一种穿越血脑屏障并提高脑部递送效率的纳米载体及其制备与应用

本发明属于药物载体的，具体涉及一种穿越血脑屏障并提高脑部递送效率的纳米载体及其制备与应用。

背景技术：

1、中枢神经系统(cns)疾病是一类严重危害人类健康的疾病，随着人口老龄化，其发病率和致死率呈上升趋势。有效治疗cns疾病的关键在于将药物输送到大脑目标部位。众所周知，脑是人类的重要器官，同时也非常脆弱，因此存在许多生理屏障用于保护脑组织，其中血脑屏障(blood brain barrier，bbb)是控制物质交换的主要屏障。bbb在保护大脑的同时也阻碍了98％小分子药物和几乎所有大分子(如肽、基因药物和蛋白药物)药物进入脑内。因此cns疾病的治疗受到bbb的严重限制。纳米颗粒介导的脑部药物递送被认为是一种有前途的多功能脑部递送系统。几十年来，各种载体，如病毒载体、外泌体和各种纳米颗粒制剂已被开发出来，以增强大脑的药物递送。其中纳米载体(如脂质体、聚合物、无机纳米颗粒)，已显示出将各种货物输送到中枢神经系统的前景。但是，在制备用于脑部递送的纳米颗粒时，通常需要对纳米颗粒进行复杂的修饰才能使其具备渗透bbb的功能。此外，仅仅通过靶向bbb内皮细胞表面受体的策略效率较低，效果仍不理想。

2、本发明构建了一种简单，高效且能够穿越血脑屏障，提高脑内递送效率的纳米载体。该纳米载体能够增强大脑药物的递送。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种穿越血脑屏障并提高脑部递送效率的纳米载体及其制备方法。本发明的方法简单，高效，所制备的纳米载体能够实现脑内递送。本发明使用具有增强细胞摄取的pda涂层修饰不同尺寸以及不同材料的纳米颗粒，并进一步用葡萄糖功能化的peg二次修饰聚多巴胺涂层，改性的纳米颗粒能够穿透bbb进入脑组织以及脑胶质瘤。在该体系中pda涂层在增强纳米载体细胞摄取的同时，提供了修饰多种性质材料的可能性。而葡萄糖功能化peg在提供纳米载体bbb内皮细胞靶向性的同时，也提高了pda修饰纳米颗粒的稳定性。类似病毒中附着因子和受体促内吞的协同作用，葡萄糖功能化peg的靶向作用与pda涂层增强细胞摄取的协同作用增强了纳米载体的脑以及脑肿瘤的递送能力。

2、本发明的另一目的在于提供上述纳米载体的应用。本发明的纳米颗粒载体用来负载治疗脑疾病的药物。

3、本发明的目的通过以下技术方案实现：

4、一种穿越血脑屏障并提高脑部递送效率的纳米载体的制备方法，包括以下步骤：

5、1)多巴胺盐酸盐通过氧化自聚合反应沉积在纳米颗粒的表面，获得聚多巴胺修饰的颗粒；

6、2)将葡萄糖功能化的聚乙二醇、封端聚乙二醇与聚多巴胺修饰的颗粒进行反应，获得纳米载体；所述封端聚乙二醇为甲氧基聚乙二醇胺或甲氧基聚乙二醇-巯基。

7、葡萄糖功能化的聚乙二醇与封端聚乙二醇的摩尔比为1∶(0.5～10)，优选为1∶(2～5)。

8、封端聚乙二醇中聚乙二醇的分子量为1000～6000。

9、步骤2)中当纳米颗粒为金纳米颗粒时，所述葡萄糖功能化的聚乙二醇与聚多巴胺修饰的颗粒的摩尔比为1∶(0.5～10)*10-3；当纳米颗粒为二氧化硅纳米颗粒(sn)、plga-peg-plga纳米颗粒时，所述(葡萄糖功能化的聚乙二醇+封端聚乙二醇)与聚多巴胺修饰的颗粒的质量比为(1～5)∶1。

10、步骤1)的具体步骤：在tris溶液中，将纳米颗粒与多巴胺盐酸盐混合，超声反应，得到表面修饰pda的纳米颗粒。

11、所述纳米颗粒为金纳米颗粒(aunp)、二氧化硅纳米颗粒(sn)、plga-peg-plga纳米颗粒等，粒径为10～150nm。

12、所述tris溶液在体系中终浓度为5～15mm，ph为8～12。所述多巴胺盐酸盐在体系中终浓度为0.1～0.5mg/ml。所述纳米颗粒为金纳米颗粒、二氧化硅纳米颗粒(sn)时，纳米颗粒在体系中的终浓度为0.1～1nm。所述纳米颗粒为plga-peg-plga纳米颗粒时，纳米颗粒在体系中的终浓度为0.1～1mg/ml。

13、所述超声反应的时间为1～12小时。

14、所述聚多巴胺涂层厚度为5-20nm。

15、步骤2)中所述葡萄糖功能化的聚乙二醇为葡萄糖二号、五号或六号碳相邻羟基修饰聚乙二醇巯基或氨基。结构式分别为以及

16、步骤2)中所述反应的条件为20～35℃反应20～28h。

17、步骤2)的反应过程中加入tris溶液，tris溶液在体系中终浓度为5～15mm。

18、步骤2)中反应完成后，进行纯化；所述纯化方法包括但不限于高速离心，透析或超滤。

19、步骤1)中所述纳米颗粒通过以下方法制备得到：

20、当纳米颗粒为aunp时，采用四氯金酸溶液与柠檬酸钠溶液在95～100℃下反应15～45分钟，获得柠檬酸稳定的金纳米颗粒aunp，然后采用甲氧基聚乙二醇巯基与所得的aunp反应，得到聚乙二醇稳定的aunp。

