用于光热治疗的靶向金纳米锥复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于光热治疗的靶向金纳米锥复合材料及其制备方法和应用，所述靶向金纳米锥复合材料包括金纳米锥，所述金纳米锥外表面包覆有预处理牛血清蛋白，且每个金纳米锥颗粒表面修饰有靶向分子。所述靶向金纳米锥复合材料在制备肿瘤光热治疗的产品中应用，其中，所述肿瘤为皮肤癌(包括表皮，皮肤附属器，黑色素细胞和造血组织等)、乳腺癌。本发明专利技术所制备的金纳米锥复合材料通过预处理牛血清蛋白(BSA)保护，生物相容性高，稳定性较好；本发明专利技术制备的金纳米锥复合材料可以修饰多种靶向生物分子，可实现肿瘤的精准光热治疗；本发明专利技术的制备步骤相对较简单、重复性较好，可用于癌症的早期治疗等，是临床癌症治疗的一种新技术手段。

Targeted Gold Nanocone Composites for Photothermal Therapy and Their Preparation and Application

The invention discloses a targeting gold nanocone composite material for photothermal therapy and its preparation method and application. The targeting gold nanocone composite material comprises a gold nanocone. The outer surface of the gold nanocone is coated with pretreated bovine serum albumin, and each gold nanocone particle is coated with a targeting molecule. The targeting gold nanocone composite material is applied in the preparation of products for photothermal therapy of tumors, in which the tumors are skin cancer (including epidermis, skin appendages, melanocytes, hematopoietic tissue, etc.) and breast cancer. The gold nanocone composite prepared by the invention has high biocompatibility and good stability through the protection of pretreated bovine serum albumin (BSA); the gold nanocone composite prepared by the invention can modify a variety of targeted biological molecules and achieve precise photothermal treatment of tumors; the preparation procedure of the invention is relatively simple and has good repeatability, and can be used for early treatment of cancer, etc. A new technique for clinical cancer treatment.

【技术实现步骤摘要】
用于光热治疗的靶向金纳米锥复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及纳米材料及生物医学领域的应用，具体地指一种用于光热治疗的靶向金纳米锥复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
