本发明是关于一种用于肿瘤光动力治疗的藻蓝蛋白-二氢卟酚e6共价纳米颗粒及其应用，具体而言，本发明是关于一种藻蓝蛋白-二氢卟酚共价结合的试剂，其可用于肿瘤光动力治疗方法，以藻蓝蛋白为载体，增强光动力治疗的效果，以应用于抑制肿瘤的生长。
背景技术：
针对肿瘤的治疗手段有很多，但目前最基本也是最主要的方法仍是手术、放疗和化疗。探索新的、毒副作用小的治疗方法，或者在目前治疗方法的基础上增加一些辅助手段，进而提高疗效、减轻毒副作用，是目前肿瘤治疗亟待解决的问题。
近年来，光动力治疗由于纳米技术的发展引起了人们的广泛关注。光动力治疗，主要是将吲哚菁绿（icg）、卟啉衍生物和二氢卟吩-e6（ce6）等光敏剂呈递到肿瘤部位，在外部光源照射下，光敏剂能够吸收光能，并将氧气转化为有细胞毒性的活性氧。该疗法具有非侵入性、安全无毒和高效率等特点，随着光纤技术的发展，从理论上说光动力疗法可以
技术实现要素：
应用于各种肿瘤的治疗。现阶段，大多数光敏剂和都存在水溶性差、生物相容性差等缺点，因此需要对其进行改造。
藻蓝蛋白c-phycocyanin（cpc）是存在于藻类细胞中的光合辅助色素蛋白，有着良好的水溶性，在650nm处有很强的的荧光发射，具有抗炎活性，抗癌功能，本课题组发现cpc对肿瘤相关巨噬细胞（tam）具有靶向性。
二氢卟吩e6（简称ce6）和pc都是第二代光敏剂，在pdt抗肿瘤方面有着广泛的应用。其中ce6是被fda所许可目前可应用于临床的光敏剂，其结构简单，在660nm处有较强吸收，但是其水溶性差，不利于细胞摄取。目前也有许多学者将其制备成纳米粒子来改善其性能。
发明内容
本发明主要是对肿瘤光动力疗法进行研究，提供一种相关的治疗试剂及其制备方法与应用，以增强光动力治疗的效果。本发明选取了藻蓝蛋白作为药物载体，同市售可用于临床的光敏剂ce6和4种合成的pc进行酰胺化反应，得到共价复合物，对其进行表征，研究其物理化学性质，在离体活性中研究了其tam靶向性和离体pdt活性，最后研究共价复合物的在体生物活性。所得的藻蓝蛋白-二氢卟酚e6共价纳米颗粒在光动力抗肿瘤中表现出良好的靶向性、光动力活性和抗肿瘤活性，且性能稳定、生物毒性小。
一种藻蓝蛋白-二氢卟酚e6共价纳米颗粒的制备方法，具体操作步骤如下：
（1）活化二氢卟酚e6
称取一定量的ce6、n-羟基琥珀酰亚胺、1-乙基-3-(3-二甲基丙胺)碳二亚胺加入到dmso溶液中，超声使其充分溶解，于常温避光搅拌活化一段时间，得到ce6衍生物；
（2）配制藻蓝蛋白溶液
按照ce6:藻蓝蛋白不同摩尔比的分别称取若干藻蓝蛋白溶解于pbs中，超声使其充分溶解，离心，取上清液测电子吸收光谱，定量藻蓝蛋白的浓度；
（3）制备藻蓝蛋白-二氢卟酚e6溶液；
取出活化的ce6衍生物，加到搅拌中的藻蓝蛋白溶液中，反应过夜；
（4）制备藻蓝蛋白-二氢卟酚e6粉末；
取出反应后溶液，离心，取上清液在水中透析，除去游离的ce6、n-羟基琥珀酰亚胺、1-乙基-3-(3-二甲基丙胺)碳二亚胺，取透析后的溶液冷冻，冻干，得到复合物粉末，于-20℃保存。
所述步骤（1）中的称取一定量的ce6、n-羟基琥珀酰亚胺、1-乙基-3-(3-二甲基丙胺)碳二亚胺加入到dmso溶液中是指称取ce61mg、n-羟基琥珀酰亚胺、0.97mg、1-乙基-3-(3-二甲基丙胺)碳二亚胺1.61mg（按摩尔比计，n-羟基琥珀酰亚胺：1-乙基-3-(3-二甲基丙胺)碳二亚胺e：ce6=5:5:1），加入500μldmso。
