巨噬细胞担载不同表面电荷的Au纳米棒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种巨噬细胞担载不同表面电荷的Au纳米棒及其制备方法和应用，首先通过配体交换将一端带有巯基另一端带其他基团的巯基聚乙二醇与超小金纳米棒进行配体交换，得到不同表面电荷的超小金纳米棒，再以巨噬细胞为载体，用不同表面电荷的超小金纳米棒对巨噬细胞进行孵育得到巨噬细胞担载的超小金纳米棒。与现有技术相比，本发明专利技术制备方法简单，制备的超小金纳米棒拥有很好的近红外吸收并且巨噬细胞对表面带负电荷的超小金纳米棒表现出更高的吞噬量。同时，巨噬细胞能够携带超小金纳米棒靶向到肿瘤的乏氧区，在近红外激光的照射下能够达到彻底根治肿瘤的目的。

Au nanorods with different surface charges on macrophages and their preparation methods and Applications

The invention relates to an Au nanorod with different surface charges on macrophages and its preparation method and application. Firstly, the mercapto polyethylene glycol with sulfhydryl group at one end and other groups at the other end is exchanged with the super-small gold nanorod by ligand exchange to obtain super-small gold nanorods with different surface charges, and then macrophages are used to prepare super-small gold nanorods. Ultra-small gold nanorods with different surface charges were used to incubate macrophages to obtain ultrasmall gold nanorods loaded by macrophages. Compared with the prior art, the preparation method of the invention is simple, the prepared ultra-small gold nanorods have good near infrared absorption and the macrophages show higher phagocytosis of the ultra-small gold nanorods with negative charge on the surface. At the same time, macrophages can carry super-small gold nanorods to target the hypoxic zone of tumors, and can completely eradicate tumors under near infrared laser irradiation.

【技术实现步骤摘要】
巨噬细胞担载不同表面电荷的Au纳米棒及其制备方法和应用
本专利技术属于无机纳米材料和分子影像学
，涉及一种巨噬细胞装载的不同表面电荷的超小金纳米棒的制备及其应用。
技术介绍
近年来，基于无机纳米材料的近红外诊疗平台广泛的应用于癌症的诊断和治疗，其中包括碳材料，半导体材料，贵金属材料等。金纳米材料尤其是金纳米棒由于其特殊的性质包括较大的吸收截面积、有效的光热转换效率、可协调的纵向等离子波长、高的化学稳定性、低毒性而在众多的近红外诊疗平台中赢得了广泛的关注。超小的金纳米棒应用于癌症的诊疗还有一些隐藏的优点：(1)超小金纳米棒的纵向表面等离子体的吸收峰可以随着金纳米棒的长径比和整体尺寸的变化进行调控，主要集中在650-1350nm；(2)该区域的光几乎不被组织和血液吸收，因而具有更高的组织穿透性；(3)研究发现，金纳米棒的吸收-散射比随着直径的减小而增加。直径小于10nm的金纳米棒是以吸收为主导的。因此，超小的金纳米棒具有更有效的光热转化效率；(4)利用Au-S键之间的强相互作用，可以对超小的金纳米棒进行表面修饰使其成为可应用于生物医学的非常有趣的材料。