內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯衍生物及其制備方法與在腫瘤診療中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯衍生物及其制備方法與在腫瘤診療中的 應(yīng)用，屬于放射性診療一體化試劑的制備及應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來癌癥的發(fā)病率和死亡率均呈上升趨勢，已成為僅次于心血管類疾病的人類 健康第二大殺手，嚴(yán)重地威脅著人類生命和經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展。到目前為止，尚沒有有效地腫 瘤診斷與治療試劑，尋找新型有效的癌癥的診治療方法尤為迫切。在腫瘤的診斷方面，放 射性成像技術(shù)（PET，SPECT)以其高度的靈敏性以及較強(qiáng)的組織穿透能力（Y射線）受到人 們的廣泛重視，同時，應(yīng)用放射性同位素衰變所產(chǎn)生的a射線、0射線對腫瘤進(jìn)行殺傷的 放療方法也得到了廣泛的探索。衰變過程中同時放射a射線射線）和 Y射線的放射 性同位素是一種集腫瘤的診斷與治療于一體的理想材料。放射性同位素Lu-177、Ho-166、 Gd-157、Sm-153既可以產(chǎn)生Y射線又可以產(chǎn)生P射線，其Y射線能量較低，對生物體的 損傷比較小，可以用作Y射線示蹤與成像試劑，而且P射線能量適中，可以用作腫瘤的放 射性治療試劑。并且，他們的半衰期合理，既能滿足材料制備純化所需的時間，又屬于較短 半衰期的范疇，便于放射性廢料的處理，因此在醫(yī)學(xué)應(yīng)用和研究領(lǐng)域具有廣闊的前景。到目 前為止，已經(jīng)開發(fā)出一系列能夠絡(luò)合 mLu3+、166H〇3+、 157Gd3+、153Sm3+的有機(jī)配合物藥物，在腫瘤 的診療方面取得了良好的效果。然而，由于有機(jī)配合物在生理條件下存在一定的不穩(wěn)定性， 尤其是在放射性核素衰變時更容易解離，使 177Lu3+、166H〇3+、 157Gd3+、153Sm3+裸離子游離到體內(nèi)， 可能造成嚴(yán)重的后果，因此設(shè)計更加安全可靠的放射性同位素載體有著非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯衍生物及其制備方法與在腫瘤 診療中的應(yīng)用，本發(fā)明利用靶向性生物分子（PEG)對內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯進(jìn)行水溶性修 飾，得到了具有高腫瘤靶向性的集腫瘤診斷與放射性治療于一體的試劑。
[0004] 本發(fā)明首先提供了內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯衍生物的制備方法，包括如下步驟：
[0005] (1)內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯依次經(jīng)加成反應(yīng)和水解反應(yīng)得到表面帶有羧基、羥基 或氨基的內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯衍生化分子；
[0006] (2)所述內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯衍生化分子與端基為氨基、羥基或羧基的聚乙二 醇進(jìn)行反應(yīng)，即得所述內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯衍生物；
[0007] 所述內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯衍生化分子與所述聚乙二醇之間發(fā)生如下1)_4)中任 一種反應(yīng)：
[0008] 1)表面帶有氨基的所述內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯衍生化分子與端基為羧基的所述 聚乙二醇發(fā)生酰胺化反應(yīng)；
[0009] 2)表面帶有羥基的所述內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯衍生化分子與端基為羧基的所述 聚乙二醇發(fā)生酯化反應(yīng)；
[0010] 3)表面帶有羧基的所述內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯衍生化分子與端基為氨基的所述 聚乙二醇發(fā)生酰胺化反應(yīng)；
[0011] 4)表面帶有羧基的所述內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯衍生化分子與端基為羥基的所述 聚乙二醇發(fā)生酯化反應(yīng)。
[0012] 上述的制備方法中，所述內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯的內(nèi)核具體可為放射性金屬原子 團(tuán)簇或金屬原子；
[0013] 所述放射性金屬原子團(tuán)簇具體可為mLuxLu (3_x)N、166H〇xH〇 (3_x)N、157GdxGd (3_X)N或 153SmxSm (3-x)N, I ^x^ 3 ；
[0014] 所述金屬原子具體可為mLu、166Ho、 157Gd或153Sm ;
[0015] 殼層可為C8?；駽82。
[0016] 上述的制備方法中，步驟（1)中，所述加成反應(yīng)具體可為富勒烯Proto反應(yīng)（[2+3] 環(huán)加成反應(yīng)）或bingel反應(yīng)；
[0017]所述富勒烯proto反應(yīng)指的是：氨基酸與醛反應(yīng)經(jīng)脫羧和失水而制得亞胺葉立 德，通過1，3-偶極環(huán)加成而與富勒烯碳籠形成五元環(huán)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
[0018] 所述Bingel反應(yīng)指的是：富勒烯與溴代丙二酸酯在堿(如氫化鈉、DBU)存在下加 成為單一的6-6閉環(huán)產(chǎn)物的反應(yīng)。
[0019] 上述的制備方法中，步驟（1)中，所述加成反應(yīng)需要在無水無氧的條件下進(jìn)行；
[0020] 所述水解反應(yīng)具體可在濃鹽酸和冰醋酸存在的條件下進(jìn)行，所述濃鹽酸的加入量 可為：每mL反應(yīng)體系中加入0. 1~0. 2mL所述濃鹽酸，如加入0. 15mL濃鹽酸；
