一種具有近紅外光遠(yuǎn)程響應(yīng)的三層核-殼結(jié)構(gòu)藥物載體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，具體涉及一種具有近紅外光遠(yuǎn)程響應(yīng)的三層核-殼結(jié)構(gòu)藥物載體的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著納米醫(yī)藥科學(xué)的快速發(fā)展，構(gòu)建集多重治療與成像診斷于一體的多功能診療平臺(tái)已成為目前的癌癥治療的發(fā)展趨勢(shì)。稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子，由于能在近紅外光的激發(fā)下，產(chǎn)生多波段可見(jiàn)光及紫外光區(qū)域的發(fā)射，(其中某一波段光用于成像，其它波段光用于治療)，因而在構(gòu)建多功能癌癥的診療平臺(tái)中備受重視。目前基于上轉(zhuǎn)換納米材料診療平臺(tái)的研宄報(bào)導(dǎo)均為雙層核-殼結(jié)構(gòu)的兩功能平臺(tái)，將單一的治療與診斷成像整合到一起，具體可分為兩大類(lèi):1、光動(dòng)力治療與細(xì)胞成像相結(jié)合:制備以上轉(zhuǎn)換納米粒子為核，外層包覆介孔二氧化硅為殼的核殼結(jié)構(gòu)，將光敏劑負(fù)載于介孔二氧化硅的孔道內(nèi)。在近紅外光的照射下，上轉(zhuǎn)換納米粒子能將近紅外光轉(zhuǎn)化為幾種特定波長(zhǎng)的光，其中一部分波長(zhǎng)光被光敏劑吸收產(chǎn)生單線態(tài)氧，可以直接殺死癌細(xì)胞，稱(chēng)之為光動(dòng)力治療；而另一波段的光則可用于細(xì)胞熒光成像。但對(duì)于該平臺(tái)而言，介孔內(nèi)負(fù)載的光敏劑可能存在團(tuán)聚或泄漏的問(wèn)題，這將極大地降低單線態(tài)氧產(chǎn)生的效率，且泄漏的光敏劑會(huì)殺傷正常細(xì)胞，產(chǎn)生毒副作用；2、藥物釋放化學(xué)治療與細(xì)胞成像相結(jié)合:采用與上述平臺(tái)相類(lèi)似的核-殼結(jié)構(gòu)，不同之處在于外層介孔二氧化硅孔道內(nèi)裝載的是抗癌藥物而非光敏劑。在近紅外光的照射下，上轉(zhuǎn)換納米粒子將近紅外光轉(zhuǎn)化為特定波長(zhǎng)的光，用于光學(xué)細(xì)胞成像。與此同時(shí)，孔道內(nèi)的藥物分子通過(guò)分子擴(kuò)散的形式得以釋放，達(dá)到癌癥診斷和治療的目的。利用該平臺(tái)進(jìn)行藥物輸送時(shí)，孔道內(nèi)負(fù)載的藥物隨血液循環(huán)在到達(dá)癌細(xì)胞富集區(qū)前不應(yīng)泄露或釋放，否則會(huì)殺傷正常細(xì)胞。
[0003]以上二種癌癥診療平臺(tái)為避免抗癌藥或光敏劑的泄漏殺傷正常細(xì)胞，通常需要設(shè)計(jì)智能響應(yīng)的控釋開(kāi)關(guān)體系，以便在細(xì)胞成像監(jiān)控下，當(dāng)納米粒子隨血液循環(huán)到達(dá)癌細(xì)胞富集區(qū)時(shí)，觸發(fā)開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)定時(shí)、定位的光動(dòng)力治療或藥物釋放，在提尚療效的同時(shí)將副作用降到最小。目前為多功能平臺(tái)設(shè)計(jì)的控釋體系主要基于PH、溫度、酶、光等幾種智能響應(yīng)方式。其中PH、溫度、酶響應(yīng)-為體內(nèi)控釋?zhuān)憫?yīng)靈敏度差，難以精確調(diào)控。而光響應(yīng)體系因具有體外控釋、響應(yīng)靈敏性高、并可通過(guò)光波長(zhǎng)、功率及光照時(shí)間精確調(diào)控等特點(diǎn)而備受青睞。但紫外光和可見(jiàn)光因其穿透力弱及對(duì)細(xì)胞組織可能造成損傷等因素，在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。近紅外光由于生物體穿透力強(qiáng)、對(duì)細(xì)胞損傷小，被認(rèn)為是光響應(yīng)控釋的最理想光源，基于上轉(zhuǎn)換納米粒子實(shí)現(xiàn)近紅外響應(yīng)控釋被認(rèn)為是目前平臺(tái)控釋設(shè)計(jì)的重要挑戰(zhàn)之
