一种双模式光学示踪纳米药物载体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双模式光学示踪纳米药物载体及其制备方法，该药物载体包括芯层、包层和涂敷层，包层为空心碳纳米管，芯层设置在包层内腔，涂敷层设在在包层外壁；芯层为温度相变特性的吲哚，涂敷层为吸附有SERS标记物的金核银壳纳米粒子和荧光探针；药物模型Ⅰ通过吲哚封装在包层内腔，药物模型Ⅱ通过空心碳纳米管化学特性装载在包层外壁，实现温度控制药物模型Ⅰ释放和pH控制药物模型Ⅱ释放。该药物载体利用碳纳米管和金属纳米粒子复合结构实现了多种药物协同运输并控制释放，表面增强拉曼散射(SERS)和荧光双模式光学示踪。

A Dual-mode Optical Tracer Nanodrug Carrier and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种双模式光学示踪纳米药物载体及其制备方法
本专利技术涉及纳米材料制备技术，尤其涉及一种新型双模式光学示踪纳米药物载体及其制备方法，该结构的双模光学示踪纳米药物载体将表面增强拉曼散射(SERS)信号、荧光信号和碳纳米管载体结构集于一体，具备荧光和SERS双光学示踪能力和多药物运输功能。
技术介绍
近年来，随着纳米材料制备、表征等技术的高速发展，基于纳米材料的多功能纳米药物载体以其独特的药物运输特性、小尺寸以及靶向和示踪的特点在生物诊断和生物医学领域具有重大的应用前景。在光学示踪技术中，荧光探测技术快速且简单，是一种常用的生物检测手段，在生物传感、药物研发、肿瘤诊断治疗等领域中得到广泛应用。表面增强拉曼散射(SERS)技术由于其超高的灵敏度以及独特的“指纹”光谱特性，其谱线窄、检测条件温和、对生物样品损伤小、不易光漂白等特点被广泛地应用在环境检测、细胞成像和病原体/蛋白质检测等领域。在生物医学方面，纳米药物载体系统是目前研究肿瘤治疗的热点之一。纳米药物载体是一种尺寸较小的纳米级药物输送系统，可以将高浓度的抗肿瘤药物、DNA或一些大分子运输到肿瘤部位。这种纳米药物载体的具有的屏蔽作用不仅可以将水溶性较差的药物运输到细胞内部还可以在血液循环系统中流动时对药物起到保护作用。这种纳米药物载体主要由三个部分组成：(1)载体材料；(2)负载物包括药物或者生物活性分子；(3)表面功能化修饰。然而，随着研究的不断深入，人们对纳米药物载体的要求不断提高通常，已有的药物载体很难实现药物的运输和检测同时进行。若能实现载体在运输的过程中同时药物分子或肿瘤标记物的检测，在运送药物到达病灶的同时还能获得更加丰富的肿瘤相关信息，这将为癌症诊断和肿瘤治疗效果的评估提供更可靠的判据。通常用于纳米药物载体光学示踪主要是基于荧光信号，以量子点为例，在药物载体上标记上量子点可以实现对载体的荧光示踪，但是合成量子点所用到的原料一般都是重金属，毒性很大，不利于生物体内应用，此外对于没有荧光特性的药物也很难实现药物的示踪。而拉曼信号较弱，在生物体内实现药物载体的示踪则需要进行增强形成SERS光谱信号。此外，药物载体还需要具有可控释放的功能，避免药物在到达肿瘤患处前提前释放，从而增加肿瘤患处的药物浓度，提高药物的治疗效率。因而，如果能在一个光学探针体系中同时集成荧光与SERS信号部分，使该探针具备荧光与SERS联合成像的能力。集成荧光和SERS双模式光学示踪、载药特性、操作简便、药物可控释放等诸多优点于一体的多功能纳米药物载体，以满足肿瘤早期诊断和治疗一体化的要求。