(5)小粒径的纳米粒子进入生物体后能够更好的躲避网状内皮系统(RES)即肝脏、脾脏等截留，更好地到达肿瘤部位。(6)小粒径的金纳米棒能够及时的从身体内清除，降低潜在的生物毒性。近年来，研究发现巨噬细胞介导的药物或纳米颗粒的递送在癌症治疗中具有很大的潜力，因为巨噬细胞可以穿过一般纳米粒子不可渗透的生物屏障到达肿瘤乏氧区。同时，基于巨噬细胞先天性的吞噬能力可以更容易的负载药物和纳米颗粒。另外，巨噬细胞作为一种免疫细胞可以躲避机体免疫系统的截留，更好的到达肿瘤乏氧区。光声成像技术结合了组织纯光学成像和组织纯声学成像的优点，可以得到高对比度和高分辨率的重建图像，且具有无副作用的优点，为生物组织的无损检测技术提供了一种重要检测手段，正逐步成为生物组织无损检测邻域的一个新的研究热点。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种巨噬细胞担载不同表面电荷的Au纳米棒及其制备方法和应用，该巨噬细胞担载不同表面电荷的Au纳米棒具有良好的靶向肿瘤乏氧区的能力，可以应用在光声、CT影像介导的光热、光动力治疗药物上，实现诊疗一体化。本专利技术的另一个目的是提供一种不同表面电荷超小金纳米棒的制备方法。利用Au-S键之间的强相互作用，以一端带巯基另一端带不同基团的巯基聚乙二醇与超小金纳米棒进行配体交换，得到不同表面电荷的超小金纳米棒。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种巨噬细胞担载不同表面电荷的Au纳米棒的制备方法，将一端带有巯基另一端带不同基团的巯基聚乙二醇与超小金纳米棒进行配体交换，得到不同表面电荷的超小金纳米棒，然后用不同表面电荷的超小金纳米棒对巨噬细胞进行孵育，得到巨噬细胞担载不同表面电荷的Au纳米棒。优选地，超小金纳米棒的长度≤25nm，宽≤6nm。优选地，一端带有巯基另一端带不同基团的巯基聚乙二醇分别为HS-PEG、HS-PEG-COOH和HS-PEG-N3，所述的不同表面电荷的超小金纳米棒的制备方法包括以下步骤：(1)分别在无种子法制备的超小金纳米棒溶液中加入分子量为2000的HS-PEG、HS-PEG-COOH和HS-PEG-N3，超声，搅拌处理后固液分离，分别得到第一沉淀物、第二沉淀物和第三沉淀物；(2)分别取分子量为2000的HS-PEG、HS-PEG-COOH和HS-PEG-N3，溶于二次水中，再溶于无水乙醇中，分别得到HS-PEG乙醇溶液、HS-PEG-COOH乙醇溶液和HS-PEG-N3乙醇溶液；用HS-PEG乙醇溶液、HS-PEG-COOH乙醇溶液和HS-PEG-N3乙醇溶液分别溶解第一沉淀物、第二沉淀物和第三沉淀物，得到表面带中性电荷的超小金纳米棒、表面带负电荷的超小金纳米棒以及含叠氮基团的超小金纳米棒；(3)将含叠氮基团的超小金纳米棒和带有炔基的季铵盐混合均匀，在CuI的催化下，搅拌反应，得到表面带正电荷的超小金纳米棒。上述无种子法制备的超小金纳米棒可以采用现有技术中的无种子制备的方法。优选地：步骤(1)中，巯基聚乙二醇采用巯基聚乙二醇溶液，超小金纳米棒溶液和巯基聚乙二醇溶液的体积比为10～50:1，超小金纳米棒溶液的浓度为1mg/mL，巯基聚乙二醇溶液的浓度为5～50mg/mL；进一步优选超小金纳米棒和巯基聚乙二醇的质量比为2:1；步骤(2)中，巯基聚乙二醇、二次水和无水乙醇的用量之比为5～50mg:1～5mL:10～50mL，进一步优选步骤(2)中二次水和无水乙醇的用量之比为1mL:6～15mL，更进一步优选二次水和无水乙醇的用量之比为1mL:9mL；步骤(3)中，表面带正电荷的超小金纳米棒前驱体与季铵盐的摩尔比为1:20～60，进一步优选表面带正电荷的超小金纳米棒前驱体与季铵盐的摩尔比为1:20～40。优选地，步骤(3)中CuI的使用量与步骤(1)中超小金纳米棒的用量之比为0.5～4mg:10～50mg，进一步优选步骤(3)中CuI的使用量与步骤(1)中超小金纳米棒的用量之比为1mg:10～50mg。优选地：步骤(1)中超声处理时间为1～4h，超声功率为0.1～2KW，搅拌时间为6～16h，搅拌速率为200～500rpm，进一步优选步骤(1)中的超声处理时间为1.5～2h，搅拌时间为10～12h：步骤(2)中超声处理时间为1.5～4h，超声功率为0.1～2KW，搅拌时间为6～16h，搅拌速率为200～500rpm，进一步优选步骤(2)中超声处理时间为1.5～2h，搅拌时间为10～12h；步骤(1)和步骤(2)中的固液分离采用离心分离法，搅拌采用玻璃磁子搅拌；步骤(3)中搅拌时间为12～48h，搅拌速率为200～500rpm，进一步优选步骤(3)中搅拌时间为12～16h。