CN119818706B - 一种放射性冷冻微针及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种放射性冷冻微针及其制备方法与应用，制备方法包括如下步骤：将水相和油相混合，通过反相乳液法得到微球后紫外固化；将固化后的微球投入金属核素溶液中，震荡处理、分离得到放射性标记微球；将放射性标记微球投入药物溶液中，震荡处理、分离得到标记核素的载药微球；将标记核素的载药微球与聚乙烯醇溶液混合后，倒入微针模具，冷冻后得到放射性冷冻微针。本发明以乙烯膦酸作为膦酸基团原料制备富含膦酸微球，核素标记速率快、稳定性高，原料易得，制备方法简单，成本低；构建放射性冰针，给药后微针模具融化，对皮肤疾病进行精准、高效、低毒、均匀分散的治疗，提高患者在治疗过程的舒适度和依从性。

Description

一种放射性冷冻微针及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及生物医药领域，具体涉及一种放射性冷冻微针及其制备方法与应用。

背景技术

治疗性放射药物因其良好的组织穿透性、不受耐药性限制，以及可开展诊疗一体化等优势，已被广泛的应用于临床。根据给药方式的不同，可将治疗性放射药物分为：经介入类、经静脉给药类和经皮肤给药类三类。经介入给药类治疗性放射药物主要包括：⁹⁰Y放射栓塞微球和¹²⁵I粒子；其中，⁹⁰Y微球被用于通过介入手段栓塞至肿瘤供血动脉血管，通过衰变产生的射线近距离杀伤肿瘤细胞，适用于肝癌与肠癌肝转移的治疗；¹²⁵I粒子则被用于介入植入肿瘤组织，实现肿瘤治疗的目的，适用于前列腺癌、肺癌、胰腺癌等实体肿瘤的治疗。经静脉给药类放射性药物，主要适用于全身性或多发性病灶的治疗，包括需要组织特异性摄取或具有特殊滞留行为的Na¹³¹I(适用于甲状腺癌与甲亢)和²²³RaCl₂(适用于前列腺癌骨转移)，以及具有特异性靶向性的¹⁷⁷Lu-DOTATATE(适用于神经内分泌瘤)和¹⁷⁷Lu-PSMA(适用于前列腺癌)等。经皮肤给药类放射性药物主要是³²P敷贴(主要适用于瘢痕疙瘩、银屑病、神经性皮炎和皮肤血管瘤等皮肤疾病)。以上三种类型的治疗性放射药物通过不同的给药途径实现靶向治疗，在肿瘤等疾病的治疗中展现出优异的疗效。然而现有的治疗性放射药物各有自己的适应症，因此，通过新型治疗性放射性药物解锁新的给药方式，拓宽放射性药物治疗适应症，对放射性药物的发展具有重要的意义。

微针是作为一种新型的透皮给药技术，通过微针阵列，可快速、简便、高效的将治疗药物透过角质层递送至真皮层，且具有无痛感、副作用低等优势，故被广泛的应用于皮肤疾病的治疗研究。此外，矩阵式微针集群是治疗性放射性核素最理想的递送载体，其可通过模具的设计，匹配相应核素的射程，高效且均匀的将放射性核素递送至黑色素瘤、瘢痕疙瘩、银屑病和神经性皮炎等皮肤病患部位。相比于传统的³²P敷贴，装载核素的放射性冷冻微针具有以下优点：1.具有更高的核素利用率，可在实现疗效的情况下，减少放射性核素的使用，进而减少放射性核素引起的毒副作用；2.通过高效的透皮药物递送，可联合化疗药物，实现有效的协同治疗。