[0021] 所述冰醋酸的加入量可為：每mL反應(yīng)體系中加入0. 3~0. 6mL所述冰醋酸，如加 入0. 4mL冰醋酸；
[0022] 所述反應(yīng)體系為所述內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯的加成產(chǎn)物與所述水解反應(yīng)的溶劑 的總和；
[0023] 所述水解反應(yīng)的溫度可為110~120°C，時間可為30~40小時，具體可在120°C 的條件下反應(yīng)36小時。
[0024] 上述的制備方法中，步驟（1)中，所述內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯與式I所示甲基腙進(jìn) 行bingel反應(yīng)；
[0025]
[0026] 式I中，Ts表示對甲苯磺?；?。
[0027] 上述的制備方法中，步驟（2)中，所述內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯衍生化分子與端基為 氨基的聚乙二醇進(jìn)行酰胺化反應(yīng)，如單氨基PEG5000。
[0028] 上述的制備方法中，步驟（2)中，所述內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯衍生化分子與所述端 基為氨基、羥基或羧基的聚乙二醇的摩爾比可為1 :10~30,如1 :20 ;
[0029] 所述反應(yīng)的時間可為24~48小時，反應(yīng)溫度可為100~120°C，具體可在120°C 下反應(yīng)24小時。
[0030] 本發(fā)明方法還包括對所述內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯衍生物進(jìn)行純化的步驟，如萃 取、透析除鹽或寸排阻色譜法。
[0031] 本發(fā)明進(jìn)一步提供了由上述方法制備得到的內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯衍生物。
[0032] 本發(fā)明提供的內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯衍生物可用于制備腫瘤靶向造影劑或腫瘤 放射性治療藥物。
[0033] 更進(jìn)一步地，本發(fā)明提供了一種腫瘤靶向造影劑或腫瘤放射性治療藥物，其活性 成分為本發(fā)明提供的上述內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯衍生物。
[0034] 本發(fā)明所使用的原料內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯，是利用富勒烯的碳籠能夠包覆金屬 原子或原子團(tuán)簇的特性，將放射性Lu-177、H〇-166、Gd-157或Sm-153內(nèi)嵌于富勒烯碳籠中， 這種結(jié)構(gòu)一方面可以保證放射性同位素的診斷治療一體化的特性，另一方面，由于碳籠的 屏蔽作用，使放射性金屬同位素原子或原子團(tuán)簇不能夠釋放到碳籠意外，最大限度地保證 了生物體的安全性。再者，本發(fā)明通過聚乙二醇（PEG)分子對富勒烯碳籠的修飾，增加了材 料的生物相容性和在生物體血液中代謝的時間，改善了材料在生物活體內(nèi)的代謝分布。本 發(fā)明提供的制備方法簡單快速，材料穩(wěn)定且生物相容性好，對腫瘤組織具有高度的靶向性， 作為一種靶向于腫瘤的診療一體化試劑具有良好的實用前景。
[0035] 本發(fā)明提供了一種新型的集腫瘤診斷與治療于一體的內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯衍 生物試劑，通過具有靶向性的生物分子對內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯進(jìn)行水溶性共價修飾，改 善了內(nèi)嵌放射性金屬富勒烯的生物相容性，并且保持了富勒烯碳籠結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。更為重 要的是，該試劑可以高效富集在腫瘤組織中。荷肉瘤小鼠模型代謝實驗結(jié)果表明，該試劑在 生物體內(nèi)具有較長的血液循環(huán)時間，合理的組織器官分布特性，以及優(yōu)異的腫瘤靶向性能。 該試劑具有集腫瘤診斷與治療于一身，制備方法簡單快速，生物相容性好，在腫瘤組織高度 富集的特性。同時，內(nèi)嵌的放射性金屬可以用于腫瘤的P射線治療和中子治療，其作為一 種新型的腫瘤診斷與放射性治療藥物具有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0036]圖 1 為實施例 1 制備 177LuxLu Aj0NIgC8ci-PCBPEG 的流程圖。
[0037] 圖2為中間反應(yīng)產(chǎn)物177LuxLu (3_x)NOC8ci-PCBM的高效液相色譜分離圖。
[0038] 圖3為中間產(chǎn)物mLuxLu (3_X)N@C8(|-PCBM的基質(zhì)輔助激光電離飛行時間質(zhì)譜(正離 子)，峰值為1690. 25。
[0039] 圖4為中間產(chǎn)物mLuxLu (3_X)N@C8(|-PCBA的基質(zhì)輔助激光電離飛行時間質(zhì)譜(正離 子)，峰值為1675. 85。
[0040]圖 5 為 177LuxLu (3_x)NIgC8ci-PCBPEG 水溶液與 177LuxLu (3_x)NOC8ci-PCBM 甲苯溶液及 177LuxLu (3_x)N@C8(i甲苯溶液的光學(xué)照片。
[0041]圖 6 為 177LuxLu (3_x)NIgC8ci-PCBPEG 水溶液與 177LuxLu (3_x)NOC8ci-PCBM 甲苯溶液及 177LuxLu (3_X)N@C8Q甲苯溶液的紫外-可見光譜圖。
[0042] 圖7為mLuxLu(3_x)NlgC8ci-PCBPEG在水中的粒徑分布圖與（7(a))與ZETA電勢圖 (7 (a))。
[0043] 圖8為實施例2中單位質(zhì)量腫瘤組織與肌肉組織的放射性活度之比隨時間的變化 曲線。
【具體實施方式】
[0044] 下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
[0045] 下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0046] 本發(fā)明實