[發明專利]一種pH和乏氧雙重響應的納米載體及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011245349.3
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112315910B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 史林啟;蘇林竹;劉勇;黃帆;劉陽;馬如江;安英麗
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: A61K9/107
• 分類號: A61K9/107;A61K47/34;A61K47/22;A61K45/00;A61K31/5383;A61P31/04
• 代理公司: 天津耀達律師事務所 12223
• 代理人: 張耀

一種pH和乏氧雙重響應的納米載體及其制備方法和應用。所述納米載體膠束為PAE?g?MN，該方法的構建基于復合膠束中具有pH響應性的PAE鏈段和具有乏氧響應性的MN，PAE鏈段(pH響應性)在pH6時發生質子化，使膠束帶正電性，可與帶負電荷的細菌相互作用。在乏氧條件下，側鏈MN上的硝基被還原為氨基，在酸性條件下質子化，使膠束帶更多的正電荷，從而使膠束進一步向生物被膜深處滲透。同時釋放出負載在核內的抗生素，進而殺滅生物被膜中的細菌。本發明的制備方法簡單，無毒，成本低，利用pH和乏氧的雙重響應性使膠束可以滲透進生物被膜的深處，對生物被膜中的細菌有很好的殺滅效果，具有很好的應用前景。

技術領域

本發明屬于納米生物醫藥材料領域，利用聚合物膠束的pH和乏氧雙重響應，在細菌生物被膜的酸性和乏氧微環境下，可與生物被膜相互作用并逐漸滲透到生物被膜內部，開發了一種簡單制備的抗生素納米載體，于遞送抗生素進入細菌生物被膜內部并釋放，并殺死其中的細菌。

背景技術

超過60％的人類細菌感染是由生物膜引起的，例如頑固性感染和慢性感染。與生物被膜相關的細菌感染日益導致死亡率上升。生物被膜是在生物或非生物表面上由自我產生的細胞外聚合物質(EPS)基質形成的微生物群落，由多糖，蛋白質，糖蛋白和核酸組成的物質。生物被膜的保護性EPS可以作為有效的物理和代謝屏障，通過限制抗生素的滲透而導致較高的抗生素抗性，這在很大程度上削弱了常規抗生素對生物被膜中細菌的殺滅效果。因此，能克服生物被膜中物理障礙并將抗生素遞送進細菌生物膜中的新策略亟待出現。

細菌的生物被膜具有穩定的梯度，例如pH梯度、氧氣梯度、營養物梯度等，這些梯度組成了特定的生物被膜微環境。乏氧是生物膜的典型特征，其原因是生物膜中細菌的外部供氧量和內部氧消耗之間的破壞性平衡。因此，利用生物被膜中的微環境將抗生物遞送進去可能是克服生物膜治療中抗生素耐藥性的有效方法。然而，如何利用其乏氧梯度來遞送抗生素的報道尚未見報道。

發明內容

本發明的目的是將利用生物被膜中微環境，提供一種具有pH和乏氧雙重響應的聚合物膠束載體，用于遞送抗生素進人生物被膜內部并殺死其中的細菌。

本發明的技術方案：

一種pH和乏氧雙重響應的納米載體，所述納米載體膠束為PAE-g-MN，該載體具有pH和乏氧雙重響應，PAE鏈段(pH響應性)在pH6時發生質子化，使膠束帶正電性，可與帶負電荷的細菌相互作用。在乏氧條件下，側鏈MN上的硝基被還原為氨基，在酸性條件下質子化，使膠束帶更多的正電荷，從而使膠束進一步向生物被膜內部滲透。

一種pH和乏氧雙重響應的納米載體的制備方法，步驟如下：

1)親水性聚β-氨酯(PAE)的合成

6-氨基己酸和二乙二醇二丙烯酸酯以1:1.1的比例溶解在適量的重蒸DMF中，在80℃條件下反應3天。然后在蒸餾水中透析兩天，凍干得到親水性的PAE。2)兩親性聚β-氨酯-g-甲硝唑(PAE-g-MN)的合成

將PAE溶于DMF中，向溶液中加入適量EDC·HCl和NHS。將混合物在0℃下攪拌4小時，然后加入適量甲硝唑(MN)，然后加入適量三乙胺(TEA)。將反應混合物升溫至環境溫度，反應24小時然后在蒸餾水中透析兩天，凍干得到兩親性的PAE-g-MN。

3)聚合物膠束納米載體的制備

將合成的PAE-g-MN溶解在DMSO中。在超聲狀態下將聚合物溶液逐滴滴到pH～6酸性水中，十分鐘后，將膠束溶液轉移至截留分子量為3500的透析袋中透析3天。膠束在使用前通過超濾濃縮定容。

4)負載抗生素的納米載體的制備

將合成的PAE-g-MN和抗生素以5:1的質量比溶解在DMSO中。在超聲狀態下將聚合物溶液逐滴滴到pH～6酸性水中，十分鐘后，將膠束溶液轉移至截留分子量為3500的透析袋中透析3天。膠束在使用前通過超濾濃縮定容。