一种金钆复合纳米材料、制备方法及其用途技术

本发明专利技术涉及一种金钆复合纳米材料、制备方法及其用途。本发明专利技术所述的金钆复合纳米材料包括二氧化硅修饰的金纳米棒的内核，及包覆在所述内核外侧的含钆二氧化硅层。该金钆复合纳米材料含钆量高，每个纳米颗粒上有1.5×106个Gd离子，成像效果好且毒副作用小，可以负载多种药物及探针分子，其表面可以吸附靶向分子，从而能高效地输运到病灶部位，实现多功能的诊疗。该金钆复合纳米材料作为载体载药后，在激光照射下，该金钆复合纳米载药材料在荷瘤小鼠治疗过程中体现了热疗和化疗的协同效果，有效抑制了肿瘤的生长，并具有CT、MRI和光声成像等多种成像功能，适合应用于有复杂需要的肿瘤诊断和治疗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于药物载体
，涉及一种金钆复合纳米材料、制备方法及其用途。
技术介绍
在过去几十年中，尽管人们对癌症的认识已经取得了很大进步，但癌症却依然是威胁人类健康的主要疾病之一。化疗是肿瘤治疗最常用的手段之一。但是临床治疗中，化疗效果并不好。对于内部高压、乏氧的实体瘤，化疗药物到肿瘤组织非常少，并很难渗透到肿瘤内部，因而限制了其治疗效果。此外，化疗药物缺乏对肿瘤组织的识别，对正常的组织和细胞也有一定毒性，因此具有明显的毒副作用：比如盐酸阿霉素具有明显的心脏毒性。在癌症治疗中，热疗和化疗联合应用已被证明能够优化癌症治疗的效果。温度升高引起的肿瘤血管通透性的增加及血管内皮细胞间隙变大，也会增加化疗药物在肿瘤内的蓄积，提高化疗的疗效。已有文献报道了一些方法用来提高化疗药物在肿瘤内部的积累和渗透。伊利诺斯大学香槟分校程建军课题组研究了不同尺寸的纳米药物载体到肿瘤的蓄积量和渗透程度不同。他们制备了20nm、50nm和200nm三种不同尺寸的药物-二氧化硅纳米复合物，发现50nm的纳米复合物在肿瘤组织内显示出了最长的滞留时间，且在肿瘤组织的渗透性最强。国家纳米科学中心梁兴杰课题组报道了在纳米胶束表面修饰新型短肽分子(iRGD)后可以提高其在肿瘤的渗透性。此外，外界能量刺激，比如磁场、超声和近红外激光已经作为新的靶向方法证明在活体动物实验中是有效的。我们前期的研究工作，设计了一种温敏高分子包被的金纳米棒载体，在近红外激光照射下，更多地富集在肿瘤组织(照激光组材料百分含量是不照激光组的7.6倍)。近红外激光等这些通过外界能量刺激进行肿瘤靶向治疗的策略前景可期，因为外界的刺激的位点，时机和强度可以非常方便地进行精准的控制。肿瘤的早期诊断对于肿瘤的治疗具有重要意义。清楚地确定肿瘤的位置、大小和血管情况对于治疗方法的选择具有指导作用，因此选择合适的成像技术和方法非常重要。同时，各种成像技术，可以监测治疗过程，及时反馈治疗情况。设计并应用诊疗一体化的纳米药物载体，有助于精准地设计治疗方案，为个体化的诊疗提供指导和依据。到目前为止，鲜有文献和专利报道多功能的纳米诊疗载体可以同时通过近红外激光照射提高载体和药物在肿瘤的富集和渗透。含钆造影剂用以提高图像的对比度，使身体各部分的异常组织或患处显像，主要用于头部、脊柱和全身等的核磁共振成像(MRI)检查。游离的钆具有高毒性，在体内分布于骨骼和肝脏，并可迅速导致肝脏坏死。使用螯合物含钆造影剂能改变其在体内的分布以确保图像对比强度，并改善其毒副作用。但是，钆螯合物使用对人体仍有很大的毒性，将钆以接枝或化学键连接到大分子的表面，钆元素对人体仍有很大的毒副作用，且钆的负载量少，不利于成像检测，目前文献报道的金纳米材料表面修饰钆离子的制备方法中，通常是每个纳米颗粒表面有约104个Gd离子(small,2014,10,556–565；NatureMedicine,2012,18,829-835)，即使现有技术中公开的钆含量最高的是一篇文献报道的每个纳米颗粒表面有Gd离子的含量也只能达到5×105个(Nanoscale,2011,3,1990-1996)，因而，有必要开发一种高含钆量且低毒副作用的复合材料具有重要的意义。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种金钆复合纳米材料、制备方法及其用途。所述金钆复合纳米材料的钆含量高、成像效果好，且毒副作用小，其可以作为载体包载大量药物，还可以制成吸附有靶向分子及药物的药物复合物，在近红外激光照射下，可以实现载体和药物在肿瘤部位的明显有效富集，能增加其在肿瘤内部的渗透性。