具有光热效应的纳米介孔颗粒药物载体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有光热效应的纳米介孔颗粒药物载体及其制备方法，它解决了现有技术存在治疗方法单一、毒副作用大、效果差等问题，其特征在于：以表面活性剂为结构导向剂和正硅酸乙酯为硅源，通过溶胶凝胶自组装过程制备得到粒径、孔径可调控的介孔氧化硅纳米颗粒；经氨基功能基团修饰后，抗癌药物高含量储藏在介孔氧化硅纳米颗粒的介孔孔道；将石墨烯量子点吸附在介孔氧化硅纳米颗粒表面，得到可高效输送抗癌药物和光热效应的纳米介孔颗粒药物载体；该药物载体的颗粒粒径为20~200纳米、介孔孔径为2~10纳米，介孔孔道为树枝状分布。具有抗癌药物pH响应控制释放、良好的光热效应，能够实现药物化疗协同光热治疗的癌症治疗方法等优点，具有广泛的推广应用价值。

Nano mesoporous granule drug carrier with photothermal effect and preparation method thereof

The invention discloses a photothermal effect of nano mesoporous particles as drug carrier and a preparation method thereof, which solves the problems of existing technology, single treatment methods of high toxicity and poor effect, which is characterized in that a surfactant as structure directing agent and ethyl orthosilicate as silicon source by sol the gel was prepared by the self-assembly process of mesoporous silica nano particle size and aperture can be regulated by amino functional groups; modified mesoporous anticancer drugs with high content stored in mesoporous silica nanoparticles; graphene quantum dots adsorbed on the surface of mesoporous silica nanoparticles, nano mesoporous particulate drug carrier can efficient delivery of anticancer drugs and photothermal effect; the drug carrier particle size of 20~200 NM and 2~10 nm pore, mesopore dendritic distribution. The utility model has the advantages of anticancer drugs, pH response control release, good photothermal effect, and can realize the combination of chemotherapy and photothermal therapy for cancer treatment, and has wide popularization and application value.

【技术实现步骤摘要】
具有光热效应的纳米介孔颗粒药物载体及其制备方法