恶性肿瘤是目前死亡率较高的一种疾病，不断危害着人体健康甚至生命，受到了人们广泛的关注。目前肿瘤的临床治疗包括外科治疗、化疗、放疗以及免疫治疗，由于这些治疗方法本身的局限性，如化疗和放疗因治疗精确性较低而降低治疗效率、增加系统不良反应、损坏临近的健康组织等问题。光热治疗(PTT)是一种新兴的微创治疗肿瘤的技术，利用外源性光热材料靶向肿瘤组织，并用激光照射肿瘤部位，使其在一定时间内维持较高温度导致细胞内蛋白质变性、热休克蛋白表达等系列反应致细胞凋亡，同时能降低对人体正常组织的影响。虽然光热治疗的副作用较小，非特异性的加热仍然是影响光热治疗临床应用的一大问题，通过纳米技术提高治疗过程中肿瘤的温度是解决这一问题的主要手段之一。在众多的光热材料中，贵金属纳米材料因其局域表面等离子共振(LSPR)在组织体的近红外窗口区(650-900nm)具有强吸收，有利于获得最佳光穿透效果，并进一步转化为高度局域可调节的热量，从而达到光热治疗的目的。在生物环境中金纳米材料的低反应性和生物惰性使其适合应用于生物医学领域。与传统的小分子光热治疗药物(如吲哚菁绿)比较，金纳米材料具有更好的光热稳定性、更大的吸收截面、且能够被动或主动地靶向肿瘤，将升温作用局限在肿瘤部位从而使治疗期间对周围健康组织的潜在损害最小化；与其他的光吸收纳米材料(如碳纳米材料、硫化铜纳米材料等)相比，金纳米材料往往具有更高和更快的光热转化能力，同时金纳米材料易于修饰的表面可进行丰富的化学修饰，可以解决非特异性加热问题。如将靶向分子(如抗体、多肽、小分子等)功能性基团修饰在金纳米材料表面，可赋予材料与肿瘤持异性结合的能力，实现肿瘤的主动靶向和肿瘤部位的蓄积。金纳米材料的LSPR性质与材料的尺寸、形状、结构有关，但是仅仅改变金纳米粒的尺寸对其LSPR峰的影响非常小，很难得到峰值位于近红外区的颗粒。通过对非球形金纳米颗粒进行精确的形貌控制，如改变其形状、多枝结构的角锐度、棒状结构的纵横比等对LSPR峰的调节效果却十分显著。其中金纳米锥具有比金纳米球、金纳米棒等材料更大的吸收截面和更窄的吸收光谱，因而具有更高光热转化效率，可以达到更好的光热治疗效果。然而，金纳米锥制备过程中通常引入的表面活性剂(如溴化十六烷三甲基铵CTAB)增强其水溶性和分散性，导致其生物毒性的增加，限制了金纳米锥的生物应用。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的问题，提供了一种用于光热治疗的靶向金纳米锥复合材料及其制备方法和应用。该纳米材料采用金纳米锥为核心，通过在金纳米锥表面包裹预处理过的牛血清蛋白溶液(BSA)增强其稳定性和生物相容性，进一步绑定能够特异性结合肿瘤细胞的靶向分子，制备得到一种能够用于靶向光热治疗肿瘤的金纳米锥复合材料。本专利技术制备的复合材料具有大小均一、分散性好、光热性能强、制备方法简单、重复性好等优点，可用于癌症的联合治疗，是临床癌症治疗的一个新的技术手段。为实现上述目的，本专利技术提供的一种用于光热治疗的靶向金纳米锥复合材料，所述靶向金纳米锥复合材料包括金纳米锥，所述金纳米锥外表面包覆有预处理牛血清蛋白，且每个金纳米锥颗粒表面修饰有靶向分子。再进一步地，所述金纳米锥为双锥形金纳米颗粒，其最宽处直径为5～15nm，其长宽比为1:5～20。上述金纳米锥作为双锥形金纳米颗粒，可以通过控制金纳米锥的长宽比，实现从可见(550nm)到近红外(1200nm)等离子共振峰的人为调控，使其最大吸收波长落在人体组织吸收最少的近红外区域，减少激发光照射对正常组织的损害，从而可以利用近红外激光照射下的金纳米锥复合材料实现肿瘤的光热治疗。再进一步地，所述预处理牛血清蛋白的制备方法，包括以下步骤：1)按重量比1:1:15～20称取硼氢化钠、牛血清蛋白和乙醇溶液；其中，乙醇溶液的体积分数为40～70％；2)将硼氢化钠溶于乙醇溶液中，再加入牛血清蛋白，温度为60～75℃的水浴中加热反应0.5～2h，得到预处理牛血清蛋白溶液。再进一步地，所述靶向分子为包含RGD肽的多肽，所述RGD肽序列由精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(Arg-Gly-Asp)三个氨基酸组成，所述多肽为环状多肽cRGD(c(RGDfK))、线性多肽RGD或含有2个环状多肽E[c(RGDyK)]2。再进一步地，所述包含RGD肽的多肽为环状多肽cRGD(c(RGDfK))，其氨基酸序列为Arg-Gly-Asp-Phe-Lys；或，为线性多肽RGDS，其氨基酸序列为Arg-Gly-Asp-Ser；或，含有2个环状的多肽E[c(RGDyK)]2，其氨基酸序列为Glu[cyclo(Arg-Gly-Asp-d-Tyr-Lys)]2。靶向金纳米锥复合材料的设计原理：金纳米锥在制备过程中采用种子诱导生长法，使用了十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为表面活性剂以及稳定剂来增强其水溶性和分散性，所以导致了生物毒性的增加。一般采用牛血清蛋白通过静电吸附来逐步替代CTAB，从而增强其生物相容性以及功能性，但稳定性不理想。因此对牛血清蛋白进行一定的预处理，让其通过形成更为稳定的Au-s键来保护金纳米锥，最后在牛血清蛋白上接上靶向分子，来提高金纳米锥复合材料的靶向性。该体系在肿瘤的靶向光热治疗领域将具有较大应用价值。本专利技术还提供了一种用于光热治疗的靶向金纳米锥复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)预处理牛血清蛋白的制备：a.按重量比1:1:15～20称取硼氢化钠、牛血清蛋白和乙醇溶液；其中，乙醇溶液的体积分数为40～70％；b.