丝胶蛋白-聚己内酯两亲性胶束的制备方法及其用途
本发明涉及材料领域，具体涉及丝胶蛋白-聚己内酯两亲性胶束的制备方法，还涉及丝胶蛋白-聚己内酯两亲性胶束的用途。
背景技术：
1、结直肠癌是一种常见的恶性肿瘤。世界卫生组织国际癌症研究机构2020年发布的全球癌症负担数据显示，全球结直肠癌总体发病率已经升至第三位，结直肠癌已经升至全球癌症死亡原因的第二位。结肠癌的发展是一个长期复杂的过程，尽管近年来结肠癌的诊断和治疗措施取得了长足的进步，但其5年生存率仍低于40％，大多数患者出现肿瘤复发、转移和耐药的情况(scientific reports，2016，6：29765)。近年来，从中草药中提取的单体活性成分已成为全球研究的热点。然而，很多抗肿瘤活性成分的溶解性很差，且口服利用度低，因此寻找优秀的药物递送系统尤为重要。
2、药物递送系统包含有分散、溶解或封装的活性药物成分的载体，功能成分在载体上连接或吸附。其中，纳米载体为克服传统的药物递送限制提供了新的前景。目前，利用纳米载体的新型递送系统备受关注，因为这有助于靶向小生物活性分子和药物到特定部位。纳米载体还可以提高抗肿瘤效率，副作用小，因为它们能够增加高渗透长滞留效应(epr)和血液循环时间，并且主动进入细胞(nanotechnology，2013，24(3)：035103)。近年来，蛋白质构建的纳米载体因其具有生物可降解性、生物相容性、高营养价值和对细胞毒性小等优点而受到重视。这些蛋白质衍生的纳米载体也显示出很强的结合亲和力，可被细胞显著吸收(biotechnology advances，2002，20(2)：91–100)。蚕丝是一种天然的蛋白质纤维材料，由约30％的丝胶和70％的丝素组成。与丝素不同，丝胶是缫丝产业中的废弃物。丝胶蛋白作为纳米材料的一个组成部分，研究时间不长，也不深入。丝胶蛋白制备纳米载药系统具有以下优点：1、生物相容性：在体内具有良好的生物相容性，不易引起免疫排斥反应或其他不良反应，这使得丝胶蛋白纳米载药系统在药物传递过程中具有较高的安全性；2、生物可降解性：与许多合成聚合物相比，丝胶蛋白具有良好的生物可降解性，能够在体内逐渐降解成小分子，最终被代谢掉，这意味着丝胶蛋白纳米载药系统不会在体内残留或引起长期毒性，有利于减少潜在的副作用；3、可调控性：丝胶蛋白的结构和性质可以通过调控其组合、结构和加工条件来实现可调控性，这使得研究人员可以根据具体的药物和治疗需求来设计和定制丝胶蛋白纳米载药系统，以实现药物的精准传递和控释；4、高载药量：与一些合成聚合物相比，丝胶蛋白具有较高的载药量，能够更有效地提高药物的输送效率；5、靶向性：丝胶蛋白纳米载药系统可以通过表面修饰或功能化来实现靶向性传递，使药物能够更准确地靶向到病变部位或靶标细胞，减少对健康组织的损伤，提高治疗效果。6、多功能性：丝胶蛋白纳米载药系统可以通过结合不同的功能单元或纳米材料，实现多功能性的载体设计，例如，可以将靶向分子、成像剂、治疗药物等整合到一个载体中，实现多功能联合治疗或实时监测。
3、两亲性的蛋白质-聚合物偶联物已成为药物输送应用的新型材料，它们可以自组装成各种纳米级形态，如胶束、纳米颗粒和囊泡。蛋白质使这些结构具有刺激响应性，药物可以装载在这些材料中，带入细胞，并在刺激下释放。基于蛋白质-聚合物偶联物的两亲胶束可以提高疏水性抗肿瘤药物的稳定性，降低其在健康组织中的毒性，并延长体内循环时间。而基于丝胶蛋白的两亲性胶束的研究还很少。由于丝胶蛋白ph诱导的不稳定性以及极强的亲水性，单纯的丝胶蛋白具有高降解性，且丝胶蛋白具有低免疫原性和高生物相容性，这些特征都允许它以纳米形式与聚合物或其他材料结合形成胶束，具有刺激响应性(progress in biomaterials，2016，5：135–145；preparative biochemistry&biotechnology，2019，49(7)：659–670)。