一种修饰的金属有机框架纳米颗粒及其制备方法

本发明属于医用材料，尤其涉及一种修饰的金属有机框架纳米颗粒及其制备方法，及其在经分子靶向/化疗联合用药治疗中的交互耐药细胞判断中的应用。背景技术：1、癌症已成为全球范围内威胁人类生命健康的主要原因之一。在化疗作为癌症治疗的标准方法的同时，随着对癌症发展的复杂分子机制的认识逐渐进步，自20世纪70年代起，大量专门针对肿瘤致癌基因的药物被开发用于癌症治疗，例如，酪氨酸激酶抑制剂(tyrosine kinase inhibitors tkis)可以用于阻断或抑制致癌因子受体酪氨酸激酶的活性。这种利用靶向特定分子(致癌基因靶标)的药物来阻止肿瘤细胞生长和扩散的治疗方法称为分子靶向治疗，已经在肺癌、结直肠癌、乳腺癌、淋巴瘤和白血病等多种癌症治疗中取得了巨大的临床成功。同时，为了增强临床的疗效，在多数癌症的治疗中往往会采取化疗药和靶向药联合用药的治疗方式。然而，尽管分子靶向/化疗联合治疗使癌症治疗和药物开发在概念上取得了进步，但是其几乎不可避免地出现耐药性。在大多数病例中，患者临床反应短暂，且几乎无一例外地出现疾病进展。根据肿瘤耐药性的发生机制，分子靶向/化疗联合治疗中出现的耐药性可分为原发性耐药和获得性耐药。具有原发性耐药的肿瘤细胞由于一些遗传特性天然地对治疗药物不起反应，相比较治疗后出现的获得性耐药，精准诊断肿瘤细胞的原发性耐药，对于在单细胞水平上明确患者治疗前的药物敏感性具有重要意义。2、现有的分析肿瘤细胞耐药性的技术主要是利用荧光纳米颗粒分析肿瘤细胞耐药性的方法，其仅能在单独的给药治疗方式中实现耐药肿瘤细胞的分选(如：仅化疗或仅分子靶向治疗)，所以依赖现有的技术手段无法实现在分子靶向/化疗联合用药治疗中分辨出肿瘤细胞的耐药种类(如：仅化疗耐药、仅分子靶向耐药或化疗和分子靶向皆耐药)。3、纳米颗粒由于其尺寸均一、可设计性和被动靶向肿瘤部位的epr效应已经被广泛用于癌症的诊断和治疗当中。按照纳米颗粒的组成，纳米颗粒可以在总体上分为有机纳米颗粒、无机纳米颗粒以及无机/有机杂化纳米颗粒三大类。相比于其他两大类纳米颗粒，无机/有机杂化纳米颗粒是一种集成聚合物、金属、半导体等材料并兼具有机和无机纳米颗粒优异性能的纳米颗粒，同时由于各个组成部分的协同作用，还可能产生新的功能，因此其具有在生物医学领域应用的广阔前景。其中，金属有机框架材料(metal-organicframeworks，mofs)是由金属离子和有机配体自组装形成的一种多孔结晶性无机/有机杂化材料，兼具无机材料和有机材料的优异性能，具有高热稳定性、高化学稳定性、大的比表面积、高孔隙率、孔径可调、高载药率、表面易于修饰等特点，被广泛应用于气体分离和存储、催化、化学传感器以及药物递送等领域。由于mofs组成部分的形状、大小和功能均可调控，已有超过20000种不同的mofs被报道，部分无机单元的结构如图1所示。mofs的有机单元是有机羧酸盐(和其他类似的带负电荷的分子)，当有机单元与含金属的单元通过强键相互连接时，即产生坚固的晶体mof结构。mofs最基本的物理化学性质，如孔隙率、亲疏水性、生物稳定性等是设计高效药物递送系统的关键参数，直接影响药物的负载以及可控释放。4、然而，目前尚无用于分辨分子靶向/化疗联合用药中肿瘤细胞耐药种类的简单、高效且可规模化使用的材料和方法。技术实现思路1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提出一种快速实现分子靶向/化疗联合用药癌症治疗中耐药细胞判断的方法，通过具有分辨耐药与非耐药细胞内吞差异特性的修饰的金属有机框架纳米颗粒实现耐药细胞分选，在24小时内判断出经分子靶向/化疗联合用药癌症治疗中的患者离体肿瘤细胞是否为耐药细胞。2、为实现上述目的，本发明提供了一种修饰的金属有机框架纳米颗粒，在金属有机框架纳米颗粒上修饰有靶向分子、荧光分子和功能分子，所述金属有机框架纳米颗粒选自于zif-8纳米颗粒，zif-70纳米颗粒，zif-90纳米颗粒中的一种或多种，所述靶向分子选自于吉非替尼、埃罗替尼、西妥昔单抗、赫赛汀、伊马替尼、bevacizumab、利妥昔单抗、nvp-aew541、cci-779和bortezomib中的一种或多种，所述荧光分子选自于荧光素、罗丹明、菁染料、香豆素、石墨烯量子点和荧光无机纳米晶中的一种或多种，所述功能分子选自于透明质酸、氨基葡聚糖、壳寡糖、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素中的一种或多种。