：本专利技术属于医药与纳米材料领域，尤其是涉及一种具有光热效应的纳米介孔颗粒药物载体及其制备方法。
技术介绍
：目前，癌症是威胁人类生命和健康的重大疾病之一，癌症高发病率是全世界面临的重大困扰。临床上，癌症的治疗方法包括外科手术、放射治疗、药物化疗、热疗等。其中，药物化疗是癌症治疗中的常用手段，但是许多化疗药物存在着在体内运输易被降解和清除、药物选择性差、难以特异性的到达癌细胞；多数化疗药物都具有很大的毒性，容易对正常细胞造成很大毒副作用。因此，利用纳米药物载体输送抗癌药物是最有有效的途径之一。癌症发病机理极为复杂，癌细胞普遍具有多药耐药性，单一的药物化疗方法难以得到良好的治疗效果。利用纳米技术，将药物化疗和其他的癌症治疗方法同时应用于同一肿瘤部位，实现两种或多种治疗技术的协同作用，有望获得良好的治疗效果。热疗作为一种有效的癌症治疗方法已经被广泛接受。医学研究表明，由于肿瘤细胞是灭氧细胞，对热敏感性比正常细胞或组织强，当温度在43℃以上并持续一定时间后，肿瘤细胞就会受阻，解体，以至死亡。然而人体正常细胞或组织在体温升高的情况下，由于机体的调节作用，保证在体温升高时，甚至在达到43℃以上时，组织损伤不大，且能够修复。相关的研究结果也证实，热疗能够促进阿霉素、顺铂等抗癌药物的活性而提高药物化疗效果。其中，光热疗就是利用具有较高光热转换效率的材料（如纳米金棒，碳量子点，石墨烯，硫化铜等），将其聚集在肿瘤组织附近，并在外部光源（一般是近红外光）的照射下将光能转化为热能来杀死癌细胞的一种治疗方法。光热疗法治疗时间短，治疗效果明显且副作用小。因此，利用具有光热效应的纳米药物载体可将药物化疗和光热疗相结合，将有助于提高癌症的治疗效果，是重要的癌症协同治疗途径之一。介孔氧化硅纳米颗粒（MSN）是一种新型的纳米多孔材料，由于其高的比表面积和孔容、均一可调的介孔孔道，可以高含量储藏抗癌药物；MSN具有无毒性，生物相容性，热、化学稳定性，能够被各种细胞摄取；MSN孔道表面丰富的Si-OH基团使得其易于各种功能基团修饰，实现药物缓控释、靶向输送等特性。石墨烯具有近红外光吸收强、光热转换效率高、导热性能好、生物毒性低等优点，氧化的石墨烯量子点（graphenequantumdots,GQDs）具有丰富的羧基、羟基、环氧基团，使得GQDs很容易修饰MSN，得到GQDs复合MSN的纳米颗粒（MSN/GQDs）。因此，MSN/GQDs纳米复合颗粒可以实现抗癌药物的高效输送协同光热作用。但是，如何设计制备MSN/GQDs纳米复合介孔颗粒载体成为获得抗癌药物高效输送协同光热治疗的关键。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种具有光热效应的纳米介孔颗粒药物载体及其制备方法，同时满足药物化疗和光热治疗功能。本专利技术的技术方案是：以十六烷基的表面活性剂为结构导向剂和正硅酸乙酯为硅源，通过溶胶凝胶自组装过程制备得到粒径、孔径可调控的MSN纳米颗粒；经氨基功能基团修饰后，抗癌药物高含量储藏在MSN的介孔孔道；然后，通过离子间、静电或氢键作用将GQDs吸附在MSN纳米颗粒表面，得到兼具可高效输送抗癌药物和光热效应的纳米介孔颗粒药物载体。纳米药物载体的颗粒粒径为20~200纳米，包括MSN纳米颗粒和吸附在MSN纳米颗粒表面的GQDs，MSN纳米颗粒的介孔孔径为2~10纳米，介孔孔道为树枝状分布。可实现药物化疗协同光热治疗的癌症治疗。