为了合成丝胶蛋白-聚合物胶束，必须将疏水性的合成聚合物与亲水的丝胶蛋白共价连接。例如，guo等人制备了一种以丝胶蛋白为骨架的两亲性聚合物，侧链为聚谷氨酸苄酯，形成的胶束能够在ph值触发下释放药物，并且毒性较低(drug delivery，2018，25(1)：1103–1116)。其他类型的用于药物输送的丝胶蛋白-聚合物偶联物包括丝胶-聚乙二醇纳米颗粒和丝胶-泊洛沙姆纳米颗粒等(internationaljournal of biological macromolecules，2003，32(1–2)：36–42；nanotechnology，2009，20(35)：355101)。聚己内酯(polycaprolactone，pcl)是一种合成的可生物降解的疏水性聚合物，它由己内酯单体经过环氧开环聚合而成，化学式为(c6h10o2)n。与丝胶蛋白一样，聚己内酯具有良好的生物降解性和生物相容性，在生物体内受到酶类的作用可以逐渐降解成低分子的羧酸，最终被代谢掉，也不易引起免疫排斥反应或其他不良反应。这种特性使得聚己内酯成为医学领域中重要的生物可降解材料。同时，由于聚己内酯的生物降解性和相对低的玻璃化转变温度，可以实现对药物的可控释放，药物可以被装载在聚己内酯的内部，随着聚己内酯的降解逐渐释放出来，从而实现长效药物治疗。目前尚未发现有关于丝胶蛋白-聚己内酯两亲性胶束作为药物载体用于抑制结肠癌的相关报道。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种丝胶蛋白-聚己内酯两亲性胶束的制备方法；本发明的目的之二在于提供利用所述制备方法制得的丝胶蛋白-聚己内酯两亲性胶束；本发明的目的之三在于提供丝胶蛋白-聚己内酯两亲性胶束作为载药系统制备抑制结肠癌的药物中的应用。
2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、1、丝胶蛋白-聚己内酯两亲性胶束的制备方法，将丝胶蛋白用胺反应试剂修饰使丝胶蛋白上形成肼基连接物，然后与醛基聚己内酯进行偶联反应得到。
4、本发明优选的，所述丝胶蛋白用na2co3水煮法提取。
5、本发明优选的，丝胶蛋白上形成肼基连接物的方法是将提取的丝胶蛋白用磷酸钠缓冲液配置成浓度为10～100μmol/l的丝胶蛋白溶液，然后与浓度为1～10mmol/l对-丙腙基吡啶甲酸n-羟基琥珀酰亚胺酯的n,n-二甲基甲酰胺反应，反应后离心去除未反应的对-丙腙基吡啶甲酸n-羟基琥珀酰亚胺酯，接着用2-吗啉乙磺酸水溶液清洗，得到含肼基丝胶蛋白的溶液。
6、本发明优选的，所述醛基聚己内酯的分子量为3000～15000。
7、本发明优选的，所述醛基聚己内酯由苯甲醇、异辛酸亚锡和ε-己内酯为原料反应制得羟基聚己内酯，然后加入醛基基团引入反应液中反应得到醛基聚己内酯；
8、所述醛基基团引入反应液由对醛基苯甲酸溶解于二氯甲烷中，冰上预冷，加入等物质量的n,n-二环己基碳二亚胺，在搅拌下滴加溶于二氯甲烷的4-二甲氨基吡啶。
9、本发明优选的，所述苯甲醇与ε-己内酯的物质的量之比为1：20～100，所述异辛酸亚锡的物质的量为ε-己内酯的物质的量的0.01％～0.1％；所述4-二甲氨基吡啶与对醛基苯甲酸的物质的量之比为1：1～8。
10、本发明优选的，所述偶联反应是将肼基丝胶蛋白与醛基聚己内酯的物质的量之比为1：0.5～2在无水n,n-二甲基甲酰胺下反应10～24h。
11、2、利用所述制备方法制得的丝胶蛋白-聚己内酯两亲性胶束。