所述步骤（1）中的于常温避光搅拌活化一段时间是指于常温避光搅拌活化1h，得到其衍生物。
所述步骤（2）中的按照ce6:藻蓝蛋白不同摩尔比的分别称取若干藻蓝蛋白溶解于pbs中，是指按照摩尔比ce6:藻蓝蛋白为5:1、10:1、20:1分别称取33.5mg、16.8mg、8.4mg藻蓝蛋白溶解于5mlpbs。
所述步骤（2）中的定量藻蓝蛋白浓度，是指在10000r/min离心三分钟，取上清液测电子吸收光谱，定量藻蓝蛋白的浓度为20μm。
所述步骤（3）中反应过夜是指取出活化的ce6衍生物，缓慢滴加到搅拌中的藻蓝蛋白溶液中，于4℃条件下反应24h。
所述步骤（4）中的取出反应后溶液，离心，取上清液在水中透析是指24h后，取出反应后溶液，10000r/min离心三分钟，取上清液在水中透析（截留分子量：3500da）3天。
所述步骤(4)中的得到复合物粉末是指按照步骤（2）中的摩尔比ce6:藻蓝蛋白为5:1、10:1、20:1分别得到复合物粉末28.2mg、13.5mg、6.3mg。根据反应摩尔比，将以上三种藻蓝蛋白-ce6共价复合物分别命名为藻蓝蛋白-ce65，藻蓝蛋白-ce610，藻蓝蛋白-ce620。
另一方面，本发明还提供了利用所述藻蓝蛋白-二氢卟酚e6共价纳米颗粒在用于肿瘤光动力治疗的系统，该系统包括：
本发明所述的藻蓝蛋白-二氢卟酚e6试剂或制备所述藻蓝蛋白-二氢卟酚e6共价纳米颗粒的试剂材料；激光光源（或称激光器）。
根据本发明的具体实施方案，本发明的用于肿瘤光动力治疗的系统中，所述激光光源为提供光敏剂激发波长的光源，具体可根据光敏剂不同提供不同激发波长，可分为可见激光和近红外激光。考虑到光对于组织的穿透能力，选择近红外激光更有利于临床应用。光源一般采用单波长激光，较连续普通光源能量更为集中，功率易控制。激光的能量密度与光动力活性氧的产生为正相关，但超过一定能量密度后，光动力反应的效率将达到稳定。
优选地，激光器的激发光波长为600-820nm。具体应用时，能量蜜度范围为635nm激光器0.05-0.5w/cm2。此外，治疗时长范围为300-1800s。
另一方面，本发明还提供了一种利用本发明所述的系统进行肿瘤光动力治疗的方法，该方法包括：
将本发明所述的藻蓝蛋白-二氢卟酚e6共价纳米颗粒通过尾静脉注入待治疗的携带肿瘤的小鼠体内内：优选地，所述藻蓝蛋白-二氢卟酚e6共价纳米颗粒的注入量以其中的二氢卟酚e6计为cce6=422μm；
利用激光光源发出光敏剂激发波长的激光，照射注入所述血红蛋白一光敏剂试剂的肿瘤区域，激发光波长为635nm，能量密度范围为0.3w/cm2；单次治疗时长范围为600s。
本发明的方法，通过光照激发光敏剂产生ros，能大大提高光动力治疗中活性氧的产量，疗效增强显著：另可通过调控激光光源的输出能量密度和输出时间，能将激光能量集中在肿瘤区域，减少对正常机体的影响。
本发明的有益技术效果：本发明的藻蓝蛋白-二氢卟酚e6共价纳米颗粒制备的方法简便易行，设备和工艺过程简单易操作，制备的藻蓝蛋白-二氢卟酚e6共价纳米颗粒应用前景良好，本方法具有使用试剂污染小、反应的重复性好、制备条件温和等优点；本发明通过充足的氧气供应，能大大提高光动力治疗中活性氧的产量，疗效增强，活性氧能对肿瘤细胞造成不可逆的氧化损伤，导致肿瘤被破坏，并且可多次治疗，灵活配置治疗方案。
具体实施方式
为了对本发明的原理和目的效果进行解释，现结合具体实施例对发明进行详细说明，应理解这些实施例仅用于解释本发明而不用于限制本发明的范围。