将硼氢化钠溶于乙醇溶液中，再加入牛血清蛋白，温度为30～70℃的水浴中加热反应0.5～2h，得到预处理牛血清蛋白溶液；2)利用种子介导法制备以CTAB为表面活性剂的金纳米双锥；3)利用配体交换法制备预处理BSA包裹的金纳米双锥材料；4)利用化学偶联法接枝修饰靶向分子，得到用于光热治疗的靶向金纳米锥复合材料。作为优选方案，所述步骤2)中，种子介导法具体方法如下：1)制备Au种子：将氯金酸水溶液加入到柠檬酸钠溶液中，剧烈搅拌加入硼氢化钠溶液，室温下保存2～4h，得到种子液；其中，柠檬酸钠、硼氢化钠和氯金酸的摩尔比为1:1:4～8；2)金纳米锥的制备：将氯金酸，硝酸银、十六烷基三甲基溴化铵溶液混合，再加入L-抗坏血酸，待溶液变为无色后加入盐酸调节pH至3～6；其中硝酸银、氯金酸、十六烷基三甲基溴化铵和L-抗坏血酸的摩尔比为1:1～8:10:10；最后加入步骤1)中种子液100～260μL，搅拌均匀后室温下静置10～14h；得到溶液；3)金纳米锥的纯化：将步骤2)制备得到的溶液离心，重分散于十六烷基三甲基溴化铵溶液中，分别加入硝酸银和L-抗坏血酸，然后置于65℃水浴反应3～5h；其中硝酸银、十六烷基三甲基溴化铵和L-抗坏血酸的摩尔比为1:1～10:10；然后将所得溶液离心并分散于十六烷基三甲基溴化铵溶液中，静置3～6h，去上清液，将沉淀重分散于十六烷基三甲基溴化铵中，再分别加入浓过氧化氢溶液和浓氨水反应8～14h，去上清液并重分散于十六烷基三甲基溴化铵溶液中，得到纯化的金纳米锥；其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光热治疗的靶向金纳米锥复合材料，其特征在于：所述靶向金纳米锥复合材料包括金纳米锥，所述金纳米锥外表面包覆有预处理牛血清蛋白，且每个金纳米锥颗粒表面修饰有靶向分子。

【技术特征摘要】
1.一种用于光热治疗的靶向金纳米锥复合材料，其特征在于：所述靶向金纳米锥复合材料包括金纳米锥，所述金纳米锥外表面包覆有预处理牛血清蛋白，且每个金纳米锥颗粒表面修饰有靶向分子。2.根据权利要求1所述用于光热治疗的靶向金纳米锥复合材料，其特征在于：所述金纳米锥为双锥形金纳米颗粒，其最宽处直径为5～15nm，其长宽比为1:5～20。3.根据权利要求1或2所述用于光热治疗的靶向金纳米锥复合材料，其特征在于：所述预处理牛血清蛋白的制备方法，包括以下步骤：1)按重量比1:1:15～20称取硼氢化钠、牛血清蛋白和乙醇溶液；其中，乙醇溶液的体积分数为40～70％；2)将硼氢化钠溶于乙醇溶液中，再加入牛血清蛋白，温度为60～75℃的水浴中加热反应0.5～2h，得到预处理牛血清蛋白溶液。4.根据权利要求1或2所述用于光热治疗的靶向金纳米锥复合材料，其特征在于：所述靶向分子为包含RGD肽的多肽，所述RGD肽序列由精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸三个氨基酸组成，所述多肽为环状多肽cRGD、线性多肽RGD或含有2个环状多肽。5.根据权利要求4所述用于光热治疗的靶向金纳米锥复合材料，其特征在于：所述包含RGD肽的多肽为环状多肽cRGD，其氨基酸序列为Arg-Gly-Asp-Phe-Lys；或，为线性多肽RGDS，其氨基酸序列为Arg-Gly-Asp-Ser；或，含有2个环状的多肽，其氨基酸序列为Glu[cyclo(Arg-Gly-Asp-d-Tyr-Lys)]2。6.一种权利要求1所述用于光热治疗的靶向金纳米锥复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)预处理牛血清蛋白的制备：a.按重量比1:1:15～20称取硼氢化钠、牛血清蛋白和乙醇溶液；其中，乙醇溶液的体积分数为40～70％；b.将硼氢化钠溶于乙醇溶液中，再加入牛血清蛋白，温度为30～70℃的水浴中加热反应0.5～2h，得到预处理牛血清蛋白溶液；2)利用种子介导法制备以CTAB为表面活性剂的金纳米双锥；3)利用配体交换法制备预处理BSA包裹的金纳米双锥材料；4)利用化学偶联法接枝修饰靶向分子，得到用于光热治疗的靶向金纳米锥复合材料。7.根据权利要求6所述用于光热治疗的靶向金纳米锥复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，种子介导法具体方法如下：1)制备Au种子：将氯金酸水溶液加入到柠檬酸钠溶液中，剧烈搅拌加入硼氢化钠溶液，室温下保存2～4h，得到种子液；其中，柠檬酸钠、硼氢化钠和氯金酸的摩尔比为1:1:4～8；2)金...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝红达，徐肖迪，梅菲，肖湘衡，叶天宇，秦汤，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42