优选地，步骤(3)中的季铵盐的制备方法包括以下步骤：(a)将1,6-二溴己烷和乙腈混合搅拌并缓慢升温加热；(b)保持加热温度，将三乙胺和甲苯混合均匀后缓慢滴入，搅拌后旋蒸，用乙醚洗涤，再旋蒸，得到第一产物；(c)将第一产物和乙腈混合并在室温下搅拌；(d)将N,N-二甲基炔丙胺和甲苯混合均匀后缓慢滴入步骤(c)的混合溶液中，搅拌反应，旋蒸，用乙醚洗涤，再旋蒸，得到所述的季铵盐。优选地：步骤(a)和步骤(b)中，1,6-二溴己烷、乙腈、三乙胺和甲苯的用量之比为0.1～1mol:10～20mL:5～20mL:5～20mL，优选1,6-二溴己烷、乙腈、三乙胺和甲苯的用量之比为0.1mol:16mL:10mL:10mL。步骤(a)中升温至60℃，步骤(b)中三乙胺和甲苯混合均匀后缓慢滴入时，保持在60℃；步骤(c)和步骤(d)中，第一产物、乙腈、N,N-二甲基炔丙胺和甲苯的用量之比为0.01～0.1mol:5～25mL:0.005～0.5mol:5～25mL，进一步优选第一产物、乙腈、N,N-二甲基炔丙胺和甲苯的用量之比为0.01mol:16mL:0.05mol:16mL，步骤(d)中搅拌反应12～24h，进一步优选搅拌反应时间为24h。优选地，采用以下方法用不同表面电荷的超小金纳米棒对巨噬细胞进行孵育：将巨噬细胞在培养皿中培养后，分别用不同表面电荷的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种巨噬细胞担载不同表面电荷的Au纳米棒的制备方法，其特征在于，将一端带有巯基另一端带不同基团的巯基聚乙二醇与超小金纳米棒进行配体交换，得到不同表面电荷的超小金纳米棒，然后用不同表面电荷的超小金纳米棒对巨噬细胞进行孵育，得到巨噬细胞担载不同表面电荷的Au纳米棒。

【技术特征摘要】
1.一种巨噬细胞担载不同表面电荷的Au纳米棒的制备方法，其特征在于，将一端带有巯基另一端带不同基团的巯基聚乙二醇与超小金纳米棒进行配体交换，得到不同表面电荷的超小金纳米棒，然后用不同表面电荷的超小金纳米棒对巨噬细胞进行孵育，得到巨噬细胞担载不同表面电荷的Au纳米棒。2.根据权利要求1所述的不同表面电荷的Au纳米棒的制备方法，其特征在于，一端带有巯基另一端具有不同基团的巯基聚乙二醇分别为HS-PEG、HS-PEG-COOH和HS-PEG-N3，所述的不同表面电荷的超小金纳米棒的制备方法包括以下步骤：(1)分别在无种子法制备的超小金纳米棒溶液中加入分子量为2000的HS-PEG、HS-PEG-COOH和HS-PEG-N3，超声，搅拌处理后固液分离，分别得到第一沉淀物、第二沉淀物和第三沉淀物；(2)分别取分子量为2000的HS-PEG、HS-PEG-COOH和HS-PEG-N3，溶于二次水中，再溶于无水乙醇中，分别得到HS-PEG乙醇溶液、HS-PEG-COOH乙醇溶液和HS-PEG-N3乙醇溶液；用HS-PEG乙醇溶液、HS-PEG-COOH乙醇溶液和HS-PEG-N3乙醇溶液分别溶解第一沉淀物、第二沉淀物和第三沉淀物，得到表面带中性电荷的超小金纳米棒、表面带负电荷的超小金纳米棒以及含叠氮基团的超小金纳米棒；(3)将含叠氮基团的超小金纳米棒和带有炔基的季铵盐混合均匀，在CuI的催化下，利用点击化学，搅拌反应，得到表面带正电荷的超小金纳米棒。3.根据权利要求2所述的巨噬细胞担载不同表面电荷的Au纳米棒的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，巯基聚乙二醇采用巯基聚乙二醇溶液，超小金纳米棒溶液和巯基聚乙二醇溶液的体积比为10～50:1，超小金纳米棒溶液的浓度为1mg/mL，巯基聚乙二醇溶液的浓度为5～50mg/mL；步骤(2)中，巯基聚乙二醇、二次水和无水乙醇的用量之比为5～50mg:1～5mL:10～50mL；步骤(3)中，表面带正电荷的超小金纳米棒前驱体与季铵盐的摩尔比为1:20～60。4.根据权利要求2或3所述的巨噬细胞担载不同表面电荷的Au纳米棒的制备方法，其特征在于：步骤(1)中超声处理时间为1～4h，超声功率为0.1～2KW，搅拌时间为6～16h，搅拌速率为200～500rpm：步骤(2)中超声处理时间为1.5～4h，超声功率为0.1～2KW，搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨仕平，田启威，王媛媛，安璐，杨艺典，曹美，王海梅，谢寅宵，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：上海,31