具有肿瘤细胞靶向性的超细磁性核壳纳米材料及其制备和应用制造技术

本发明专利技术公开了具有肿瘤细胞靶向性的超细磁性核壳纳米材料及其制备和应用。本发明专利技术以超细磁性纳米Fe3O4材料为核，且所述的核被标记有异硫氰酸荧光素的二氧化硅层所包覆；以多孔二氧化硅为壳层，且所述壳层包覆所述的标记有异硫氰酸荧光素的二氧化硅层，同时，在所述壳层的表面修饰有肿瘤靶向分子LyP‑1。本发明专利技术材料具有肿瘤细胞靶向、荧光示踪、核磁成像的多功能。通过靶向分子和荧光分子，对肿瘤组织实现特异性识别，介导进入肿瘤组织，从而实现制备高效靶向功能的对肿瘤组织检测和治疗的药物的目的，具有极高的生物医学意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料与生物医药的交叉领域，具体涉及具有肿瘤细胞靶向性的超细磁性核壳纳米材料及其制备和应用。
技术介绍
磁共振成像(MRI)因其具有的无创性、无放射性、高组织分辨率、良好的信噪比、及可能三维成像的优势而成为实体肿瘤影像学诊断的优先选择。与此同时，为增加不同器官尤其是病变组织与正常组织的区别，可通过应用造影剂并改变附近的原子对外部磁场的响应缩短纵向弛豫时间(longitudinalrelaxationtime,T1)或横向弛豫时间(transverserelaxationtime,T2)以增强灵敏度和组织对比度，从而提高疾病诊断的敏感性和特异性。据此，将MRI造影剂分为T1造影剂和T2造影剂。T1造影剂是通过水分子中的氢核和顺磁性金属离子直接作用来缩短T1，从而增强信号，图像较亮；T1造影剂大部分使用镧系金属钆(Gd)或者其他衍生材料，目前在临床使用上较为广泛。但由于该类造影剂的组织分布缺乏特异性、磁豫效率低以及半衰期短等原因，其在临床应用仍有很大的局限性。因此，研究者现将目光转向于T2造影剂。T2造影剂是通过对外部局部磁性环境的不均匀性进行干扰，使邻近氢质子在弛豫中很快产生相(diphase)来缩短T2，从而减弱信号，图像较暗。超顺磁铁氧化物颗粒具有使其所在区域质子信号降低并将图像转变为暗信号的特征，同时，超顺磁铁氧化物颗粒还具有灵敏度度高、易代谢、易修饰、生物相容性好、易调控磁学性质和弛豫效能的优势。体内MRI实验证明了其作为造影剂的良好效果。因此超顺磁铁氧化物颗粒，在MRI造影剂领域表现出诱人的应用前景。但是，纳米四氧化三铁由于尺寸小、比表面大，在水介质中容易聚集，对生物体器官、组织无特异性，无法准确的使造影材料进入肿瘤细胞，使得正常组织与肿瘤组织不能区分开来。对此，最新的研究通过在超顺磁铁氧化物颗粒表面修饰特殊配体，例如维他命、抗体、多肽类、多糖类、核苷酸等，实现与肿瘤细胞相应的受体的特异性结合，赋予超顺磁铁氧化物颗粒以肿瘤靶向性。然而，目前报道的超顺磁性氧化物颗粒大多采用高分子进行修饰，其在酸性的肿瘤微环境内，不能较好的保护氧化铁核心不被降解。因此，专利技术一种对磁性氧化铁颗粒具有良好保护作用的新型靶向功能材料，通过靶向分子准确进入肿瘤细胞，对于正确诊断肿瘤组织、提高肿瘤治疗效果是十分有价值的。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种具有肿瘤细胞靶向性的超细磁性核壳纳米材料及其制备和应用，通过二氧化硅层保护超细磁性纳米Fe3O4内核并提供接枝位点，以接枝异硫氰酸荧光素而具有荧光性能，并通过在二氧化硅层的表面包覆多孔二氧化硅壳层而具有好的水溶性和生物相容性，进而在壳层表面修饰靶向分子，从而使得材料兼具肿瘤细胞靶向、荧光示踪、核磁成像的多功能，对肿瘤组织实现特异性识别，介导进入肿瘤组织，可用于制备高效靶向功能的对肿瘤细胞诊断和治疗的药物或药物载体。