一种具有光热效应的纳米微粒的制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种具有光热效应的纳米微粒的制备方法及其应用。所述纳米微粒由壳聚糖等带正电荷的分子在反相微乳液中用京尼平引发聚合反应，然后表面经PEG修饰以增强生物相容性，最后经由正负电荷作用担载光热转化材料后制备得到，得到的纳米微粒具有显著的光热效应。该纳米微粒可应用于肿瘤细胞的光热治疗中，其较强的光热杀伤能力能杀死肿瘤细胞，抑制肿瘤生长。

【技术实现步骤摘要】
一种具有光热效应的纳米微粒的制备方法及其应用
本专利技术涉及纳米医学材料领域，具体为一种具有光热效应的纳米微粒的制备方法及其应用。
技术介绍
光热治疗(photothermaltherapy，PTT)是一种微创肿瘤治疗技术，即是激光照射到肿瘤部位，将光能转化为热能使肿瘤部位温度升高而杀死肿瘤。近红外光热疗法是在肿瘤局部注射或者是埋植光热剂提高光敏性，在特定波长的激光辐射后，光热剂快速将光热转化为热能，达到杀死肿瘤的目的。该方法降低了全身系统毒性，具有低创伤性和易操作等优点，还可以进行载体修饰靶向治疗，具有较好的应用前景。用于光热治疗的光敏剂有无机金纳米粒、硫化铜纳米粒等，具有较高的光热转换效率。但无机材料的不可降解带来潜在毒性，表面难以修饰导致靶向性差，载药困难。有机材料具有良好生物相容性，被广泛用作药物或者基因运输，在这些有机材料中，吲哚菁绿(ICG)、聚吡咯、聚苯胺、多巴胺黑色素、聚噻吩等光热转化材料在肿瘤治疗研究中引起了研究者的广泛兴趣。其中吲哚菁绿是FDA批准的唯一可用于临床诊断的具有近红外特性的分子，然而其在肿瘤治疗中的应用仍然受限于：1.光漂白性，在水溶液里光照下淬灭加速；2.在水溶液中高温显著加速热降解；3.水中不稳定，出现浓度性的聚集、不可逆降解等，光学性质发生改变，甚至丧失光热转化能力；4.半衰期短，易和血清蛋白结合被肝脏清除。研究发现适当的载体包裹能在一定程度上提高这些光热转化材料的光、溶剂和热稳定性，可有效避免光热转化材料的分解体内清除，调节其体内循环和分布。壳聚糖、聚赖氨酸、聚乙烯亚胺、赖氨酸、牛血清白蛋白等分子，具有良好的生物相容性，已经广泛地被作为药物载体材料，应用于生物医学领域。通过以这些带伯氨基的分子为骨架材料，利用纳米制备技术，有望制备光热转化材料的纳米微粒，表面PEG化修饰后进一步改善和提高光热转化材料的稳定性、肿瘤蓄积能力，进而提高肿瘤光热治疗效果。
技术实现思路
为此本专利技术提供了一种具有光热效应的纳米微粒的制备方法及其应用。所述纳米粒担载吲哚菁绿等光热转换材料后提高了光热稳定性，延长了肿瘤瘤内迟滞时间，延缓了体内代谢排出，并且对肿瘤细胞及荷瘤小鼠肿瘤有明显杀伤作用。本专利技术采用的技术方案为：本专利技术提供的一种具有光热效应的纳米微粒的制备方法，是以带伯氨基的分子为骨架材料，京尼平作为交联剂，利用反相微乳液方法制备得到纳米微粒，然后利用PEG进行表面修饰，担载光热转化材料，从而制备得到具有光热效应的纳米微粒。所述的带伯氨基的分子为壳聚糖、聚赖氨酸、聚乙烯亚胺、赖氨酸、牛血清白蛋白中的一种。所述的光热转化材料为吲哚菁绿、聚吡咯、聚苯胺、多巴胺黑色素、聚噻吩类物质中的一种。所述的反相微乳液方法中的反相微乳液体系为以环己烷为油相，聚氧乙烯基辛基苯基醚、聚氧乙烯基壬基苯基醚中的一种或二种为表面活性剂，以乙醇、丙醇、正己醇、正辛醇或正癸醇中的一种或二种以上为助表面活性剂和水组成的反相微乳液体系。所述的用来表面修饰的PEG，分子量为500-5000Da，修饰在纳米微粒伯氨基上，PEG投入量为骨架材料伯氨基摩尔数的1/5-1/50。所述具有光热效应的纳米微粒，骨架材料伯氨基与京尼平摩尔比为1:1-5:1。所述具有光热效应的纳米微粒，纳米微粒粒径不受京尼平与骨架材料摩尔比影响，动态光散射测得粒径在50-150nm之间，表面电势及氨基残余受京尼平与骨架材料摩尔比影响。所述的反相微乳液体系中，体积比，油相：助表面活性剂：水相＝16.5：4：1，表面活性剂在油相、助表面活性剂以及水相组成的混合液中的浓度为0.17g/mL。所述具有光热效应的纳米微粒，表面带有大量正电荷，电势为30-60mv。所述具有光热效应的纳米微粒，带伯氨基的骨架材料与京尼平反应生成蓝色栀子素，其最大吸收波长为605nm左右，随着反应时间的延长(8天)，该吸收波长处吸收值明显增大。所述具有光热效应的纳米微粒，在水中分散良好，且在不同pH条件下(pH＝2.82-7.3)，纳米微粒粒径基本维持不变。