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种新型双模式光学示踪纳米药物载体，该纳米药物载体将SERS、荧光技术和纳米药物载药技术结合在一起，具备优异的光学双模成像和出色的药物运输能力，这种新型的双模光学示踪纳米药物载体不仅可以监测生物环境内载体的分布和动态过程，还可以实现同时监测生物环境内多种药物的示踪和控制药物释放功能。本专利技术同时提供一种碳纳米管和SERS、荧光技术相结合的多功能药物载体的制备方法，该方法制备出来的载体的光学信号强、稳定性好、操作简单、载药量大，并且可重复性好、成本低廉。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：本专利技术的双模式光学示踪纳米药物载体结合大内径空心碳纳米管和SERS、荧光技术，主要包括分散于水溶液中的纳米药物载体，每个纳米药物载体包括芯层、包层和涂敷层，载体的芯层装载药物模型Ⅰ，并利用温度相变特性将药物模型Ⅰ封装在包层内部，实现温度控制药物模型Ⅰ的释放；并利用载体的包层，即碳纳米管管壁化学特性装载药物模型Ⅱ，实现pH控制药物模型Ⅱ的释放。载体的涂敷层吸附有表面增强拉曼散射标记物(SERS标记物)的金核银壳纳米粒子和荧光分子。在激发光照射下，能够产生较强的SERS和荧光信号。一种双模式光学示踪纳米药物载体，包括芯层、包层和涂敷层，包层为大内径空心碳纳米管，芯层设置在包层内腔，涂敷层设在在包层外壁；芯层为温度相变特性的吲哚，涂敷层为吸附有表面增强拉曼散射SERS标记物的金核银壳纳米粒子和荧光探针；药物模型Ⅰ通过吲哚封装在包层内腔，药物模型Ⅱ通过空心碳纳米管化学特性装载在包层外壁，实现温度控制药物模型Ⅰ释放和pH控制药物模型Ⅱ释放，该药物载体在细胞溶酶体内或近红外光照射下能够实现药物的可控释放。一种上述双模式光学示踪纳米药物载体的制备方法，包括如下步骤：S1、对空心碳纳米管进行功能化修饰，确保空心碳纳米管内腔贯通不封堵，空心碳纳米管长度和空心碳纳米管水溶性均满足设定要求，并在空心碳纳米管外壁修饰羧基官能团；S2、使用柠檬酸钠还原法制备金核银壳纳米粒子，该方法制备的金核银壳纳米粒子的尺寸可调且稳定性好，SERS增强效果亦良好；S3、在S1得到的空心碳纳米管外壁包裹一层聚合物，完成空心碳纳米管外壁氨基功能团的修饰；S4、在S3得到的包裹聚合物的碳纳米管外壁修饰吸附有SERS标记物的金核银壳纳米粒子和荧光探针，得到具有SERS和荧光双模示踪的纳米药物载体；S5、在S4得到的纳米药物载体的腔体内装载药物模型Ⅰ并使用温度相变特性的吲哚作为塞子将药物模型Ⅰ封装在纳米药物载体的腔体内不泄露，在不同的温度下吲哚会呈现出液态和固态两种状态，从而起到腔体塞子的开关作用；S6、在S5得到的纳米药物载体外壁装载药物模型Ⅱ。具体的，所述S1中，在空心碳纳米管外壁修饰羧基官能团的方法为：首先使用浓硫酸和浓硝酸混合超声处理方法制备稳定的碳纳米管水溶液，然后采用具有水溶性的羧基功能团修饰得到的碳纳米管水溶液，最后通过0.22μm孔径的滤膜过滤和透析袋处理使得最终得到溶液的pH达到中性。具体的，使用浓硫酸和浓硝酸混合超声处理方法制备稳定的碳纳米管水溶液，所述浓硫酸和浓硝酸的摩尔比为1:3。具体的，所述药物模型Ⅰ通过近红外光照导致的温度响应释放，药物模型Ⅱ通过pH值控制释放。