然而，需要注意的是，构建放射性冷冻微针需要解决放射性核素的稳定标记，以消除核素扩散而引起的正常组织的毒性，同时需要提高核素的标记速率，以提高产品的生产效率。因此，研究开发一种核素标记速率高、标记稳定性高的放射性冷冻微针具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种放射性冷冻微针及其制备方法与应用，以乙烯膦酸为膦酸基团原料，配合丙烯酸、N,N'亚甲基双丙烯酰胺、光引发剂作为水相，与油相混合得到微球并固化，将固化后的微球标记核素、装载药物后制备冷冻微针，该放射性冷冻微针可融合微球与冷冻微针的优点：核素标记速率快、标记稳定性高、核素利用率高；给药后微针针体与基座融化，提高患者在治疗过程的舒适度和依从性；同时，制备方法简单，原料易得、成本低，适用与皮肤肿瘤等疾病的治疗。

为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种放射性冷冻微针的制备方法，包括如下步骤：

S1、将水相和油相混合，通过反相乳液法得到微球后紫外固化；

所述水相包括乙烯膦酸、丙烯酸、N,N'亚甲基双丙烯酰胺、光引发剂和溶剂；

S2、将所述紫外固化后的微球投入金属核素溶液中，震荡处理后，分离得到放射性微球；

S3、将所述放射性微球投入药物溶液中，震荡处理后，分离得到标记核素的载药微球；

S4、将所述标记核素的载药微球与聚乙烯醇溶液混合后，倒入微针模具中，抽真空处理后冷冻，得到所述放射性冷冻微针。

本发明以乙烯膦酸为膦酸基团原料，配合丙烯酸、N,N'亚甲基双丙烯酰胺、光引发剂作为水相，与油相混合通过反相乳液法经自由基氧化聚合制备得到富含膦酸的凝胶微球并固化，将固化后的微球通过膦酸基团对金属核素的强效螯合作用，将金属核素稳定的标记在微球上，微球具有丰富的三维孔隙结构，为化疗药物的装载提供空间，加载药物后制备微针。采用乙烯膦酸作为膦酸基团原料，核素标记速率快、标记稳定性高、核素利用率高，同时原料易得、无需自行合成，制备方法简单，成本低。构建放射性冰针，给药后微针模具融化，对皮肤疾病进行精准、有效、低度、均匀分散的治疗，提高患者在治疗过程的舒适度和依从性。

进一步的，S1中，按重量份计，所述水相包括1500-4000份丙烯酸、500-2500份乙烯膦酸、200-400份N,N'亚甲基双丙烯酰胺、50-100份光引发剂、12000-13000份二甲基亚砜(DMSO)和8000-9000份水。

进一步的，S1中，按重量份计，所述油相包括100000份硅油和500-4000份司盘80。

进一步的，S1中，所述水相和油相的体积比为1：(3-10)。

进一步的，S1中，所述紫外固化紫外强度为30-200mw/cm²，时间为100-600s。

进一步的，S2中，所述金属核素为¹⁷⁷Lu、⁸⁹Sr、⁹⁰Y、¹⁶⁶Ho、¹⁸⁸Re、^99mTc、⁶⁸Ga、²²⁵Ac或⁶⁴Cu。

进一步的，S2中，所述金属核素溶液的溶剂为pH为4-6的醋酸钠水溶液、醋酸钾水溶液或盐酸水溶液。

进一步的，S3中，所述药物为瓦迪梅赞(DMXAA)、阿霉素、伊立替康、表柔比星、吡柔比星、三氧化二砷、吉西他滨、博来霉素、奥沙利铂、索拉非尼、仑伐替尼、姜黄素、槲皮素、黄连素、丹参酮、黄芪素、淫羊藿素中的一种或几种。