可高效输送抗癌药物和光热效应的纳米介孔颗粒药物载体的制备方法具体步骤如下：步骤一，将表面活性剂和助溶剂三乙醇胺完全溶解于80oC的水中，接着缓慢加入硅源并快速搅拌1~4小时，离心分离得到白色胶体颗粒，用乙醇洗涤多次后干燥，干燥后的产物煅烧除去有机模板，得到纳米介孔氧化硅颗粒，各反应物的摩尔比为：1~5表面活性剂:10~50硅源:1~10助溶剂:2000~6000水；步骤二，将步骤一中得到的纳米介孔氧化硅颗粒和氨基硅烷偶联剂以1g/0.2ml~1g/2ml的比例加入到无水甲苯中，在隔绝空气的条件下120oC搅拌12－48小时，过滤、甲苯洗涤、无水乙醇洗涤、干燥，得到氨基修饰的纳米介孔氧化硅颗粒；步骤三，先将盐酸阿霉素（DOX）和磷酸盐缓冲液（PBS，pH7.4)配制治疗癌症的化疗药物溶液，接着将步骤二制备得到的氨基修饰的纳米介孔氧化硅颗粒加入到上述制备的化疗药物溶液中，然后将上述混合液在避光的振荡器室温摇晃24小时后离心分离，PBS洗涤，得到储藏盐酸阿霉素药物（DOX）的纳米介孔氧化硅颗粒；步骤四，在1毫克/毫升的氧化石墨烯量子点水溶液中加入2.8毫摩尔/升的1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）和N-羟基丁二酰亚胺（NHS）溶液进行活化处理1小时，其中氧化石墨烯量子点、EDC和NHS的体积比为200：65：13；将氨基修饰的纳米介孔氧化硅颗粒分散在MES溶液（吗啉乙磺酸-水合物,pH5.5），然后加入到活化过的氧化石墨烯量子点溶液中反应12~36小时，氧化石墨烯量子点和氨基修饰的纳米介孔氧化硅颗粒的质量比为1~20：10；采用高速离心收集胶体颗粒，用去离子水洗涤后冷冻干燥得到纳米介孔氧化硅颗粒复合氧化石墨烯量子点的纳米介孔颗粒药物载体，并在4℃下保存。上述步骤一中的表面活性剂可为十六烷基三甲基对甲苯磺酸铵、十六烷基三乙基对甲苯磺酸铵、十六烷基三甲基卤化铵、十六烷基三乙基卤化铵中的任意一种；步骤二中的氨基硅烷偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷中的任意一种。本专利技术的有益效果是：1.抗癌药物pH响应控制释放。本专利技术所提供的具有光热效应的纳米介孔颗粒药物载体介孔孔径为2~10纳米，适合化疗药物在介孔孔道中储藏；并且氧化石墨烯量子点包封介孔孔道，在pH7.4时包封效果好，储藏的抗癌药物不易泄露；而在pH4.5-6.0时，氧化石墨烯量子点可从纳米介孔颗粒脱落，使储藏的抗癌药物易于从介孔孔道中释放出来。2.良好的光热效应本专利技术所提供的具有光热效应的纳米介孔颗粒药物载体具有良好的光热效应。该纳米介孔颗粒药物载体在808nm近红外光照射下，非常短时间内控制其升温至热疗温度范围43~50℃，还可以通过控制该纳米介孔颗粒药物载体的氧化石墨烯量子点包封量以及近红外光强度来调控纳米介孔颗粒药物载体的光热效应。3.能够实现药物化疗协同光热治疗的癌症治疗方法本专利技术以十六烷基的表面活性剂为结构导向剂和正硅酸乙酯为硅源，通过溶胶凝胶自组装过程制备得到光热效应可调控的纳米介孔颗粒药物载体；经氨基修饰后，抗癌药物高含量储藏在介孔孔道；然后，通过离子间、静电或氢键作用将氧化石墨烯量子点复合于纳米介孔氧化硅颗粒表面，得到兼具可高效输送抗癌药物和光热效应的纳米介孔颗粒药物载体，可实现药物化疗协同光热治疗的癌症治疗方法。下面结合附图对本专利技术作进一步描述。附图说明：图1为本专利技术的扫描电镜(SEM))图；图2为本专利技术的透射电镜(TEM)图；图3为本专利技术制备的纳米介孔氧化硅颗粒的氮气吸附-脱附等温线及孔径分布曲线；图4为本专利技术制备的纳米介本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有光热效应的纳米介孔颗粒药物载体及其制备方法，其特征在于：以十六烷基的表面活性剂为结构导向剂和正硅酸乙酯为硅源，通过溶胶凝胶自组装过程制备得到粒径、孔径可调控的介孔氧化硅纳米颗粒；经氨基功能基团修饰后，抗癌药物高含量储藏在介孔氧化硅纳米颗粒的介孔孔道；然后，通过离子间、静电或氢键作用将石墨烯量子点吸附在介孔氧化硅纳米颗粒表面，得到兼具可高效输送抗癌药物和光热效应的纳米介孔颗粒药物载体；该纳米介孔颗粒药物载体的