本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种放射性支架用增敏薄膜及其制备方法。
背景技术：
1、在医学领域，特别是在腔道肿瘤治疗方面，放射性支架（radioactive stent）作为一种创新的局部治疗手段，已经逐渐受到临床的关注和应用。放射性支架通过在支架表面涂覆放射性同位素或者携带放射性粒子，能够在腔道内局部释放放射性射线，有效杀灭或抑制肿瘤细胞的生长，同时保持腔道通畅，减少再狭窄的发生。然而，传统的放射性支架存在对周围正常组织损伤较大以及治疗效果有限等问题。
2、为了提升放射性支架的治疗效果并减少副作用，本发明开始探索在支架表面涂覆增敏材料，以增强放射治疗的敏感性。其中，铂类放射增敏药物因其独特的化学结构和生物活性，是研究的热点之一。铂类药物能够与dna结合，形成dna-铂加合物，阻碍dna的复制和转录，进而增强细胞对放射线的敏感性。然而，直接应用铂类药物存在溶解性差、靶向性差、生物利用度低等问题，因此需要开发一种新型的增敏薄膜，将铂类药物有效负载并稳定地固定在支架表面。
3、目前，已有多种方法用于制备含铂类药物的增敏薄膜，如纳米粒子包裹、聚合物复合等。然而，这些方法在制备过程中往往存在靶向性差、副作用大、药物释放控制困难等问题。此外，由于支架表面形貌复杂，传统的涂覆方法难以保证药物在支架表面的均匀分布，从而影响治疗效果。
4、常规铂类放射增敏药为二价铂药，具有细胞毒性，无差别的被肿瘤细胞和正常细胞吸收，在杀灭癌细胞的同时也容易对正常细胞组织造成损伤，副作用较大。本发明在常规铂药的基础上，氧化出四价铂药。由于肿瘤微环境具有高还原性的特性，无毒的四价铂容易在癌细胞内被还原出具有细胞毒性的二价铂，而在普通细胞内不易被还原，四价铂药对正常细胞组织友好，对肿瘤细胞特异性杀伤，具有良好的生物相容性。
5、癌细胞因其内部高水平精氨酸与rna结合基序蛋白（rbm）的紧密协作，调控着异常活跃的基因表达机制，赋予其无限增殖的能力，因此癌细胞对精氨酸展现出极高的渴求。精氨酸的合成路径依赖于瓜氨酸，通过精氨琥珀酸合成酶1(ass1)和精氨琥珀酸裂解酶(asl)的连续催化，最终由精氨酸酶1(arg1)分解为鸟氨酸和尿素。随后，鸟氨酸在鸟氨酸转氨甲酰酶(otc)的作用下转化为瓜氨酸，完成在线粒体中的再循环。值得注意的是，ass1、asl或otc的任何异常均可扰乱细胞内精氨酸的稳态。在肿瘤微环境中，ass1的缺失尤为常见，迫使肿瘤细胞依赖外部精氨酸供应，从而加剧了肿瘤周围精氨酸的迅速消耗。
6、本发明独辟蹊径，利用聚精氨酸对四价铂药物进行特异性修饰，实现了对肿瘤细胞的精准靶向结合。这一创新设计不仅加速了药物向癌细胞的渗透效率，还显著降低了正常细胞对放射增敏药物成分的误吸收，确保了治疗的高度选择性。在癌细胞复杂的代谢网络中，精氨酸作为关键调控因子被引导至dna区域，影响肿瘤相关基因的表达。而聚精氨酸修饰的四价铂药物，一旦进入癌细胞内部，其强大的靶向性促使增敏药物成分紧密聚集于dna周围，极大增强了药物的特异性作用，进一步提升了放射治疗的效果。
7、更为巧妙的是，聚精氨酸修饰的药物成分在进入肿瘤细胞后，其官能团在no合酶的作用下生成一氧化氮（no），为肿瘤细胞代谢过程中急需的氮素供应提供了额外来源，宛如一个高效的氮素储库。这种靶向传递导致的no过量产生，使肿瘤细胞面临氮负荷过重的压力，进而削弱了其修复辐射所致dna损伤的能力。在此双重机制下，聚精氨酸官能团不仅作为药物载体，还间接引入了no这一额外的放射增敏因子，与四价铂成分协同作用，实现了放射治疗效果的倍增，为肿瘤治疗开辟了全新的高效路径。