具体的，所述S4中，SERS标记物为易于通过化学键方式标记到金属表面的拉曼分子，该类SERS标记物具有较大拉曼散射截面，链接到金属表面后产生的SERS信号较强；荧光探针为易于通过化学键方式标记到氨基功能团上的荧光探针，该类荧光标记物具有较强的发射光谱和较高的光稳定性。具体的，所述药物模型Ⅰ为6-巯基鸟嘌呤，药物模型Ⅱ为盐酸阿霉素。具体的，所述SERS标记物为4-巯基苯甲酸，荧光探针为异硫氰酸荧光素。具体的，所述大内径空心碳纳米管的长度约0.5～1μm，外径为30-60nm，内径为20-50nm范围内。有益效果：本专利技术提供的双模式光学示踪纳米药物载体及其制备方法，与现有技术相比，具有如下优点：1、本专利技术的制备方法操作简单、可重复性好、成本低廉并且环境友好，大内径碳纳米管、合金纳米粒子和SERS、荧光标记物也只需要极少的量就可以完成纳米粒子的制备；制备出来的纳米药物载体稳定性好，对生物体的毒性小。2、本专利技术的光学可示踪纳米药物载体使用大内径碳纳米管做作为载体，其内部呈中空形，表面的可功能化修饰的富勒烯结构，可以应用于装载各类药物分子。3、本专利技术的光学可示踪纳米药物载体外部塞子具有温度相变特性，可以在较低温度下打开塞子释放被装载在纳米药物载体空心结构内部的药物分子。4、本专利技术的光学可示踪纳米药物载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双模式光学示踪纳米药物载体，其特征在于：包括芯层、包层和涂敷层，包层为空心碳纳米管，芯层设置在包层内腔，涂敷层设在在包层外壁；芯层为温度相变特性的吲哚，涂敷层为吸附有SERS标记物的金核银壳纳米粒子和荧光探针；药物模型Ⅰ通过吲哚封装在包层内腔，药物模型Ⅱ通过空心碳纳米管化学特性装载在包层外壁，实现温度控制药物模型Ⅰ释放和pH控制药物模型Ⅱ释放。

【技术特征摘要】
1.一种双模式光学示踪纳米药物载体，其特征在于：包括芯层、包层和涂敷层，包层为空心碳纳米管，芯层设置在包层内腔，涂敷层设在在包层外壁；芯层为温度相变特性的吲哚，涂敷层为吸附有SERS标记物的金核银壳纳米粒子和荧光探针；药物模型Ⅰ通过吲哚封装在包层内腔，药物模型Ⅱ通过空心碳纳米管化学特性装载在包层外壁，实现温度控制药物模型Ⅰ释放和pH控制药物模型Ⅱ释放。2.一种权利要求1所述的双模式光学示踪纳米药物载体的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、对空心碳纳米管进行功能化修饰，确保空心碳纳米管内腔贯通，空心碳纳米管长度和空心碳纳米管水溶性均满足设定要求，并在空心碳纳米管外壁修饰羧基官能团；S2、使用柠檬酸钠还原法制备金核银壳纳米粒子；S3、在S1得到的空心碳纳米管外壁包裹一层聚合物，完成空心碳纳米管外壁氨基功能团的修饰；S4、在S3得到的包裹聚合物的碳纳米管外壁修饰吸附有SERS标记物的金核银壳纳米粒子和荧光探针，得到具有SERS和荧光双模示踪的纳米药物载体；S5、在S4得到的纳米药物载体的腔体内装载药物模型Ⅰ并使用温度相变特性的吲哚作为塞子将药物模型Ⅰ封装在纳米药物载体的腔体内不泄露；S6、在S5得到的纳米药物载体外壁装载药物模型Ⅱ。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏，张玲玲，沈令斌，代倩，孟超，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32