进一步的，S3中，所述药物溶液的溶剂为水。

进一步的，S4中，所述冷冻的温度为-20℃～-80℃。

进一步的，S4中，所述抽真空处理至真空度＜133Pa。

进一步的，S4中，所述聚乙烯醇溶液的浓度为2-5wt％，聚乙烯醇的分子量为89000-98000，聚乙烯醇溶液的溶剂为水。

进一步的，S4中，所述微针模具的材质为聚二甲基硅氧烷。

本发明第二方面提供第一方面所述的制备方法制备获得放射性冷冻微针。

本发明第三方面提供第二方面所述的放射性冷冻微针在治疗皮肤肿瘤疾病的产品中的应用。

本发明的有益效果：

本发明以乙烯膦酸为膦酸基团原料，配合丙烯酸、N,N'亚甲基双丙烯酰胺、光引发剂作为水相，与油相混合通过反相乳液法经自由基氧化聚合制备得到富含膦酸的凝胶微球并固化，将固化后的微球通过膦酸基团对金属核素的强效螯合作用，将金属核素稳定的标记在微球上，微球具有丰富的三维孔隙结构，为化疗药物的装载提供空间，加载药物后制备微针。

本发明采用乙烯膦酸作为膦酸基团原料，核素标记速率快、标记稳定性高、核素利用率高，同时原料易得、无需自行合成，制备方法简单，成本低。

本发明构建放射性冰针，给药后微针模具融化，对皮肤疾病进行精准、有效、低度、均匀分散的治疗，提高患者在治疗过程的舒适度和依从性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1中A和B分别是实施例1的凝胶微球在不同时间、不同温度标记¹⁷⁷Lu核素的标记率，C为γ计数仪分析凝胶微球标记¹⁷⁷Lu核素后，在生理盐水、磷酸盐缓冲液(PBS)与胎牛血清溶液(FBS)中的核素标记稳定性；

图2中A和B分别是对比例1的凝胶微球在不同时间、不同温度标记¹⁷⁷Lu核素的标记率；

图3中A和B分别为实施例3中装载瓦迪梅赞的凝胶微球药物装载率及释放速率曲线；

图4中A、B和C分别为实施例1微球光学显微镜照片、粒径统计以及扫描电子显微镜照片；D和E分别实施例3中载非放射性¹⁷⁷Lu微球和装载非放射性¹⁷⁷Lu以及瓦迪梅赞微球照片；

图5中A和B分别为实施例4所得微针照片和光学显微镜放大照片；C、D、E分别为实施例4所得微针扫描电子显微镜照片；

图6中A、B、C分别为对照组(NC)、微球微针载核素组、微球微针载核素载药组治疗14天的肿瘤体积变化图；D为治疗14天过程中三组总的肿瘤体积变化；E为治疗14天过程中各组小鼠体重变化。

具体实施方式

下面将结合本发明具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供了一种放射性冷冻微针的制备方法，包括如下步骤：

S1、将水相和油相混合，通过反相乳液法得到膦酸微球后紫外固化；

所述水相包括乙烯膦酸、丙烯酸、N,N'亚甲基双丙烯酰胺、光引发剂和溶剂；

S2、将所述紫外固化后的微球投入金属核素溶液中，震荡处理后，分离得到放射性标记微球；

S3、将所述放射性标记微球投入药物溶液中，震荡处理后，分离得到标记核素的载药微球；

S4、将所述标记核素的载药微球与聚乙烯醇溶液混合后，倒入微针模具中，抽真空处理后冷冻，得到所述放射性冷冻微针。

该实施例以乙烯膦酸为膦酸基团原料，配合丙烯酸、N,N'亚甲基双丙烯酰胺、光引发剂作为水相，与油相混合通过反相乳液法经自由基氧化聚合制备得到富含膦酸的凝胶微球并固化，将固化后的微球通过膦酸基团对金属核素的强效螯合作用，将金属核素稳定的标记在微球上，微球具有丰富的三维孔隙结构，为化疗药物的装载提供空间，加载药物后制备微针。采用乙烯膦酸作为膦酸基团原料，核素标记速率快、标记稳定性高、核素利用率高，同时原料易得、无需自行合成，制备方法简单，成本低。构建放射性冰针，给药后微针模具融化，对皮肤疾病进行精准、有效、低度、均匀分散的治疗，提高患者在治疗过程的舒适度和依从性。