颗粒粒径为20~200纳米、介孔孔径为2~10纳米，介孔孔道为树枝状分布；所述高效输送抗癌药物和光热效应的纳米介孔颗粒药物载体的制备方法步骤如下：步骤一，将表面活性剂和三乙醇胺的助溶剂完全溶解于80℃的水中，接着缓慢加入正硅酸乙酯的硅源并快速搅拌1~4小时，离心分离得到白色胶体颗粒，用乙醇洗涤多次后干燥，干燥后的产物煅烧除去有机模板，得到纳米介孔氧化硅颗粒，各反应物的摩尔比为：1~5表面活性剂：10~50硅源：1~10助溶剂：2000~6000水；步骤二，将步骤一中得到的纳米介孔氧化硅颗粒和氨基硅烷偶联剂以1g/0.2ml~1g/2ml的比例加入到无水甲苯中，在隔绝空气的条件下120℃搅拌12－48小时，过滤、甲苯洗涤、无水乙醇洗涤、干燥，得到氨基修饰的纳米介孔氧化硅颗粒；步骤三，将盐酸阿霉素和磷酸盐缓冲液配制治疗癌症的化疗药物溶液，接着将步骤二制备得到的氨基修饰的纳米介孔氧化硅颗粒加入到上述制备的化疗药物溶液中，然后将上述混合液在避光的振荡器室温摇晃24小时后离心分离，PBS洗涤，得到储藏盐酸阿霉素药物的纳米介孔氧化硅颗粒；步骤四，在1毫克/毫升的氧化石墨烯量子点水溶液中加入2.8毫摩尔/升的1‑（3‑二甲氨基丙基）‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和N‑羟基丁二酰亚胺溶液进行活化处理1小时，其中氧化石墨烯量子点、1‑（3‑二甲氨基丙基）‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和N‑羟基丁二酰亚胺溶液的体积比为200：65：13；再将步骤三制备的储藏盐酸阿霉素药物的纳米介孔氧化硅颗粒分散在pH值为5.5的吗啉乙磺酸水合物溶液中，然后加入到上述活化过的氧化石墨烯量子点溶液中反应12~36小时，氧化石墨烯量子点和氨基修饰的纳米介孔氧化硅颗粒的质量比为：1~20：10；采用高速离心收集胶体颗粒，用去离子水洗涤后冷冻干燥得到纳米介孔氧化硅颗粒复合氧化石墨烯量子点的纳米介孔颗粒药物载体，并在4℃下保存。...

【技术特征摘要】
1.一种具有光热效应的纳米介孔颗粒药物载体及其制备方法，其特征在于：以十六烷基的表面活性剂为结构导向剂和正硅酸乙酯为硅源，通过溶胶凝胶自组装过程制备得到粒径、孔径可调控的介孔氧化硅纳米颗粒；经氨基功能基团修饰后，抗癌药物高含量储藏在介孔氧化硅纳米颗粒的介孔孔道；然后，通过离子间、静电或氢键作用将石墨烯量子点吸附在介孔氧化硅纳米颗粒表面，得到兼具可高效输送抗癌药物和光热效应的纳米介孔颗粒药物载体；该纳米介孔颗粒药物载体的颗粒粒径为20~200纳米、介孔孔径为2~10纳米，介孔孔道为树枝状分布；所述高效输送抗癌药物和光热效应的纳米介孔颗粒药物载体的制备方法步骤如下：步骤一，将表面活性剂和三乙醇胺的助溶剂完全溶解于80℃的水中，接着缓慢加入正硅酸乙酯的硅源并快速搅拌1~4小时，离心分离得到白色胶体颗粒，用乙醇洗涤多次后干燥，干燥后的产物煅烧除去有机模板，得到纳米介孔氧化硅颗粒，各反应物的摩尔比为：1~5表面活性剂：10~50硅源：1~10助溶剂：2000~6000水；步骤二，将步骤一中得到的纳米介孔氧化硅颗粒和氨基硅烷偶联剂以1g/0.2ml~1g/2ml的比例加入到无水甲苯中，在隔绝空气的条件下120℃搅拌12－48小时，过滤、甲苯洗涤、无水乙醇洗涤、干燥，得到氨基修饰的纳米介孔氧化硅颗粒；步骤三，将盐酸阿霉素和磷酸盐缓冲液配制治疗癌症的化疗药物溶液，接着将步骤二制备得到的氨基修饰的纳米介孔氧化硅颗粒加入到上...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱钰方，田正芳，
申请(专利权)人：黄冈师范学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42