化疗和热疗两种治疗方式的联合运用，能起到协同增效的作用。且该金钆复合纳米材料具有多种成像功能，集合了光声、电子计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)等多种成像功能于一身，可有效诊断疾病，监测治疗效果。为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种金钆复合纳米材料，所述金钆复合纳米材料包括二氧化硅修饰的金纳米棒的内核，及包覆在所述内核外侧的含钆二氧化硅层。优选地，所述二氧化硅修饰的金纳米棒内核包括金纳米棒及包覆在所述金纳米棒外侧的介孔二氧化硅。所述金纳米棒的长度为5-100nm，例如可以是5nm、10nm、15nm、17nm、20nm、25nm、30nm、32nm、35nm、40nm、45nm、50nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、90nm、95nm或100nm等。从有利于达到肿瘤组织上来考虑，更优选所述金纳米棒长度为5-60nm。所述金纳米棒的长径比优选为1.5-20，例如可以是1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、6、7、8、8.5、9、10、11、12、13.5、14、15、16、17、18、19或20等，优选为2-8，从有利于达到肿瘤组织并适于通过近红外激光控制上来考虑，进一步优选所述金纳米棒的长径比为2.5-6，更进一步优选为3.0-4.5。所述介孔二氧化硅层的厚度优选为3-50nm，例如可以是3nm、5nm、8nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm，优选为5-45nm，从易于制备和有利于到达肿瘤组织上来考虑，更优选所述二氧化硅层的厚度为10-30nm。进一步优选为5-45nm，特别优选为10-30nm。优选地，所述含钆二氧化硅层为实心层，其厚度优选为5-100nm，例如可以是5nm、10nm、15nm、20nm、30nm、40nm、45nm、50nm、55nm、65nm、70nm、80nm、90nm、95nm或100nm等，从MRI成像和有利于到达肿瘤组织上来考虑，更优选所述含钆的二氧化硅层的厚度为15-50nm。根据实际需要，在金钆复合纳米材料的制备过程中，通过调节反应物的加入量，调节Au和Gd的比例，从而调控含钆硅层的厚度。优选地，所述金钆复合纳米材料带负电。优选地，所述金钆复合纳米材料还包括静电吸附在所述含钆二氧化硅层外侧的带电物质形成的吸附层。优选地，带电物质为带正电的物质和/或带负电的物质，所述带电物质优选自靶向分子、探针分子、高分子聚合物或药物中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有靶向分子和高分子聚合物的组合，靶向分子和药物的组合，靶向分子和探针分子的组合、靶向分子、高分子聚合物和药物的组合等。本专利技术所述“带本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金钆复合纳米材料，其特征在于，包括二氧化硅修饰的金纳米棒的内核，及包覆在所述内核外侧的含钆二氧化硅层。

【技术特征摘要】
1.一种金钆复合纳米材料，其特征在于，包括二氧化硅修饰的金纳米棒的
内核，及包覆在所述内核外侧的含钆二氧化硅层。
2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述二氧化硅修饰的金纳米
棒内核包括金纳米棒及包覆在所述金纳米棒外侧的介孔二氧化硅；
优选地，所述金纳米棒的长度为5-100nm，优选为5-60nm；所述金纳米棒
的长径比优选为1.5-20，进一步优选为2-8，特别优选为2.5-6，最优选为3.0-4.5；
所述介孔二氧化硅层的厚度优选为3-50nm，进一步优选为5-45nm，特别优选
为10-30nm；
优选地，所述含钆二氧化硅层为实心层，其厚度优选为5-100nm，进一步
优选为15-50nm；
优选地，所述金钆复合纳米材料带负电。