作为一种实施方式，S1中，按重量份计，所述水相包括1500-4000份丙烯酸、500-2500份乙烯膦酸、200-400份N,N'亚甲基双丙烯酰胺、50-100份光引发剂、12000-13000份二甲基亚砜和8000-9000份水；按重量份计，所述油相包括100000份硅油和500-4000份司盘80；所述水相和油相的体积比为1：(3-10)；所述紫外固化紫外强度为30-200mw/cm²，时间为100-600s。

作为一种实施方式，S2中，所述金属核素为¹⁷⁷Lu、⁸⁹Sr、⁹⁰Y、¹⁶⁶Ho、¹⁸⁸Re、^99mTc、⁶⁸Ga、²²⁵Ac或⁶⁴Cu；所述金属核素溶液的溶剂为pH为4-5的醋酸钠水溶液、醋酸钾水溶液或盐酸水溶液。

作为一种实施方式，S3中，所述药物为瓦迪梅赞(DMXAA)、阿霉素、伊立替康、表柔比星、吡柔比星、三氧化二砷、吉西他滨、博来霉素、奥沙利铂、索拉非尼、仑伐替尼、姜黄素、槲皮素、黄连素、丹参酮、黄芪素、淫羊藿素中的一种或几种；所述药物溶液的溶剂为水。

作为一种实施方式，S4中，所述冷冻的温度为-20℃～-80℃；所述抽真空处理至真空度＜133Pa；所述聚乙烯醇溶液的浓度为2-5wt％，聚乙烯醇的分子量为89000-98000，聚乙烯醇溶液的溶剂为水。

另一实施例提供上述实施例所述的制备方法制备获得放射性冷冻微针。

另一实施例提供上述实施例所述的放射性冷冻微针在治疗皮肤肿瘤疾病的产品中的应用。

实施例1

本实施例涉及一种富含膦酸基团微球的制备方法，包括如下步骤：称取2500mg乙烯膦酸、1500mg丙烯酸、400mg N-N亚甲基双丙烯酰胺、50mg光引发剂溶于20mL溶剂中(其中DMSO为12mL,水为4mL)中，作为水相；以100mL硅油和司盘80作为油相，司盘80的质量浓度为0.5wt％；将油相充分混合均匀后，在搅拌过程中加入水相，通过反相乳液法和微流控获得微球；紫外固化(紫外强度100mw/cm²，固化时间100s)，3000rpm离心3min收集微球；用1％SDS(十二烷基硫酸钠)和去离子水反复清洗，并收集固化的微球，得到富含膦酸基团微球。

对比例1

本对比例涉及一种富含膦酸基团微球的制备方法，以丙烯酰胺双膦酸酯单体为膦酸基团，制备方法包括如下步骤：

将800mg帕米膦酸二钠和200mg N-丙烯酰氧基琥珀酰亚胺一起溶解在去离子水中；用氢氧化钠将反应溶液调至pH为9，室温搅拌72h；反应结束后，将最终产物溶液滴入无水乙醇中，得到沉淀产物，收集沉淀产物，用乙醇洗涤三次，沉淀物在真空烘箱中干燥2天，得到丙烯酰胺双膦酸酯单体。

称取400mg制备得到的丙烯酰胺双膦酸酯单体、1600mg丙烯酰胺、200mg N,N'亚甲基双丙烯酰胺、80mg光引发剂溶于10mL水中，作为内相；以矿物油和8wt％司盘80作为外相；两相分别注入注射器，通过注射泵调节注射器不同微通道内液体的流速；泵启动后，内相和外相分别注入微流控装置，通过反相乳液法和微流控获得微球，紫外固化、清洗并收集固化的微球，得到富含双膦酸基团微球。