8、直接在传统放射性支架表面涂覆增敏薄膜，其支撑性能和药物释放能力难以兼顾。在靠近支架一侧通过静电纺丝技术涂覆高分子量（100k）的聚氨酯材料，可以为放射性支架负载增敏药物成分提供良好的支撑性能，并有效抑制肿瘤细胞向放射性支架孔隙处生长。在聚氨酯膜层外侧通过静电纺丝技术继续涂覆负载增敏药物成分的可降解材料-高分子量（100k）的plga75:25，实现了增敏药物成分缓释，能够长时间给肿瘤细胞提供增敏药物成分。5k分子量的plga50:50具有一定的粘性，修饰四价铂药物成分后，可以更好地结合到分子量为100k的plga75:25上，减少放射性支架包装运输及植入手术过程中增敏薄膜的药物成分脱落的风险。在治疗过程中5k分子量的plga50:50降解速率高于100k分子量的plga75:25，增敏药物成分随着可吸收薄膜材料的降解能够快速脱离出来以便被肿瘤细胞吸收。这种放射增敏薄膜的结构设计，使支撑性能和药物释放能力得以兼顾。
9、因此，本发明旨在提供一种放射性支架用增敏薄膜及其制备方法，通过静电纺丝技术将聚精氨酸修饰的四价铂配合物与plga（聚乳酸-羟基乙酸共聚物）复合，制备出具有靶向性好、副作用小、良好生物相容性和可控药物释放特性的增敏薄膜。该薄膜不仅能够增强支架部位癌细胞的放射敏感性，提高治疗效果，还能够减少对周围正常组织的损伤，具有广阔的临床应用前景。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种创新的放射性支架用增敏薄膜，旨在显著减少对周围正常组织的放疗损伤，并克服传统放射增敏药物涂覆材料的局限性。通过精心设计的薄膜配方与制备工艺，本发明不仅实现了对肿瘤细胞的靶向性治疗，降低了对正常组织的毒副作用，还确保了药物成分在细胞外和正常组织细胞内无毒无害，仅在进入癌细胞内部后才发挥其独特的细胞毒性作用，从而实现了治疗的高效性和安全性。本发明的增敏薄膜融合了先进的靶向技术和药物缓释策略，确保了增敏药物能够精准作用于肿瘤细胞，同时利用四价铂药物在癌细胞内的特异性还原激活机制，以及对聚精氨酸修饰的利用，使药物在细胞外和正常组织细胞内保持无毒状态，避免了非特异性损伤。这一创新性的解决方案为肿瘤放疗领域带来了新的突破，有望显著提升患者的治疗体验和生存质量。
2、本发明的技术方案如下：一种放射性支架用增敏薄膜，由两层薄膜组成：第一膜层和第二膜层；其中，第二膜层是关键所在，它包含经过特殊处理的放射增敏药物成分，以实现对放射治疗的增敏作用；制备方法如下：
3、s1 铂类放射增敏药的氧化处理：
4、首先，将选定的铂类放射增敏药（如顺铂、卡铂、奥沙利铂、洛铂、奈达铂或庚铂中的任意一种或多种的组合）溶解于30wt%的双氧水中，调整浓度为0.15-0.3mol/l；随后，在避光条件下加热至60-80℃，并持续搅拌1-4h；之后，将溶液降温至0-5℃，再冷却1-3h；通过减压过滤得到淡黄色晶体，再分别用水、乙醇和乙醚清洗，最终得到四价铂双羟基配合物；药物分子结构的转化过程的化学反应式如下：
5、
6、其中表示顺铂、卡铂、奥沙利铂、洛铂、奈达铂或庚铂，的结构式如下：
7、
8、s2 聚精氨酸修饰四价铂配合物：
