物的最大化和最高效率利用。

6、作为一个优选方案，feci3溶液的ph为6.5。

7、为了实现上述第二个目的，本发明提供了利用上述方法制备获得的自组装杂化光敏剂纳米颗粒，包括铁离子、原卟啉ppix和hif-1α抑制剂kc7f2。

8、为了实现上述第三个目的，本发明提供了所述自组装杂化光敏剂纳米颗粒在制备口腔癌诊断或治疗药物中的应用。

9、hif-1α抑制剂kc7f2是一种具有细胞通透性的、有效的缺氧诱导因子，kc7f2抑制hif目标基因的激活，分子式:c16h16cl4n2o4s4。

10、口腔癌临床上包括舌癌、颊癌、牙龈癌、腭癌、唇癌、上下颌骨癌、口底癌等，组织类型包括黏液表皮样癌和鳞状细胞癌等。

11、光敏剂原卟啉ppix的作用：不仅可以在辐照下利用o2产生ros杀伤肿瘤，其自身具有荧光效应，可实现集诊断和治疗的一体化。

12、fe3+的作用：诱导芬顿反应消耗肿瘤内部高浓度的h2o2，提高细胞内的氧含量，相当于变相的提供了自供氧系统缓解tme缺氧，同时还能提高ros含量实现协同的cdt治疗；另外，fe3+的存在使kpf具备核磁成像的功能，也可实现诊断和治疗的一体化。

13、kc7f2的作用：抑制hif-1α及其下游基因的表达，从而阻断肿瘤的hif-1α/vegf缺氧相关生存通路，抑制肿瘤的增殖与转移；同时其内部含有的二硫键可以猝灭肿瘤内部高浓度的gsh，抑制肿瘤细胞清除ros以达到省氧的目的。

14、本发明的优点在于，本发明通过内部的铁离子在低ph响应下诱导芬顿反应直接自供氧并生成ros以实现化学动力学疗法联合治疗；首次将kc7f2这一小分子抑制剂作为前药用于纳米光敏剂，并利用其化学结构来达到gsh响应和淬灭的结果。hif-1α抑制剂不仅可以逆转肿瘤的缺氧相关的生存通路，还可以利用内部的二硫键猝灭过量的gsh进一步提高ros产率，降低肿瘤细胞ros的清除率，从而改善肿瘤乏氧的微环境，抑制肿瘤的增殖和转移，增强pdt选择性杀伤癌细胞的疗效，减轻对正常细胞的毒副作用。另外，铁离子的存在使得该体系具备了核磁成像的性能，加之光敏剂ppix自身具有荧光效应，使得该体系成为同时具有荧光和核磁双模态的超分子聚合物，获得诊断和治疗的双重功能。