一种藻蓝蛋白-二氢卟酚e6共价纳米颗粒的制备方法，具体操作步骤如下：
（1）活化二氢卟酚e6
称取一定量的ce6、n-羟基琥珀酰亚胺、1-乙基-3-(3-二甲基丙胺)碳二亚胺加入到dmso溶液中，超声使其充分溶解，于常温避光搅拌活化一段时间，得到ce6衍生物；
（2）配制藻蓝蛋白溶液
按照ce6:藻蓝蛋白不同摩尔比的分别称取若干藻蓝蛋白溶解于pbs中，超声使其充分溶解，离心，取上清液测电子吸收光谱，定量藻蓝蛋白的浓度；
（3）制备藻蓝蛋白-二氢卟酚e6溶液；
取出活化的ce6衍生物，加到搅拌中的藻蓝蛋白溶液中，反应过夜；
（4）制备藻蓝蛋白-二氢卟酚e6粉末；
取出反应后溶液，离心，取上清液在水中透析，除去游离的ce6、n-羟基琥珀酰亚胺、1-乙基-3-(3-二甲基丙胺)碳二亚胺，取透析后的溶液冷冻，冻干，得到复合物粉末，于-20℃保存。
所述步骤（1）中的称取一定量的ce6、n-羟基琥珀酰亚胺、1-乙基-3-(3-二甲基丙胺)碳二亚胺加入到dmso溶液中是指称取ce61mg、n-羟基琥珀酰亚胺0.97mg、1-乙基-3-(3-二甲基丙胺)碳二亚胺1.61mg（摩尔比n-羟基琥珀酰亚胺:1-乙基-3-(3-二甲基丙胺)碳二亚胺:ce6=5:5:1），加入500μldmso。
所述步骤（1）中的于常温避光搅拌活化一段时间是指于常温避光搅拌活化1h，得到其衍生物。
所述步骤（2）中的按照ce6:藻蓝蛋白不同摩尔比的分别称取若干藻蓝蛋白溶解于pbs中，是指按照摩尔比ce6:藻蓝蛋白为5:1、10:1、20:1分别称取33.5mg、16.8mg、8.4mg藻蓝蛋白溶解于5mlpbs。
所述步骤（2）中的定量藻蓝蛋白浓度，是指在10000r/min离心三分钟，取上清液测电子吸收光谱，定量藻蓝蛋白的浓度为20μm。
所述步骤（3）中反应过夜是指取出活化的ce6衍生物，缓慢滴加到搅拌中的藻蓝蛋白溶液中，于4℃条件下反应24h。
所述步骤（4）中的取出反应后溶液，离心，取上清液在水中透析是指24h后，取出反应后溶液，10000r/min离心三分钟，取上清液在水中透析（截留分子量：3500da）3天。
所述步骤(4)中的得到复合物粉末是指按照步骤（2）中的摩尔比ce6:藻蓝蛋白为5:1、10:1、20:1分别得到复合物粉末28.2mg、13.5mg、6.3mg。根据反应摩尔比，将以上三种藻蓝蛋白-ce6共价复合物分别命名为藻蓝蛋白-ce65，藻蓝蛋白-ce610，藻蓝蛋白-ce620。
实施例1：
将藻蓝蛋白-ce620溶液稀释，加入适量50%(体积分数)的戊二醛使溶液中戊二醛浓度为2%固定2h，移液枪取10μl溶液于碳支持膜上，将铜网置于烘箱中于30℃中烘干12h，使用超高分辨场发射扫描电镜拍摄即可。粒径约为140nm。
实施例2：
向待测溶液内加入已配制好的2,7-二氯二氢荧光素溶液100μl使其最终浓度为20μm。使用635nm激光器1w/cm2，光照以上溶液，10s测量一次荧光（激发波长：488nm），一共光照60s。荧光光谱在525nm处荧光强度变化越大，代表产生ros能力越强。仅含有2,7-二氯二氢荧光素的水溶液经光照60s后，其在525nm处荧光强度为上升了3倍，这是因为2,7-二氯二氢荧光素在空气中被氧化。含有游离ce6的2,7-二氯二氢荧光素溶液的荧光强度随着光照时间的增加而增加，说明ce6在光照下产生了ros，光照60s后其在525nm处荧光强度为1.5×106，相对初始值上升了大约64倍，展现出较好的光敏活性。