实施例2

本实施例涉及实施例1和对比例1制备的富含膦酸基团微球的核素标记，包括如下步骤：分别取100μL制备得到的富含膦酸基团微球，加入含有100μCi¹⁷⁷Lu的500μL醋酸钠缓充液(pH＝5.6)中；分组标记：部分在37℃，800rpm条件下分别震荡1min、5min、15min、30min；部分分别在25℃、50℃、75℃，800rpm条件下分别震荡30min，标记结束后用去离子水清洗3次以除去游离¹⁷⁷Lu。通过放射性活度计测量沉淀和总的放射性活度来计算标记率。

标记率＝沉淀放射性活度/总放射性活度*100％。

室温环境下，将标记核素的实施例1制备的富含膦酸基团微球分别静置于1mL的PBS、10％FBS和生理盐水中，各三组重复样。每间隔一定时间使用γ放射计数仪测上清放射性计数和沉淀放射性计数。

标记稳定性＝(沉淀放射性计数-上清放射性计数)/(沉淀放射性计数+上清放射性计数)*100％。

图1中A和B分为实施例1的凝胶微球标记¹⁷⁷Lu核素不同时间，不同温度的标记率；C为γ计数仪分析凝胶微球标记¹⁷⁷Lu核素后，在生理盐水、磷酸盐缓冲液(PBS)与胎牛血清溶液(FBS)中的核素标记稳定性，可见证明核素可以快速与实施例1的微球结合，1min的标记率高达90％以上，并在不同温度、不同溶液中保持稳定。

图2中A和B分为对比例1的凝胶微球标记¹⁷⁷Lu核素不同时间，不同温度的标记率，可见，核素与对比例1的微球结合速率明显降低，1min的核素标记率仅51.3％，实施例1采用乙烯膦酸为膦酸基团原料可大大降低核素标记时间。

实施例3

本实施例涉及实施例1制备的富含膦酸基团微球的核素标记、药物装载和微针制备，包括如下步骤：取实施例1制备的100μL微球，分别加入500μL、1000μL、1500μL、2000μL含非放射性镥的醋酸钠溶液(pH＝5.6；镥含量＝40pmol/mL)；在37℃，800rpm条件下，振荡30min；标记后，3000rpm离心3min，去除上清；加入1mL瓦迪梅赞水溶液(1mg/mL)，同样条件下振荡；每隔5min，取10μL上清，测紫外吸光度，计算药物的装载率。

药物装载率＝微球装载药物的质量/投入药物的总质量*100％；

取100μL载瓦迪梅赞的微球放置于1mL PBS缓冲液(pH＝7.4)中，并置于恒温振荡器(37℃；150rpm)中，每隔一段时间取10μL上清，加入1.9mLPBS稀释后，测紫外吸光度。使用紫外分光光度计测试不同时间点收集样品在350nm处吸光度，并通过以下公式计算药物释放率。

药物释放率＝药物释放质量/微球所载药物总质量×100％。

图3中A和B分别为装载瓦迪梅赞的凝胶微球药物装载率及释放速率曲线，可见药物在微球上稳定装载并成功释放。

图4中A、B和C分别为实施例1微球光学显微镜照片、粒径统计以及扫描电子显微镜照片；图4中D和E分别实施例3中载非放射性¹⁷⁷Lu微球和装载非放射性¹⁷⁷Lu以及瓦迪梅赞微球照片。可见，微球的大小保持在20-50μm，呈多孔结构，可见微球成功装载核素与药物。

实施例4

本实施例涉及实施例1制备的富含膦酸基团微球的核素标记和微针制备，包括如下步骤：取实施例1制备的100μL微球，加入300μCi¹⁷⁷Lu的500μL醋酸钠缓充液(pH＝5.6)中；在37℃，800rpm条件下，振荡5min；标记后，3000rpm离心3min，去除上清；将上述标记核素的微球与2wt％聚乙烯醇溶液混合后，倒入微针模具中，抽真空处理后-80℃冷冻，得到载核素微球微针。