O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有方法無(wú)法同時(shí)進(jìn)行細(xì)胞成像、光動(dòng)療和光控釋藥的問(wèn)題，而提供了一種具有近紅外光遠(yuǎn)程響應(yīng)的三層核-殼結(jié)構(gòu)藥物載體的制備方法。
[0005]一種具有近紅外光遠(yuǎn)程響應(yīng)的三層核-殼結(jié)構(gòu)藥物載體的制備方法具體是按以下步驟進(jìn)行的:
[0006]一、將NaYF4:Yb/Er上轉(zhuǎn)換納米粒子分散于環(huán)己烷中，得到上轉(zhuǎn)換納米粒子核；
[0007]二、將表面活性劑C0-520在室溫下溶解在環(huán)己烷中磁力攪拌15min?30min，得到混合液，將步驟一得到的上轉(zhuǎn)換納米粒子核、光敏劑和氨水加入到混合液中在室溫下攪拌20min?40min ;然后逐滴加入四乙氧基硅烷，在室溫下攪拌20h?26h，離心分離得到固體物，固體物用乙醇清洗3?5次，然后分散到去離子水中，得到包覆有光敏劑的上轉(zhuǎn)換納米粒子;
[0008]三、將步驟二得到的包覆有光敏劑的上轉(zhuǎn)換納米粒子加入到陽(yáng)離子表面活性劑中，在室溫下攪拌25min?40min之后超聲25min?40min，然后加入氫氧化鈉溶液繼續(xù)超聲25min?40min，然后通過(guò)蠕動(dòng)泵將四乙氧基硅烷與乙醇的混合溶液以0.5mL/h的速度加入到反應(yīng)體系中，反應(yīng)液在溫度為30?40°C的條件下反應(yīng)20h?26h，反應(yīng)結(jié)束后通過(guò)離心分離，得到固體物，用乙醇清洗固體物3?5次，然后在真空干燥箱中室溫干燥12h，得到未除去表面活性劑的固體產(chǎn)物；
[0009]四、將步驟三得到的未除去表面活性劑的固體產(chǎn)物分散到干燥的甲苯中，然后加入硅烷偶聯(lián)劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)的情況下加熱回流24h后，離心分離，得到固體，采用甲醇清洗固體3?5次后，放入真空干燥箱在室溫下干燥12h，得到表面胺基修飾的三層硅球；
[0010]五、將步驟四得到的表面胺基修飾的三層硅球分散在甲醇溶液中，然后向其中加入濃鹽酸，在溫度為70°C、攪拌的條件下加熱回流24h，反應(yīng)結(jié)束后離心分離，得到固體，采用甲醇清洗固體3?5次后，放入真空干燥箱在室溫下干燥24h，得到胺基修飾的介孔硅球；
[0011]六、將步驟五得到的胺基修飾的介孔硅球分散到二甲亞砜中，超聲25min?40min，得到分散好的納米粒子溶液，然后將單線態(tài)氧加入到分散好的納米粒子溶液中，再將1-乙基-(3- 二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽加入到分散好的納米粒子溶液中，最后將N-羥基丁二酰亞胺加入到分散好的納米粒子溶液中，反應(yīng)體系在室溫下反應(yīng)24h，通過(guò)離心的方式分離，然后用水洗滌3?5次再用甲醇清洗3?5次，在真空干燥箱中室溫干燥12h，得到修飾了單線態(tài)氧敏感分子的納米粒子；
[0012]七、將步驟六得到的修飾了單線態(tài)氧敏感分子的納米粒子分散到N，N- 二甲基甲酰胺中超聲25min?40min，得到分散液，然后將1-胺基金剛烷加入到分散液中，再將1_乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽加入到分散液中，最后將N-羥基丁二酰亞胺加入到分散液中，反應(yīng)體系在室溫下攪拌反應(yīng)24h，通過(guò)離心的方式分離，然后用水洗滌3?5次再用甲醇清洗3?5次，在真空干燥箱中室溫干燥12h，得到客體分子金剛烷修飾的納米粒子；
[0013]八、將步驟七得到的客體分子金剛烷修飾的納米粒子加入到羅丹明B溶液中，超聲25min?40min，反應(yīng)體系在室溫下攪拌反應(yīng)24h，然后向反應(yīng)體系中加入β -環(huán)糊精，反應(yīng)體系在室溫下攪拌反應(yīng)48h，反應(yīng)結(jié)束后將載藥后的納米粒子離心分離，固體用pH為7.4的磷酸鹽緩沖溶液清洗3?5次，在真空干燥箱中室溫干燥12h，得到具有近紅外光遠(yuǎn)程響應(yīng)的三層核-殼結(jié)構(gòu)藥物載體。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