而含有藻蓝蛋白-ce65的2,7-二氯二氢荧光素溶液在光照60s后荧光强度相对初始值上升了大约41倍，含有藻蓝蛋白-ce610的dcf溶液荧光强度上升了大约37倍，含有藻蓝蛋白-ce620的dcf溶液荧光强度上升了大约48倍，说明光照条件下，复合物产生ros的能力稍小于游离ce6，以上分析说明形成复合物后游离ce6产生ros的能力被淬灭，这种淬灭效果是因为ce6与藻蓝蛋白结合，这有利于降低藻蓝蛋白-ce6在体循环转运过程中的潜在毒副作用。
实施例3：
计数细胞为5×104每孔的j774a.1细胞接种于共聚焦板，加入小牛血清培养基（10%小牛血清）到400ul，培养过夜。实验组第二天吸出旧培养基，加入400ul含药以及含有100μg/mlpoly1的培养基，孵育6h，拍共聚焦。空白组吸出旧培养基，加入400ul含药培养基孵育6h，拍共聚焦（激发波长：405nm，发射波长：650-700nm）。j774a.1可以摄取藻蓝蛋白-ce6和游离ce6，藻蓝蛋白-ce6组荧光强度大于游离ce6组说明j774a.1细胞对藻蓝蛋白-ce6的摄取多于游离ce6，再对比poly1实验结果可以发现，在加了poly1条件下藻蓝蛋白-ce6的摄取被抑制一半左右，而游离ce6的摄取不受poly1的影响，说明藻蓝蛋白-ce6可以通过sr-a介导的内吞作用进入j774a.1细胞，而游离ce6不能通过该机制进入细胞。
实施例4：
计数细胞为5×104每孔的j774a.1细胞接种于共聚焦板，加入小牛血清培养基（10%小牛血清）到400ul，培养过夜。实验组第二天吸出旧培养基，加入400ul含药以及含有100μg/mlpoly1的培养基，孵育6h，拍共聚焦。空白组吸出旧培养基，加入400ul含药培养基孵育6h，拍共聚焦（激发波长：405nm，发射波长：650-700nm）。藻蓝蛋白-ce620对j774a.1细胞的ic50为1.37μm，ic90为2.98μm，而游离ce6的ic50为2.92μm，ic90约为4.0μm，藻蓝蛋白-ce6对j774a.1细胞展现出更强的光毒性。展现了藻蓝蛋白-ce6优异的离体pdt活性。
实施例5：
通过尾静脉注射藻蓝蛋白-ce620溶液200μl（441μm），在随后的24小时内进行小动物活体成像。对于注射藻蓝蛋白-ce620的小鼠，在注射药物后，药物迅速在体内分布，在肿瘤部位有着强烈的荧光，在1h达到最大，随着时间的推移，体内其它部位荧光信号逐渐下降并在注射后24小时消失，而肿瘤部位在24h仍有较强荧光，说明藻蓝蛋白-ce620具有良好的靶向性。
实施例6：
取已种植皮下肿瘤的km小鼠6只，将其分为三组分别为藻蓝蛋白-ce620、游离ce6、生理盐水。将这三组小鼠分别尾静脉注射藻蓝蛋白-ce620、游离ce6、生理盐水200μl(cce6=422μm)，于4h后，将小鼠麻醉，用635nm激光光照（0.3w/cm2）10min总剂量为180j。继续饲养小白鼠，隔日观察小鼠情况，测量小白鼠的体重，用游标卡尺测量小白鼠的长直径与短直径，一共测量14天。经过2周的实验，生理盐水组小鼠肿瘤增长了大约20倍，而游离ce6和藻蓝蛋白-ce620均有一定的抑瘤效果，14天后藻蓝蛋白-ce620组对小鼠抑瘤率可达80%，而游离ce6组抑瘤率约为50%，p<0.01，两者的抑瘤率区别具有显著性，说明藻蓝蛋白-ce620良好的抗肿瘤活性。治疗组小鼠在2周时间内体重呈增加趋势，说明二种药物均对小鼠没有明显毒性，说明藻蓝蛋白-ce620良好的生物相容性。