9、将步骤s1得到的四价铂双羟基配合物与丁二酸酐（或可选的戊二酸酐、己二酸酐）按1:(3-4)的摩尔比溶于有机溶剂n,n二甲基乙酰胺（dmf）或二甲基亚砜（dmso）中，四价铂双羟基配合物的浓度为10-25mol/l，在干燥氮气保护下搅拌，加热至50-70℃，持续5-30h；然后将至室温，通过减压浓缩成浅黄色液体，在负压下加入二氯甲烷或丙酮低温重结晶，滤出结晶体后用冷乙醚清洗，获得黄色结晶体四价铂双羧基配合物；再将此四价铂双羧基配合物与聚合度为2-10的聚精氨酸以1:1的摩尔比混合于有机溶剂dmf或dmso中，四价铂双羧基配合物的浓度为10-25mol/l，并加入羧基活化剂（如1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺（edc）和n-羟基丁二酰亚胺（nhs），质量比(2-3):1，投入浓度为40-60g/l），在避光和干燥氮气保护下搅拌5-30h，得到含有聚精氨酸修饰四价铂配合物的溶液a；反应式如下：
10、
11、其中n为聚精氨酸的聚合度，范围是2-10；
12、s3 plga修饰四价铂配合物：
13、将分子量为5k的plga50:50溶于有机溶剂dmf或dmso中，超声震荡至混匀后将步骤s2所得的溶液a加入，plga50:50与步骤s2中聚精氨酸修饰四价铂配合物的摩尔比为(1-2):1，继续超声震荡至混匀，在避光和干燥氮气保护下电磁搅拌，加热至50-60℃，5-30h后将至室温，随后减压蒸干至形成聚精氨酸-plga修饰的四价铂配合物结块；反应式如下：
14、
15、或
16、
17、其中p、q是plga分子中的单体数，plga总分子量为5k，单体比例p:q=50:50；plga50:50化学式仅作为展示，两个单体结构的排列顺序是可以组合的；
18、s4 制备静电纺丝溶液：
19、分别制备两种静电纺丝溶液：将分子量为100k的聚氨酯溶于二氯甲烷（dcm）和dmf的混合溶剂中（dcm与dmf体积比为(1-2):1），超声震荡至混匀，获得溶液b；将步骤s3所获聚精氨酸-plga修饰的四价铂配合物结块与分子量为100k的plga75:25溶于二氯甲烷（dcm）和dmf的混合溶剂中（dcm与dmf体积比为(1-2):1），超声震荡至混匀，获得溶液c；溶液b中分子量为100k的聚氨酯的质量分数为15-20%；溶液c中分子量为100k的plga75:25的质量分数为15-20%，聚精氨酸-plga修饰的四价铂配合物的质量分数为1-10%；
20、s5 静电纺丝制备薄膜：
21、将放射性支架用溶液b润湿后置于静电纺丝机的接收轴上，首先使用溶液b在放射性支架上纺织第一层膜，随后使用溶液c在放射性支架上纺织第二层膜；纺丝过程中，控制电压在10-15kv，流速为0.3-0.6ml/h，纺丝距离为5-10cm，滚轴转速为400r/min，环境温度为30℃，湿度为30%-40%；最终，连同放射性支架取出并晾干，得到放射性支架用增敏薄膜；此放射性支架用增敏薄膜的第一膜层厚度为10-30μm，第二膜层厚度为30-50μm。
22、通过上述技术方案，本发明成功地将放射增敏药物成分高效地整合到双层薄膜结构中，不仅提升了放射治疗的疗效，还保证了治疗过程的安全性和可控性。
23、本发明的优点：