[0015]本發(fā)明利用特殊設(shè)計(jì)的三層核-殼結(jié)構(gòu)納米粒子作為癌癥診療平臺(tái)，三位一體實(shí)現(xiàn)光控釋藥、光動(dòng)療、細(xì)胞成像。該平臺(tái)任意搭載各種藥物，可以實(shí)現(xiàn)各種藥物化學(xué)治療與光動(dòng)力治療的復(fù)合治療(雞尾酒療法)，從而避免單一治療方式癌細(xì)胞耐藥性與抗藥性的產(chǎn)生。同時(shí)利用近紅外光具有的穿透深、低毒性的特點(diǎn)，結(jié)合上轉(zhuǎn)換納米粒子搭建具有近紅外響應(yīng)的多功能癌癥診療平臺(tái)，利用近紅外光作為觸發(fā)開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)在細(xì)胞成像監(jiān)控下，定時(shí)、定位的光動(dòng)力治療與光控藥物釋放。藥物控釋精度高，操作簡(jiǎn)單，可以達(dá)到藥物緩釋效果，延長(zhǎng)藥物作用時(shí)間，減少用藥次數(shù)。
[0016]本發(fā)明設(shè)計(jì)的三層核-殼結(jié)構(gòu)，增加了中間實(shí)心硅殼，用來(lái)以包覆方式負(fù)載光敏劑，由于避免了光敏劑團(tuán)聚及泄漏問(wèn)題，提高了有效光敏劑負(fù)載量。一方面有利于提高細(xì)胞成像清晰度，同時(shí)增加了單線態(tài)氧的產(chǎn)率，可以有效殺死癌細(xì)胞，保證光動(dòng)療的療效，同時(shí)還有利于基于產(chǎn)生的單線態(tài)氧光控?cái)噫I，釋放藥物。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為實(shí)施例一制備的具有近紅外光遠(yuǎn)程響應(yīng)的三層核-殼結(jié)構(gòu)藥物載體的透射電鏡圖；
[0018]圖2為實(shí)施例一制備的具有近紅外光遠(yuǎn)程響應(yīng)的三層核-殼結(jié)構(gòu)藥物載體的透射電鏡局部放大圖，其中I為上轉(zhuǎn)換納米粒子，2為包埋光敏劑的實(shí)心二氧化硅，3為裝載抗癌藥的介孔二氧化硅；
[0019]圖3為實(shí)施例一制備的具有近紅外光遠(yuǎn)程響應(yīng)的三層核-殼結(jié)構(gòu)藥物載體的氮?dú)馕摳角€；
[0020]圖4為實(shí)施例一制備的具有近紅外光遠(yuǎn)程響應(yīng)的三層核-殼結(jié)構(gòu)藥物載體中裝載抗癌藥的介孔二氧化硅的介孔孔徑分布曲線；
[0021]圖5為980nm近紅外激光激發(fā)下實(shí)施例二制備的未包覆光敏劑亞甲基藍(lán)的三層核殼納米粒子的發(fā)射光譜圖；
[0022]圖6為980nm近紅外激光激發(fā)下實(shí)施例一制備的具有近紅外光遠(yuǎn)程響應(yīng)的三層核-殼結(jié)構(gòu)藥物載體的發(fā)射光譜圖；
[0023]圖7為980nm近紅外激光照射下實(shí)施例一步驟六中所述單線態(tài)氧產(chǎn)生的濃度隨時(shí)間變化曲線，其中a為未修飾單線態(tài)氧的介孔硅球，b為修飾單線態(tài)氧的介孔硅球，c為未光照的未修飾單線態(tài)氧的介孔硅球；
[0024]圖8為不同功率近紅外光照射時(shí)的實(shí)施例一制備的具有近紅外光遠(yuǎn)程響應(yīng)的三層核-殼結(jié)構(gòu)藥物載體藥物釋放效果圖，其中a為未光照的實(shí)施例一制備的具有近紅外光遠(yuǎn)程響應(yīng)的三層核-殼結(jié)構(gòu)藥物載體藥物釋放曲線，b為近紅外光功率為0.5W/cm2時(shí)實(shí)施例一制備的具有近紅外光遠(yuǎn)程響應(yīng)的三層核-殼結(jié)構(gòu)藥物載體藥物釋放曲線，c為近紅外光功率為1.5W/cm2時(shí)實(shí)施例一制備的具有近紅外光遠(yuǎn)程響應(yīng)的三層核-殼結(jié)構(gòu)藥物載體藥物釋放曲線，d為近紅外光功率為2W/cm2時(shí)實(shí)施例一制備的具有近紅外光遠(yuǎn)程響應(yīng)的三層核-殼結(jié)構(gòu)藥物載體藥物釋放曲線，e為近紅外光功率為3W/cm2時(shí)實(shí)施例一制備的具有近紅外光遠(yuǎn)程響應(yīng)的三層核-殼結(jié)構(gòu)藥物載體藥物釋放曲線，I為光照停止位置；
[0025]圖9為近紅外光功率為2W/cm2時(shí)對(duì)實(shí)施例一制備的具有近紅外光遠(yuǎn)程響應(yīng)的三層核-殼結(jié)構(gòu)藥物載體間歇性照射時(shí)的藥物模