1.藻蓝蛋白-二氢卟酚e6共价纳米颗粒的制备方法，其特征在于，具体操作步骤如下：
（1）活化二氢卟酚e6
称取一定量的ce6、n-羟基琥珀酰亚胺、1-乙基-3-(3-二甲基丙胺)碳二亚胺加入到dmso溶液中，超声使其充分溶解，于常温避光搅拌活化一段时间，得到ce6衍生物；
（2）配制藻蓝蛋白溶液
按照ce6:藻蓝蛋白不同摩尔比的分别称取若干藻蓝蛋白溶解于pbs中，超声使其充分溶解，离心，取上清液测电子吸收光谱，定量藻蓝蛋白的浓度；
（3）制备藻蓝蛋白-二氢卟酚e6溶液；
取出活化的ce6衍生物，加到搅拌中的藻蓝蛋白溶液中，反应过夜；
（4）制备藻蓝蛋白-二氢卟酚e6粉末；
取出反应后溶液，离心，取上清液在水中透析，除去游离的ce6、n-羟基琥珀酰亚胺、1-乙基-3-(3-二甲基丙胺)碳二亚胺，取透析后的溶液冷冻，冻干，得到复合物粉末，于-20℃保存。
2.根据权利要求1所述的藻蓝蛋白-二氢卟酚e6共价纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中n-羟基琥珀酰亚胺、1-乙基-3-(3-二甲基丙胺)碳二亚胺、ce6的摩尔比为5:5:1；所述dmso加入量为500μl。
3.根据权利要求1所述的藻蓝蛋白-二氢卟酚e6共价纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的于常温避光搅拌活化一段时间是指于常温避光搅拌活化1h，得到其衍生物。
4.根据权利要求藻蓝蛋白-二氢卟酚e6共价纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的ce6:藻蓝蛋白摩尔比为5:1、10:1、20:1中的任意一种，pbs用量为5ml。
5.根据权利要求藻蓝蛋白-二氢卟酚e6共价纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的定量藻蓝蛋白浓度，是指在10000转离心三分钟，取上清液测电子吸收光谱，定量藻蓝蛋白的浓度为20μm。
6.根据权利要求1所述的藻蓝蛋白-二氢卟酚e6共价纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中反应过夜是指取出活化的ce6衍生物，缓慢滴加到搅拌中的藻蓝蛋白溶液中，于4℃条件下反应24h。
7.根据权利要求1所述的的藻蓝蛋白-二氢卟酚e6共价纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中的取出反应后溶液，离心，取上清液在水中透析是指24h后，取出反应后溶液，10000转离心三分钟，取上清液在水中透析3天,截留分子量为3500da。
8.一种如权利要求1~7任一项所述制备方法获得的藻蓝蛋白-二氢卟酚e6共价纳米颗粒在用于制备肿瘤光动力治疗试剂材料和光动力药物上的应用。
9.一种如权利要求1~7任一项所述制备方法获得的藻蓝蛋白-二氢卟酚e6共价纳米颗粒在组建肿瘤光动力治疗的系统上的应用，其特征在于：所述系统包括藻蓝蛋白-二氢卟酚e6共价纳米颗粒的试剂材料，激光光源。
10.根据权利要9所述的应用，其特征在于：所述激光光源为提供光敏剂激发波长的光源，激光光源的激发光波长为600-820nm，能量密度范围为0.05-0.5w/cm2。
技术总结