12、3、丝胶蛋白-聚己内酯两亲性胶束作为载药系统制备抑制结肠癌的药物中的应用。
13、本发明优选的，所述抑制结肠癌的药物为常春藤皂苷、罗汉果皂苷或短葶山麦冬皂苷c。
14、本发明的有益效果在于：本发明提供了丝胶蛋白-聚己内酯两亲性胶束的制备方法，制备胶束的丝胶蛋白可从蚕茧中提取，也可由缫丝工业的废水中提取，来源广泛，成本低廉，将提取的丝胶蛋白制备胶束具有反应条件温和、操作简便、产率较高的特点。在药物输送方面，丝胶蛋白-聚己内酯胶束可用作药物的载体和释放系统，丝胶蛋白可以提供生物相容性和生物可降解性，而聚己内酯可以调节胶束的稳定性和药物释放速率。这种胶束结构载药量高，并通过调节胶束的性质实现控制释放，从而提高药物的治疗效果并进一步减少副作用。丝胶蛋白表面丰富的可修饰位点也为胶束的主动靶向提供可能。因此本发明在可持续发展方面具有一定意义。
15、进一步，本发明使用的小分子药物为药食同源的中草药中的活性成分，对正常细胞的毒性较低。
技术特征：
1.丝胶蛋白-聚己内酯两亲性胶束的制备方法，其特征在于：将丝胶蛋白用胺反应试剂修饰使丝胶蛋白上形成肼基连接物，然后与醛基聚己内酯进行偶联反应得到。
2.根据权利要求1所述丝胶蛋白-聚己内酯两亲性胶束的制备方法，其特征在于：所述丝胶蛋白用na2co3水煮法提取。
3.根据权利要求1所述丝胶蛋白-聚己内酯两亲性胶束的制备方法，其特征在于：丝胶蛋白上形成肼基连接物的方法是将提取的丝胶蛋白用磷酸钠缓冲液配置成浓度为10～100μmol/l的丝胶蛋白溶液，然后与浓度为1～10mmol/l对-丙腙基吡啶甲酸n-羟基琥珀酰亚胺酯的n,n-二甲基甲酰胺反应，反应后离心去除未反应的对-丙腙基吡啶甲酸n-羟基琥珀酰亚胺酯，接着用2-吗啉乙磺酸水溶液清洗，得到含肼基丝胶蛋白的溶液。
4.根据权利要求1所述丝胶蛋白-聚己内酯两亲性胶束的制备方法，其特征在于：所述醛基聚己内酯的分子量为3000～15000。
5.根据权利要求4所述丝胶蛋白-聚己内酯两亲性胶束的制备方法，其特征在于：所述醛基聚己内酯由苯甲醇、异辛酸亚锡和ε-己内酯为原料反应制得羟基聚己内酯，然后加入醛基基团引入反应液中反应得到醛基聚己内酯；
6.根据权利要求4所述丝胶蛋白-聚己内酯两亲性胶束的制备方法，其特征在于：所述苯甲醇与ε-己内酯的物质的量之比为1：20～100，所述异辛酸亚锡的物质的量为ε-己内酯的物质的量的0.01％～0.1％；所述4-二甲氨基吡啶与对醛基苯甲酸的物质的量之比为1：1～8。
7.根据权利要求1所述丝胶蛋白-聚己内酯两亲性胶束的制备方法，其特征在于：所述偶联反应是将肼基丝胶蛋白与醛基聚己内酯的物质的量之比为1：0.5～2在无水n,n-二甲基甲酰胺下反应10～24h。
8.利用权利要求1～7任一项所述制备方法制得的丝胶蛋白-聚己内酯两亲性胶束。
9.丝胶蛋白-聚己内酯两亲性胶束作为载药系统制备抑制结肠癌的药物中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述抑制结肠癌的药物为常春藤皂苷、罗汉果皂苷或短葶山麦冬皂苷c。
技术总结
本发明公开了丝胶蛋白‑聚己内酯两亲性胶束的制备方法及其用途，具体方法是将丝胶蛋白用胺反应试剂修饰使丝胶蛋白上形成肼基连接物，然后与醛基聚己内酯进行偶联反应得到，得到的两亲性胶束能够装载难溶性抗癌药物，具有pH响应释放的能力，从而实现长效药物治疗和减少毒性的效果；制得的丝胶蛋白‑聚己内酯两亲性胶束粒径(68.2nm)小、包封率(96.7％)和载药量(11.5％)高。
技术研发人员：魏兆军,冯靖宇,倪志婧,章建国,胡飞
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23