所述具有光热效应的纳米微粒，能吸收光能转化为热能，较佳地，在808nm激光器0.17w/cm2光强下，担载光热转换材料75ug/mL照射20min可升至46℃。所述具有光热效应的纳米微粒具有较低的细胞毒性。当担载光热转换材料≥9.375ug/mL下具有细胞活性抑制作用，随着浓度增大细胞活性抑制作用更强。所述具有光热效应的纳米微粒，可用于肿瘤细胞的光热治疗中，具体为将制得的具有光热效应的纳米微粒递送到肿瘤部位后，在特定波长激光的照射下，纳米微粒可以将光能转化成热能，从而杀死肿瘤细胞。所述的的特定波长为605nm。本专利技术具有以下优点：京尼平广泛用于生物交联，但是制备纳米材料的较少，反相微乳法制备壳聚糖京尼平纳米粒在生理条件下易发生交联聚集沉淀，稳定性差。该专利利用小分子量壳聚糖作为骨架材料，京尼平作为交联剂，SCM-PEG修饰，使其在较宽的pH范围内维持稳定，此外未修饰的壳聚糖正电荷可用于药物传递，用作生物体外体内光热治疗。附图说明图1为本专利技术实施例提供的PEG壳聚糖京尼平纳米粒透射电子显微镜图及其粒径分布；图2为本专利技术实施例提供的PEG修饰纳米粒红外吸收光谱图(CS：壳聚糖，CS-g：壳聚糖京尼平纳米粒；CG-PEG：PEG化的壳聚糖京尼平纳米粒)；图3为本专利技术实施例提供的不同pH条件下PEG壳聚糖京尼平纳米粒动态光散射粒径及多分散系数图；图4为本专利技术实施例提供的壳聚糖京尼平-吲哚菁绿纳米微粒白炽灯照射及在37℃震荡放置时荧光光稳定性分析图；图5为本专利技术实施例提供的壳聚糖京尼平-吲哚菁绿纳米微粒的体外光热杀伤细胞效果图；图6为本专利技术实施例提供的壳聚糖京尼平-吲哚菁绿纳米微粒瘤内迟滞效应考察结果；图7为本专利技术实施例提供的壳聚糖京尼平-吲哚菁绿纳米微粒光照瘤体升温情况图；图8为本专利技术实施例提供的壳聚糖京尼平-吲哚菁绿纳米微粒对荷瘤小鼠肿瘤光热治疗效果图；具体实施方式本专利技术基于天然低毒的纳米骨架材料和交联剂，利用反相微乳液的方法制备生物相容性好的纳米微粒，经过PEG修饰和光热转化材料担载后可用于肿瘤光热治疗。吲哚菁绿购自丹东怡创，壳聚糖购自浙江金壳，京尼平购自临川之信，SCM-PEG(2090Da,≥98.5％)购自上海炎怡生物有限公司，TritonX-100购买于Sigma.细胞株U87来自ATCC细胞库.具体实施例如下：实施例1：PEG化壳聚糖京尼平纳米微粒的制备1)环己烷18.15mL为油相、tritonX-1004.74g为表面活性剂，正辛醇4.41mL为助表面活性剂，混合搅拌30min。2)壳聚糖33mg溶解在水中超声漩涡震荡形成0.55mL溶液，其中壳聚糖的伯氨基摩尔数为0.183mmol，京尼平27mg溶解于200ul乙醇中，后添加去离子水形成0.55mL溶液，上述两种溶液首先混合超声2min交联，制备水相。3)步骤2)的水相溶液加入至步骤1)包含包表面活性剂与助表面活性剂的油相中，超声10min，形成反相微乳液(1)，室温反应12h。4)琥珀酰亚胺乙酸酯PEG50mg溶解在0.55mL水溶液中，加入至步骤1)油相中制备反相微乳液(2)，200ulN,N-二异丙基乙胺催化继续反应12h。5)将步骤4)制得的反相微乳液体系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有光热效应的纳米微粒的制备方法，其特征在于：以带伯氨基的分子为骨架材料，京尼平作为交联剂，利用反相微乳液方法制备得到纳米微粒，然后利用PEG进行表面修饰，担载光热转化材料，从而制备得到具有光热效应的纳米微粒。

【技术特征摘要】
1.一种具有光热效应的纳米微粒的制备方法，其特征在于：以伯氨基的分子为骨架材料，京尼平为交联剂，反相微乳液方法制备得到纳米微粒，然后利用PEG进行表面修饰，担载光热转化材料，从而制备得到具有光热效应的纳米微粒，所述反相微乳液方法中环己烷18.15mL、tritonX-1004.74g、正辛醇4.41mL混合搅拌30min制备油相，壳聚糖33mg溶解在水中超声漩涡震荡形成0.55mL溶液，其中伯氨基摩尔数为0.183mmol，京尼平27mg溶解于200ul乙醇中，后添加去离子水形成0.55mL溶液，壳聚糖和京尼平溶液首先混合超声2min交联制备水相，水相溶液添加至油相中超声形成反相微乳液。2.按...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭明乾，宋小杰，马小军，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21