实施例5

本实施例涉及实施例1制备的富含膦酸基团微球的核素标记、药物装载和微针制备，包括如下步骤：取实施例1制备的100μL微球，加入300μCi¹⁷⁷Lu的500μL醋酸钠缓充液(pH＝5.6)中；在37℃，800rpm条件下，振荡5min；标记后，3000rpm离心3min，去除上清；加入1mL瓦迪梅赞水溶液(1mg/mL)，同样条件下振荡30min后，3000rpm离心3min，去除上清；将所述标记核素的载药微球与2％聚乙烯醇溶液混合后，倒入微针模具中，抽真空处理后冷冻，得到载药载核素微球微针。

图5中A和B分别为实施例4所得微针照片和光学显微镜放大照片；图5中C、D、E分别为实施例4所得微针扫描电子显微镜照片，可见微球微针的成功制备，且微针表面呈多孔形态。

应用例1

将50μL浓度为2*10⁷个/mL的B16F10细胞荷在雄性C57BL/6小鼠右后腿处，待肿瘤大小约为50-100mm³时，将小鼠按五只一组随机分为3组：对照组(NC)、微球微针载核素组(实施例4)、微球微针载核素载药组(实施例5)，并分别将实施例4-5所得微针刺入肿瘤部位，治疗后每天检测小鼠体重和肿瘤体积，监测14天。

图6为富含膦酸基团微球微针对黑色素瘤的治疗效果，其中图6中A、B、C分别为对照组(NC)、微球微针载核素组、微球微针载核素载药组治疗14天的肿瘤体积变化；图6中D为治疗14天过程中三组总的肿瘤体积变化；图6中E为治疗14天过程中各组小鼠体重变化。可见，富含膦酸基团微球微针可以在不损伤小鼠健康的前提下明显抑制小鼠黑色素瘤的生长，尤其微球微针载核素载药组具有更优的效果，具有良好的治疗黑色素瘤的效果。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种放射性冷冻微针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将水相和油相混合，通过反相乳液法得到微球后紫外固化；

按重量份计，所述水相包括1500-4000份丙烯酸、500-2500份乙烯膦酸、200-400份N,N'亚甲基双丙烯酰胺、50-100份光引发剂、12000-13000份二甲基亚砜和8000-9000份水；

按重量份计，所述油相包括100000份硅油和500-4000份司盘80；

S2、将所述紫外固化后的微球投入金属放射性核素溶液中，震荡处理后，分离得到放射性微球；

S3、将所述放射性微球投入药物溶液中，震荡处理后，分离得到放射性载药微球；

S4、将所述放射性载药微球与聚乙烯醇溶液混合后，倒入微针模具中，抽真空处理后冷冻，得到所述放射性冷冻微针。

2.如权利要求1所述的放射性冷冻微针的制备方法，其特征在于，S1中，所述水相和油相的体积比为1：（3-10）。

3.如权利要求1所述的放射性冷冻微针的制备方法，其特征在于，S1中，所述紫外固化紫外强度为30-200 mw/cm²，时间为100-600s。

4.如权利要求1所述的放射性冷冻微针的制备方法，其特征在于，S2中，所述金属放射性核素为¹⁷⁷Lu、⁸⁹Sr、⁹⁰Y、¹⁶⁶Ho、¹⁸⁸Re、^99mTc、⁶⁸Ga、²²⁵Ac或⁶⁴Cu。

5.如权利要求1所述的放射性冷冻微针的制备方法，其特征在于，S3中，所述药物为瓦迪梅赞、阿霉素、伊立替康、表柔比星、吡柔比星、三氧化二砷、吉西他滨、博来霉素、奥沙利铂、索拉非尼、仑伐替尼、姜黄素、槲皮素、黄连素、丹参酮、黄芪素、淫羊藿素中的一种或几种。

6.如权利要求1所述的放射性冷冻微针的制备方法，其特征在于，S4中，所述冷冻的温度为-20℃ ~ -80℃。

7.一种权利要求1-6任一项所述的制备方法制备获得放射性冷冻微针。

8.一种权利要求7所述的放射性冷冻微针在制备治疗皮肤肿瘤的产品中的应用。