3、所述金属有机框架纳米颗粒优选zif-8纳米颗粒。4、所述靶向分子优选吉非替尼、伊马替尼。5、所述荧光分子优选荧光素、罗丹明、石墨烯量子点。6、所述功能分子优选透明质酸、氨基葡聚糖。7、在一些实施方式中，所述金属有机框架纳米颗粒与靶向分子的质量比为20-2000:1，优选5-500:1。8、在一些实施方式中，所述金属有机框架纳米颗粒与荧光分子的质量比为20-2000:1，优选5-500:1。9、在一些实施方式中，所述金属有机框架纳米颗粒与功能分子的质量比为20-2000:1，优选5-500:1。10、另一方面，本发明提供了所述修饰的金属有机框架纳米颗粒的制备方法，包括：11、步骤1：将咪唑配体的甲醇溶液加入反应瓶，在搅拌下加入锌盐的甲醇溶液，再加入荧光分子的水溶液，常温下搅拌30min，离心收集产物，经去离子水洗涤，获得荧光分子标记的金属有机框架纳米颗粒；12、步骤2：将功能分子和靶向分子修饰于所述荧光分子标记的金属有机框架纳米颗粒上，获得修饰了荧光分子、功能分子和靶向分子的金属有机框架纳米颗粒。13、在一些实施方式中，步骤1中，所述锌盐为六水合硝酸锌，所述咪唑配体选自于2-甲基咪唑、2-溴甲基咪唑和4-甲基咪唑配体，对应获得金属有机框架纳米颗粒分别为zif-8纳米颗粒、zif-70纳米颗粒和zif-90纳米颗粒。14、在一些实施方式中，步骤1中，产物在12000rpm条件下离心20min，经去离子水洗涤3次。15、在一些实施方式中，步骤2包括：向功能分子水溶液中加入靶向分子，混合后，加入荧光分子标记的金属有机框架纳米颗粒，室温震荡10-15h，获得修饰了荧光分子、功能分子和靶向分子的金属有机框架纳米颗粒。16、在一些实施方式中，步骤2包括：向荧光分子标记的金属有机框架纳米颗粒中加入功能分子水溶液，室温振荡10-15h，再加入靶向分子水溶液，室温振荡10-15h，得到修饰了荧光分子、功能分子和靶向分子的金属有机框架纳米颗粒。17、在一些实施方式中，步骤2包括：向荧光分子标记的金属有机框架纳米颗粒中加入靶向分子水溶液，室温振荡10-15h，再加入功能分子水溶液，室温震荡10-15h，得到修饰了荧光分子、功能分子和靶向分子的金属有机框架纳米颗粒。18、在另一方面，本发明提供了所述修饰的金属有机框架纳米颗粒在制备用于经分子靶向/化疗联合用药癌症治疗的耐药肿瘤细胞判断的制剂中的应用。19、在一些实施方式中，所述应用包括：将所述修饰的金属有机框架纳米颗粒在4℃和37℃两种温度下与接受了分子靶向/化疗联合用药癌症治疗的离体肿瘤细胞共孵培养；20、检测与修饰的金属有机框架纳米颗粒共孵育后的离体肿瘤细胞的荧光信号强度；21、37℃下，化疗耐药的肿瘤细胞的荧光强度低于非耐药细胞的荧光强度；4℃下，靶向药耐药的肿瘤细胞的荧光强度高于非耐药细胞的荧光强度。22、在一些实施方式中，化疗药物包括但不限于紫杉醇、顺铂、阿霉素。23、在一些实施方式中，靶向药物包括但不限于吉非替尼。24、在一些实施方式中，所述肿瘤细胞选自于人肺癌(a549)细胞、人肺腺癌(pc-9)细胞、人白血病(k562)细胞、人卵巢癌(skov3)细胞。25、在一些实施方式中，所述肿瘤细胞选自于人肺癌(a549)耐紫杉醇细胞、人肺癌(a549)耐顺铂细胞、人肺癌(a549)耐阿霉素细胞、人肺腺癌(pc-9)耐吉非替尼细胞、人白血病(k562)耐紫杉醇细胞、人卵巢癌(skov3)耐紫杉醇细胞中的一种或多种，优选人肺癌(a549)耐紫杉醇细胞、人肺癌(a549)耐顺铂细胞、人肺癌(a549)耐阿霉素细胞。26、技术效果27、本发明人发现，修饰了靶向分子、荧光分子和功能分子的金属有机框架纳米颗粒对分子靶向耐药细胞、化疗耐药细胞以及不耐药的细胞具有内吞差异性，因此提供了一种修饰的金属有机框架纳米颗粒，能够精确分选分子靶向/化疗联合用药癌症治疗中的靶向耐药细胞、化疗耐药细胞和不耐药的细胞，适用范围广，能够用于多种肿瘤细胞的耐药性判断，实现快速精准的能够针对不同的分子靶点提供定制化的判断方案。28、本发明还提供了所述修饰的金属有机框架纳米颗粒在制备用于经分子靶向/化疗联合用药癌症治疗的耐药肿瘤细胞判断的制剂中的应用，能够高准确度地识别特定肿瘤细胞的耐药性分子标志物；该方法操作简便，可在常规医疗实验室条件下快速完成，无需特殊设备。从取样到得到判断结果的时间短，在24小时内判断出经分子靶向/化疗联合用药癌症治疗中的离体肿瘤细胞是否耐药。29、在现有的生物材料和化学试剂生产技术基础上，本发明的生产成本可控；且容易进行规模化生产，适合快速推广应用。