3.根据权利要求1或2所述的材料，其特征在于，所述金钆复合纳米材料
还包括静电吸附在所述含钆二氧化硅层外侧的带电物质形成的吸附层；
优选地，带电物质为带正电的物质和/或带负电的物质，所述带电物质优选
自靶向分子、探针分子、高分子聚合物或药物中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述靶向分子包括透明质酸、透明质酸钠、赫赛汀、转铁蛋白、
叶酸或精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列RGD中的任意一种或至少两种的组合，所
述靶向分子的分子量优选为200-200,000，进一步优选为1000-200,000，特别优
选为3000-30,000；
优选地，高分子聚合物为带正电的高分子聚合物，包括聚二烯丙基二甲基
氯化铵、聚醚酰亚胺PEI和壳聚糖中的任意一种或至少两种的组合，所述高分
子聚合物的分子量优选为1000-200,000，进一步优选为10,000-100,000；
优选地，所述药物包括盐酸阿霉素、顺铂、金属富勒醇、DNA、小干扰RNA、

\t蛋白药物、抗体、吲哚菁绿ICG或新吲哚菁绿IR820中的任意一种或至少两种
的组合，优选为盐酸阿霉素、吲哚菁绿或新吲哚菁绿中的任意一种或至少两种
的组合，所述药物的分子量优选为100-30,000；
优选地，所述带电物质以带正电的物质和带负电的物质交替的形式静电吸
附在所述含钆二氧化硅层外侧，形成吸附层，且所述含钆二氧化硅层外侧首先
吸附带正电的物质形成吸附层；
优选地，当静电吸附的物质中包含靶向分子时，则靶向分子在最外层；
优选地，所述带电物质形成的吸附层的数量为1-6层，优选为4层，进一
步优选为2层，特别优选为1层；
优选地，所述带电物质形成的吸附层为2层，由内到外地第1层为带正电
的药物或高分子聚合物形成的吸附层，第2层为带负电的靶向分子形成的吸附
层。
4.根据权利要求1-3任一项所述的材料，其特征在于，所述金钆复合纳米
材料由内到外包括二氧化硅修饰的金纳米棒的内核，包覆在所述内核外侧的含
钆二氧化硅层，静电吸附在所述含钆二氧化硅层外侧的一层带正电的药物；
优选地，所述金钆复合纳米材料由内到外包括二氧化硅修饰的金纳米棒的
内核，包覆在所述内核外侧的含钆二氧化硅层，静电吸附在所述含钆二氧化硅
层外侧的一层带正电的药物，静电吸附在所述带正电的药物外侧的带负电的靶
向分子；
优选地，所述金钆复合纳米材料由内到外包括二氧化硅修饰的金纳米棒的
内核，包覆在所述内核外侧的含钆二氧化硅层，静电吸附在所述含钆二氧化硅
层外侧的带正电的高分子聚合物，和静电吸附在带正电的高分子聚合物外侧的
带负电的靶向分子；
优选地，透明质酸和透明质酸钠的分子量均独立地优选为1000-200,000，
优选为3000-30,000。
5.一种如权利要求1或2所述的金钆复合纳米材料的制备方法，其特征在
于，所述方法包括以下步骤：
(1)将分散在醇中的二氧化硅修饰的金纳米棒分散液与含钆水溶液混合，
搅拌均匀后得到金钆混合液，向金钆混合液中加入硅酸酯的醇溶液和碱溶液，
进行复合反应，离心洗涤后得到产物。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述硅酸酯为硅酸四甲酯、
硅酸四乙酯、硅酸四丙酯或硅酸四丁酯中的一种或至少两种的混合物；
优选地，金钆混合液中的金元素与钆元素的摩尔比为1:(0.1-10)；
优选地，金钆混合液中的金元素与硅酸酯的醇溶液中的硅元素的摩尔比为
1:(1-100)；
优选地，硅酸酯的醇溶液中的硅酸酯和加入的碱的摩尔比为1:(5-50)；
优选地，所述复合反应的温度为30-60℃，复合反应的时间优选为6-72h，
进一步优选为12-48h；
优选地，离心的速率为9000-15000rpm，离心的时间优选为5-30min；洗涤
优选为对离心去上清液液后得到的沉淀物进行洗涤；
优选地，所述含钆水溶液通过以下方法配制：将柠檬酸钠水溶液滴...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈春英，刘晶，王静，刘颖，李佳阳，曹明晶，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11