21、所述四氯金酸溶液为1％(w/w)四氯金酸三水合物水溶液。

22、所述柠檬酸钠溶液为1％(w/w)柠檬酸钠水合物水溶液。

23、所述四氯金酸溶液与柠檬酸钠溶液的体积比为1∶(1～3)。

24、所述m-peg-sh分子量为1000～5000，所述反应条件为超声1.5～2.5小时。

25、当纳米颗粒为sn时，采用硅源在氨水中搅拌得到。

26、所述硅源为四乙氧基硅烷。

27、所述硅源与氨水的体积比为200∶1～10，此时氨水的浓度为5wt％；硅源与氨水溶于水中进行反应，所述氨水与水的体积比(1～10)μl∶20ml。

28、所述反应的温度为30～35℃，所述反应的时间为20～28小时。

29、当纳米颗粒为plga-peg-plga胶束时，采用有机溶剂溶解plga-peg-plga(三个嵌段的比例为1～5∶1∶1～5)后，在冰浴条件下缓慢滴入水中，搅拌挥发有机溶剂后，得到纳米颗粒。

30、所述plga-peg-plga中的plga嵌段的分子量为1000～5000，peg嵌段的分子量为1000～5000。

31、所述有机溶剂为丙酮，所述丙酮与水的体积比为1∶(5～30)。

32、以葡萄糖六号碳相邻羟基修饰聚乙二醇巯基或氨基为例，所述氨基或巯基封端的葡萄糖功能化聚乙二醇(glu-peg-nh2、glu-peg-sh)通过以下方法制备得到：采用氨基或巯基封端的3，5-o-亚苄基-1，2-o-异亚丙基-α-d-呋喃葡萄糖(big)功能化的聚乙二醇(big-peg-nh2、big-peg-sh)与三氟乙酸反应得到。

33、所述big-peg-nh2、big-peg-sh的结构分别为

34、所述glu-peg-nh2、glu-peg-sh的结构为

35、所述氨基或巯基封端的葡萄糖功能化聚乙二醇中聚乙二醇的分子量为2000～5000。

36、所述反应时间为1～2小时，所述反应温度为20～35℃。

37、所述氨基或巯基封端big功能化聚乙二醇采用以下方法得到：

38、当big功能化聚乙二醇为氨基封端(big-peg-nh2)时，采用氨水与甲磺酸酯化的葡萄糖聚乙二醇(big-peg-oms)反应得到。

39、所述氨水质量浓度为20～35％。所述反应时间为24～72小时。所述反应温度为20～35℃。氨水与big-peg-oms的质量比为20～40∶1。

40、所述big-peg-oms，采用甲磺酰氯与big-peg-oh(结构式为反应得到。

41、所述甲磺酰氯与big-peg-oh摩尔比为(1～10)∶1。所述反应溶剂为无水四氢呋喃，所述催化剂为三乙胺。

42、当big功能化聚乙二醇为巯基封端(big-peg-sh)(结构式为)时，采用硫代乙酸酯化的葡big功能化聚乙二醇(big-peg-sac)与水合肼反应得到。big-peg-sac与水合肼的质量比为1∶5～20。

43、所述反应溶剂为甲醇，反应温度为20～35℃。所述反应时间为12～24小时。

44、所述big-peg-sac采用对甲苯磺酸酯化的big功能化聚乙二醇(big-peg-ots)与硫代乙酸钾反应后得到。

45、所述big-peg-ots与硫代乙酸钾的质量比为1∶(5～10)。

46、所述反应溶剂为n，n-二甲基甲酰胺，所述反应温度为70～100℃。所述反应时间为12～24小时。

47、所述big-peg-ots采用对甲苯磺酰氯与big-peg-oh(结构式为)反应得到。

48、所述big-peg-oh与对甲苯磺酰氯的质量为1∶(5～15)。

49、所述反应溶剂为二氯甲烷，所述反应温度为35～50℃。

50、所述big-peg-oh采用3，5-o-亚苄基-1，2-o-异亚丙基-α-d-呋喃葡萄糖(big)(结构式为)作为引发剂通过环氧乙烷(eo)开环聚合得到。

51、所述反应溶剂为四氢呋喃，所述反应温度为室温，所述反应时间为20～28小时。

52、所述big采用1，2-o-异亚丙基-α-d-呋喃葡萄糖(mig)(结构式为)与苯甲醛在含有催化剂的条件下反应得到。

53、所述mig与苯甲醛的摩尔比为1∶(5～10)，所述反应时间为3～12小时，所述催化剂为zncl2。

54、本发明制备羟基、氨基以及巯基化的葡萄糖功能化聚乙二醇的方程式为：

55、

56、与现有技术相比，本发明具有如下优点及有益效果：

57、本发明不仅通过简单的条件制备了能够有效穿透血脑屏障进入脑实质的纳米平台，并且实现了不同尺寸和材料的纳米药物载体的脑内递送，在脑部疾病治疗和诊断领域具有巨大的应用潜力。

58、本发明的涂层能够赋予纳米药物载体进入大脑的能力，并且方式简单快速，重复性高，对不同纳米载体兼容性好。