一种内外兼修的复合纳米光敏剂及其制备方法和应用技术

一种内外兼修的复合纳米光敏剂及其制备方法和应用，属于纳米生物医学技术领域。本发明专利技术包括：将稀土上转换纳米粒子去除表面配体，经光敏剂修饰后获得上转换纳米光敏剂；采用两亲性聚合物经疏水‑疏水相互作用将发光分子与上转换纳米光敏剂进行包覆，获得复合纳米光敏剂；复合纳米光敏剂能够同时响应肿瘤微环境的刺激来实现内部光动力和近红外光激发下的外部光动力。本发明专利技术利用肿瘤微环境中过氧化氢等高度表达的特点，结合近红外激发的上转换发射特性，双管齐下、内外兼修对肿瘤进行抑制。本发明专利技术经稀土上转换纳米粒子表面共价或化学配位方式结合光敏剂后可以提高能量传递效率，增加单线态氧产率，可有效提高外部激发下的光动力治疗效果。

A Composite Nano Photosensitizer with Internal and External Repair and Its Preparation Method and Application

The invention relates to a composite nano-photosensitizer with both internal and external repairs, a preparation method and application thereof, belonging to the field of nano-biomedical technology. The invention includes: removing surface ligands of rare earth upconversion nanoparticles, obtaining upconversion nanophotosensitizers after modification by photosensitizers; coating luminescent molecules with upconversion nanophotosensitizers by hydrophobic-hydrophobic interaction of amphiphilic polymers to obtain composite nanophotosensitizers; and simultaneously responding to the stimulation of tumor micro-environment to achieve internal photodynamic response by composite nanophotosensitizers. External photodynamic forces excited by force and near infrared light. The invention utilizes the characteristics of high expression of hydrogen peroxide in the tumor microenvironment, combines the up-conversion emission characteristics stimulated by near infrared, and inhibits the tumor by both internal and external repairs. The method can improve the energy transfer efficiency, increase the singlet oxygen yield and effectively improve the photodynamic treatment effect under external excitation by combining the rare earth upconversion nanoparticles with photosensitizer by surface covalent or chemical coordination.