本专利技术的一个方面在于提供具有肿瘤细胞靶向性的超细磁性核壳纳米材料，其中，以超细磁性纳米Fe3O4材料为核，且所述的核被标记有异硫氰酸荧光素的二氧化硅层所包覆；以多孔二氧化硅为壳层，且所述壳层包覆所述的标记有异硫氰酸荧光素的二氧化硅层，同时，在所述壳层的表面接枝修饰有肿瘤靶向分子LyP-1。在本专利技术上述方面的一些实施方案中，所述超细磁性纳米Fe3O4材料是直径为5～10nm的磁性Fe3O4纳米颗粒。在本专利技术上述方面的一些实施方案中，表面接枝修饰的所述肿瘤靶向分子LyP-1的重量占比为10～15％，接枝密度为1.5×1017/m2～3.0×1017/m2。本专利技术的另一个方面在于提供所述具有肿瘤细胞靶向性的超细磁性核壳纳米材料的制备方法，包括以下步骤：(1)利用水热法合成尺寸均一的超细磁性Fe3O4纳米颗粒，分散于正己烷溶液中，得到浓度为10～25mg/mL的超细磁性Fe3O4纳米颗粒正己烷溶液；(2)取一定体积的步骤(1)得到的超细磁性Fe3O4纳米颗粒的正己烷溶液，以其中超细磁性Fe3O4纳米颗粒的质量为100mg计，将所述超细磁性Fe3O4纳米颗粒的正己烷溶液分散于30～60mL的环己烷中，向其中加入8～15mL的辛基苯基聚氧乙烯醚并超声分散均匀后，加入0.3～0.8mL的质量百分浓度为20～30％的氨水溶液并持续搅拌0.5～1小时，形成稳定的微乳液；在不断搅拌的条件下，向上述微乳液中滴加0.02～0.05mL的正硅酸乙酯，反应8～24小时；然后，将预先混合的由3～6mL的3-氨丙基三乙氧基硅烷和0.005～0.02g的异硫氰酸荧光素组成的溶液加入至上述体系中，避光反应6～12小时；最后，磁性分离并收集，经洗涤、干燥后得到Fe3O4@SiO2-FITC样品；(3)将步骤(2)所得的Fe3O4@SiO2-FITC样品超声分散于35～50mL的浓度为0.003～0.01g/mL的十六烷基三甲基溴化铵水溶液中，同时向其中加入2～5mL正己烷，搅拌0.5～1小时后，向其中加入0.3～0.6mL质量百分浓度为20～30％氨水溶液，滴加0.1～0.4mL正硅酸乙酯，在25～35℃下避光反应8～24小时后，通过磁性分离收集到的反应产物，经洗涤后在乙醇中70～90℃回流12～24小时以脱除十六烷基三甲基溴化铵模板分子，最后，再次磁性分离并收集，经洗涤、干燥后得到Fe3O4@SiO2-FITC@nSiO2样品；(4)将步骤(3)所得的Fe3O4@SiO2-FITC@nSiO2样品再分散于乙醇中，并加入0.01～0.04mL巯丙基三乙氧基硅烷，反应6～12小时后，通过磁性分离收集到反应产物，经洗涤后再次分散于乙醇中，再向其中加入由0.01～0.04g马来酰亚胺-LyP-1溶解于2～4mL乙醇所形成的溶液，反应6～12小时，然后，再次磁性分离并收集，经洗涤、干燥后得到最终产物Fe3O4@SiO2-FITC@nSiO2-LyP-1样品。在本专利技术上述方面的一些实施方案中，所述具有肿瘤细胞靶向性的超细磁性核壳纳米材料的制备方法，包括以下步骤：(1)利用水热法合成尺寸均一的超细磁性Fe3O4纳米颗粒，分散于正己烷溶液中，得到浓度为20mg/mL的超细磁性Fe3O4纳米颗粒正己烷溶液；(2)取5mL的步骤(1)得到的超细磁性Fe3O4纳米颗粒的正己烷溶液，将所述超细磁性Fe3O4纳米颗粒的正己烷溶液分散于50mL的环己烷中，向其中加入10mL的辛基苯基聚氧乙烯醚并超声分散均匀后，加入0.5mL的质量百分浓度为28％的氨水溶液并持续搅拌0.5～1小时，形成稳定的微乳液；在不断搅拌的条件下，向上述微乳液中滴加0.04mL的正硅酸乙酯，反应8～24小时；然后，将预先混合的由5mL的3-氨丙基三乙氧基硅烷和0.01g的异硫氰酸荧光素组成的溶液加入至上述体系中，避光反应6～12小时；最后，磁性分离并收集，经洗涤、干燥后得到Fe3O4@SiO2-FITC样品；(3)将步骤(2)所得的Fe3O4@SiO2-FITC样品超声分散于40mL的浓度为0.005g/mL的十六烷基三甲基溴化铵水溶液中，同时向其中加入3mL正己烷，搅拌0.5～1小时后，向其中加入0.4mL质量百分浓度为28％氨水溶液，滴加0.2mL正硅酸乙酯，在25～35℃下避光反应8～24小时后，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有肿瘤细胞靶向性的超细磁性核壳纳米材料，其特征在于，以超细磁性纳米Fe3O4材料为核，且所述的核被标记有异硫氰酸荧光素的二氧化硅层所包覆；以多孔二氧化硅为壳层，且所述壳层包覆所述的标记有异硫氰酸荧光素的二氧化硅层，同时，在所述壳层的表面接枝修饰有肿瘤靶向分子LyP‑1。

【技术特征摘要】
1.具有肿瘤细胞靶向性的超细磁性核壳纳米材料，其特征在于，以超细磁性纳米Fe3O4材料为核，且所述的核被标记有异硫氰酸荧光素的二氧化硅层所包覆；以多孔二氧化硅为壳层，且所述壳层包覆所述的标记有异硫氰酸荧光素的二氧化硅层，同时，在所述壳层的表面接枝修饰有肿瘤靶向分子LyP-1。2.如权利要求1所述的具有肿瘤细胞靶向性的超细磁性核壳纳米材料，其特征在于，所述超细磁性纳米Fe3O4材料是直径为5～10nm的磁性Fe3O4纳米颗粒。3.如权利要求2所述的具有肿瘤细胞靶向性的超细磁性核壳纳米材料，其特征在于，表面接枝修饰的所述肿瘤靶向分子LyP-1的重量占比为10～15％，接枝密度为1.5×1017/m2～3.0×1017/m2。4.如权利要求1～3任一所述的具有肿瘤细胞靶向性的超细磁性核壳纳米材料的制备方法，包括以下步骤：(1)利用水热法合成尺寸均一的超细磁性Fe3O4纳米颗粒，分散于正己烷溶液中，得到浓度为10～25mg/mL的超细磁性Fe3O4纳米颗粒正己烷溶液；(2)取一定体积的步骤(1)得到的超细磁性Fe3O4纳米颗粒的正己烷溶液，以其中超细磁性Fe3O4纳米颗粒的质量为100mg计，将所述超细磁性Fe3O4纳米颗粒的正己烷溶液分散于30～60mL的环己烷中，向其中加入8～15mL的辛基苯基聚氧乙烯醚并超声分散均匀后，加入0.3～0.8mL的质量百分浓度为20～30％的氨水溶液并持续搅拌0.5～1小时，形成稳定的微乳液；在不断搅拌的条件下，向上述微乳液中滴加0.02～0.05mL的正硅酸乙酯，反应8～24小时；然后，将预先混合的由3～6mL的3-氨丙基三乙氧基硅烷和0.005～0.02g的异硫氰酸荧光素组成的溶液加入至上述体系中，避光反应6～12小时；最后，磁性分离并收集，经洗涤、干燥后得到Fe3O4@SiO2-FITC样品；(3)将步骤(2)所得的Fe3O4@SiO2-FITC样品超声分散于35～50mL的浓度为0.003～0.01g/mL的十六烷基三甲基溴化铵水溶液中，同时向其中加入2～5mL正己烷，搅拌0.5～1小时后，向其中加入0.3～0.6mL质量百分浓度为20～30％氨水溶液，滴加0.1～0.4mL正硅酸乙酯，在25～35℃下避光反应8～24小时后，通过磁性分离收集到的反应产物，经洗涤后在乙醇中70～90℃回流12～24小时以脱除十六烷基三甲基溴化铵模板分子，最后，再次磁性分离并收集，经洗涤、干燥后得到Fe3O4@SiO2-FITC@nSiO2样品；(4)将步骤(3)所得的Fe3O4@SiO2-FITC@nSiO2样品再分散于乙醇中，并加入0.01～0.04mL巯丙基三乙氧基硅烷，反应6～12小时后，通过磁性分离收集到反应产物，经洗涤后再次分散于乙醇中，再向其中加入由0.01～0.04g马来酰亚胺-LyP-1溶解于2～4...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋永剑，傅德良，刘少军，李恒超，何航，
申请(专利权)人：复旦大学附属华山医院，
类型：发明
国别省市：上海;31