24、高度靶向性，通过引入聚精氨酸作为靶向修饰基团，本发明的增敏薄膜药物成分能够精准地识别并富集于肿瘤细胞表面，确保放射增敏药物成分直接作用于肿瘤组织，而减少对正常组织的非特异性损伤，这种高度靶向性不仅提高了治疗效果，还降低了治疗的副作用；
25、低毒副作用，本发明的药物成分在细胞外和正常组织细胞内保持无毒状态，仅在进入癌细胞内部后，在特定的还原环境下被激活并发挥细胞毒性作用，这种设计有效避免了药物在运输过程中对正常细胞的潜在伤害，确保了治疗的安全性；
26、高效增敏，采用四价铂药物作为放射增敏剂，本发明利用其在癌细胞内的特异性还原激活机制，显著增强了放射治疗的疗效，同时，通过增敏薄膜的缓释作用，药物能够持续、稳定地释放到肿瘤组织中，保持长时间的有效治疗浓度，进一步提高了治疗效果；
27、创新的薄膜结构，本发明的增敏薄膜采用独特的双层结构设计，既保证了薄膜的支撑性能，又实现了药物的均匀分布和缓释控制，这种结构设计不仅优化了药物的释放动力学，还提高了薄膜的稳定性和生物相容性，为药物的有效传递和释放提供了有力保障；
28、制备工艺简单高效，利用先进的静电纺丝技术制备增敏薄膜，本发明实现了对薄膜厚度、药物分布的精确控制，该工艺具有生产成本低、操作简便、易于规模化生产等优点，为增敏薄膜的广泛应用提供了有力支持。
1.一种放射性支架用增敏薄膜及其制备方法，其特征包括，该放射性支架用增敏薄膜包括第一膜层和第二膜层，其中第二膜层含有放射增敏药物成分；还包括以下制备方法：
2.根据权利要求1所述的一种放射性支架用增敏薄膜及其制备方法，其特征是所述s2中有机溶剂1、有机溶剂2以及s3中的有机溶剂3均为n,n二甲基乙酰胺（dmf）或二甲基亚矾（dmso）；所述s4中有机溶剂4、有机溶剂5均是二氯甲烷（dcm）和n,n二甲基乙酰胺（dmf），其中dcm与dmf的体积比为(1-2):1。
3.根据权利要求1所述的一种放射性支架用增敏薄膜及其制备方法，其特征是所述s2中的四价铂双羟基配合物在有机溶剂1中的浓度为10-25mol/l，四价铂双羧基配合物在有机溶剂2中的浓度为10-25mol/l。
4.根据权利要求1所述的一种放射性支架用增敏薄膜及其制备方法，其特征是所述s2中的羧基活化剂是1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺（edc）和n-羟基丁二酰亚胺（nhs），其中edc与nhs的质量比为(2-3):1，羧基活化剂的投入浓度为40-60g/l。
5.根据权利要求1所述的一种放射性支架用增敏薄膜及其制备方法，其特征是所述s3中plga50:50与s2中聚精氨酸修饰四价铂配合物的摩尔比(1-2):1。
6.根据权利要求1所述的一种放射性支架用增敏薄膜及其制备方法，其特征是所述s4中溶液b中分子量为100k的聚氨酯的质量分数为15-20%；溶液c中分子量为100k的plga75:25的质量分数为15-20%，聚精氨酸-plga修饰的四价铂配合物的质量分数为1-10%。
7.根据权利要求1所述的一种放射性支架用增敏薄膜及其制备方法，其特征是所述s5中静电纺丝工艺参数为：纺丝电压10-15kv，流速0.3-0.6ml/h，纺丝距离5-10cm，滚轴转速400r/min，环境温度30℃，湿度30％-40％；所述第一膜层厚度为：10-30μm，所述第二膜层厚度为：30-50μm。
8.根据权利要求1所述的一种放射性支架用增敏薄膜及其制备方法，其特征是所述s2中所述丁二酸酐可更换成戊二酸酐或己二酸酐。