【技术实现步骤摘要】
一种内外兼修的复合纳米光敏剂及其制备方法和应用
本专利技术属于纳米生物医学
，具体涉及一种内外兼修的复合纳米光敏剂及其制备方法和应用。
技术介绍
恶性肿瘤是严重威胁人类生命和健康的重大疾病之一。尽管目前临床中采用以手术为主，辅以化疗、放疗、靶向治疗等治疗方式，在一定程度上改善了患者的预后，但是严重的毒副作用带来的身体伤害，甚至是肿瘤复发和转移的问题仍然不可消除。因此发展具有早期诊断和更高疗效和安全性的新技术和方法有着非常重大的意义。肿瘤的光动力学治疗(PDT)是20世纪七十年代开始形成的一项肿瘤治疗新技术，因其具有创伤性小、毒性低微、选择性好、适用范围广、可重复治疗、方便性使用可协同其他治疗进一步提高疗效等优点，越来越受到生物医学领域的公认和应用。这种疗法是完全不同于临床中常规手段之后的崭新疗法。但是临床中的PDT有许多不足之处，比如受激发光穿透深度的影响，现在只应用在表浅部位的肿瘤治疗；受小分子光敏剂体内随机分布的影响，为避免产生皮肤的光敏作用，患者需要暗室避光；另外受光敏剂且倾向于聚集的问题，光动力治疗效率被严重降低；此外，小分子光敏剂易被快速清除，缺少靶向性，也在一定程度上限制了其发展。虽然纳米医学领域已公开了多种新型纳米光敏剂并应用在肿瘤的PDT治疗中，集中在光敏剂的优化选取和装载方式上，在装载方式上通常经物理吸附装载而成，但是这种方式会使得光敏剂在输运的过程中的泄漏问题依然存在，所涉及的上述局限性问题并未得到真正的解决，并且对于具有内外双重作用原理实现的PDT光敏剂及方法未见报道，而这种纳米平台才是解决PDT穿透深度、输运和PDT效率问题关键所在。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种内外兼修的复合纳米光敏剂及其制备方法和应用。本专利技术为解决技术问题所采用的技术方案如下：本专利技术的一种内外兼修的复合纳米光敏剂的制备方法，包括以下步骤：将稀土上转换纳米粒子去除表面配体，经光敏剂修饰后获得上转换纳米光敏剂；采用两亲性聚合物经疏水-疏水相互作用将发光分子与上转换纳米光敏剂进行包覆，获得复合纳米光敏剂；所述复合纳米光敏剂能够同时响应肿瘤微环境刺激实现的内部光动力和近红外光激发下的外部光动力。作为优选的实施方式，所述稀土上转换纳米粒子的尺寸为10～60nm。作为优选的实施方式，所述稀土上转换纳米粒子为基质材料掺杂敏化离子和激活离子；所述基质材料为基质或基质掺杂金属离子；所述基质为NaYF4、NaLuF4、BaYF5、KYF4或NaGdF4；所述金属离子为Li或K；所述敏化离子为Yb或Er；所述激活离子为Pr、Gd、Nd、Tm、Ho或Er；当所述敏化离子和激活离子均为Er时，Er的浓度为100％，Er既作敏化离子又作激活离子；或者，所述稀土上转换纳米粒子为基质材料与掺Er体系的核壳结构，所述核壳结构为Nd的活性壳、Yb的活性壳、Y的惰性壳或Lu的惰性壳；所述基质材料为基质或基质掺杂金属离子；所述基质为NaYF4、NaLuF4、BaYF5、KYF4或NaGdF4；所述金属离子为Li或K；或者，所述稀土上转换纳米粒子为单Er体系的核壳机构，所述核壳结构为Nd的活性壳、Yb的活性壳、Y的惰性壳或Lu的惰性壳。作为优选的实施方式，所述稀土上转换纳米粒子为NaYF4:Yb,Er@NaYF4。作为优选的实施方式，所述光敏剂为锌酞菁、富勒烯、玫瑰红、亚甲蓝、二氢卟吩e6或具有聚集诱导性质的光敏剂。作为优选的实施方式，所述发光分子为化学发光分子或生物发光分子。作为优选的实施方式，所述化学发光分子为草酸双[2,4,5-三氯-6-(戊氧羰基)苯基]酯；所述生物发光分子为荧光素酶。本专利技术还提供了采用上述制备方法制备的一种内外兼修的复合纳米光敏剂。本专利技术的一种内外兼修的复合纳米光敏剂可以应用于制备治疗肿瘤的药物中。本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种内外兼修的复合纳米光敏剂是将稀土上转换纳米粒子与光敏剂反应，再将其与发光分子经两亲性聚合物包覆制备而成的。本专利技术的复合纳米光敏剂利用肿瘤微环境中过氧化氢等高度表达的特点，结合近红外激发的上转换发射特性，双管齐下、内外兼修对肿瘤进行抑制。此外本专利技术的复合纳米光敏剂还可以经具有靶向功能的修饰提高肿瘤位置的富集程度，提高治疗效果。本专利技术经稀土上转换纳米粒子表面共价或化学配位方式结合光敏剂后可以提高能量传递效率，增加单线态氧产率，可有效提高外部激发下的光动力治疗效果。本专利技术采用上述的复合纳米光敏剂实现的一种内外兼修的PDT治疗方式，这种双重作用方式能够有效解决光动力治疗穿透深度表浅的问题，其是一种利用肿瘤微环境来刺激响应产生的能量来激发光敏剂产生活性氧生物内外治疗方法，结合肿瘤内部微环境中的过氧化氢与化学发光分子产生的能量，通过能量传递给上述光敏分子，实现内部响应下的光动力学治疗。因不受外部激发光的作用时间和空间的影响，可及时高效的实施内部PDT；同时利用近红外光激发的上转换纳米技术，可将穿透深度较深的激发光，转换能量后激发光敏剂，实施近红外光激发的外部PDT。另外，可以对此光敏剂进行功能化修饰，如在其表面修饰肿瘤的靶向配体，获得肿瘤位置的高效富集实现肿瘤部位的强效抑制作用。本专利技术的复合纳米光敏剂提供的治疗方式灵活，并在成像引导下对肿瘤精准定位，可以显著的提高肿瘤治疗效果，减少副作用，相对传统的手术、放、化疗以及光动力学治疗方法，疗效更加显著，因此对于临床中深层组织中的疾病的治疗方面有着广阔的治疗前景。所谓“内外兼修”指的是：两种激发方式的光动力治疗。具体指的是：本专利技术的复合纳米光敏剂能够同时响应肿瘤微环境而实现的内部光动力和近红外光激发下的外部光动力。本专利技术将上转换与化学发光作为“内外”激发光与光敏剂发生能量传递，实现一种光敏剂在两种方式介导下对深层组织中肿瘤的光动力治疗的手段，称之为“内外兼修”。附图说明图1为实施例1步骤二中制备的核壳NaYF4:Yb,Er@NaYF4纳米粒子的透射电镜图和相应的发射光谱图。图2为实施例2中CPPO响应肿瘤微环境高表达的H2O2激发光敏剂实施内部光动力原理示意图。图3为实施例2中内外介导下单线态氧变化情况，图A为980nm激发下单线态氧探针消耗情况，图B为H2O2刺激下单线态氧探针消耗情况。具体实施方式本专利技术的一种内外兼修的复合纳米光敏剂的制备方法，包括以下步骤：将稀土上转换纳米粒子在pH为4的盐酸中除去表面的油酸(油胺)配体，经离心提纯后，采用光敏剂进行修饰：将光敏剂溶解在DMF溶液中，加入到去除表面配体的稀土上转换纳米粒子中，光敏剂中的羧基、胺基磷酸根与稀土上转换纳米粒子表面的稀土阳离子发生配位结合反应，搅拌过夜后，离心去除多余的光敏分子，得到上转换纳米光敏剂；采用两亲性聚合物经疏水-疏水相互作用将发光分子与上转换纳米光敏剂进行包覆，获得复合纳米光敏剂，所获得的内外兼修的复合纳米光敏剂的尺寸为20～100nm；所获得的复合纳米光敏剂能够同时响应肿瘤微环境的内部光动力和近红外光激发下的外部光动力。本专利技术利用在稀土上转换纳米粒子的表面共价或吸附光敏剂来提高能量传递效率，同时获得了疏水性表面，可实现两亲性聚合物与光敏剂和化学发光分子的包覆。其中，稀土上转换纳米粒子作为体内响应近红外光激发下可能量转换的载体。所采用的稀土上转换纳米粒子的尺寸为10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内外兼修的复合纳米光敏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将稀土上转换纳米粒子去除表面配体，经光敏剂修饰后获得上转换纳米光敏剂；采用两亲性聚合物经疏水‑疏水相互作用将发光分子与上转换纳米光敏剂进行包覆，获得复合纳米光敏剂；所述复合纳米光敏剂能够同时响应肿瘤微环境刺激实现的内部光动力和近红外光激发下的外部光动力。

【技术特征摘要】
1.一种内外兼修的复合纳米光敏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将稀土上转换纳米粒子去除表面配体，经光敏剂修饰后获得上转换纳米光敏剂；采用两亲性聚合物经疏水-疏水相互作用将发光分子与上转换纳米光敏剂进行包覆，获得复合纳米光敏剂；所述复合纳米光敏剂能够同时响应肿瘤微环境刺激实现的内部光动力和近红外光激发下的外部光动力。2.根据权利要求1所述的一种内外兼修的复合纳米光敏剂的制备方法，其特征在于，所述稀土上转换纳米粒子的尺寸为10～60nm。3.根据权利要求1所述的一种内外兼修的复合纳米光敏剂的制备方法，其特征在于，所述稀土上转换纳米粒子为基质材料掺杂敏化离子和激活离子；所述基质材料为基质或基质掺杂金属离子；所述基质为NaYF4、NaLuF4、BaYF5、KYF4或NaGdF4；所述金属离子为Li或K；所述敏化离子为Yb或Er；所述激活离子为Pr、Gd、Nd、Tm、Ho或Er；当所述敏化离子和激活离子均为Er时，Er的浓度为100％，Er既作敏化离子又作激活离子；或者，所述稀土上转换纳米粒子为基质材料与掺Er体系的核壳结构，所述核壳结构为Nd的活性壳、Yb的活性壳、Y的惰性壳或Lu的惰性壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：常钰磊，张友林，涂浪平，孔祥贵，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22