一种多功能铁杂化介孔二氧化硅纳米载体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种多功能铁杂化介孔二氧化硅纳米载体及其制备方法。该方法以介孔二氧化硅颗粒为基础，在合成过程中通过掺入硝酸铁金属盐，成功构建出粒径在120±20纳米的铁杂化介孔二氧化硅纳米载体；该载体在肿瘤环境下可通过芬顿反应产生大量具有细胞毒性的羟基自由基，同时，释放出的铁离子富集在肿瘤细胞内诱导肿瘤细胞铁死亡坏死途径，从而实现对肿瘤细胞的有效杀伤。本发明专利技术合成过程简便，无毒，快捷，产量大。在体外细胞毒性试验中，细胞存活率为91.69％～99.79％，这种多功能铁杂化介孔二氧化硅纳米载体具有良好的生物安全性。

A multifunctional iron hybrid mesoporous silica nano carrier and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种多功能铁杂化介孔二氧化硅纳米载体及其制备方法
本专利技术涉及一种多功能铁杂化介孔二氧化硅纳米载体及其制备方法。
技术介绍
目前，光动力疗法(PDT)广泛应用于癌症治疗策略的开发上。该方法基于光照产生具有细胞毒性的活性氧(ROS)，单态氧能与附近的生物大分子发生氧化反应，从而实现肿瘤细胞的杀伤。然而光照的穿透深度不足严重阻碍了光动力疗法的应用，因此开发一种无需使用任何外部施加的刺激源能直接催化介导产生羟基自由基的纳米载体引起了关注。过氧化氢(H2O2)与二价铁离子的混合溶液具有强氧化性，反应后可生成羟基自由基，该反应成为芬顿反应。芬顿反应为开发一种无需使用任何外部施加的刺激源就能直接催化介导产生羟基自由基，实现肿瘤细胞杀伤的纳米载体提供了可能。同时，在近几年的研究中发现了一种新的诱导肿瘤细胞坏死的途径——铁死亡。铁死亡为一种铁离子依赖性的非凋亡性细胞坏死，铁沉积所引起的氧化反应若超过细胞的抗氧化能力水平则可导致细胞内发生氧化应激反应，其在形态学、生物学及基因水平上均明显不同于凋亡、坏死、自噬等其他形式的调节性细胞坏死。这种坏死受到细胞内信号通路的严密调节，这些信号通路包括铁稳态的调节通路、RAS通路及胱氨酸转运通路。纳米药物载体是指粒径大小在10～1000纳米的一类新型载体,能够将药物治疗分子或者其他功能性分子包裹在纳米颗粒之中或吸附在其表面。其具有载药量和包封率高，制备及提纯方法简便，毒性低，在体长循环等优势。介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNPs)由于其可控的介孔结构形态(球形，空心球，纤维，晶体，细管，螺旋形纤维，螺旋状和其他分层结构)，高比表面积，表面具有的丰富可修饰集团可涂覆聚合物，蛋白质和金属，良好的生物相容性被广泛应用于药物递送系统。作为一种成熟的纳米递药载体，介孔二氧化硅纳米颗粒可以将二价铁离子更稳定的引入到纳米肿瘤治疗中。由此我们设计了一种多功能铁杂化介孔二氧化硅纳米载体。在二氧化硅骨架中掺杂金属，不影响该载体对药物的负载效率。与此同时其在肿瘤环境下，自身在无需外界刺激的条件下就可以实现直接催化介导产生具有细胞毒性的羟基自由基，并且可以实现铁积累，从而诱发肿瘤细胞的铁死亡途径。该颗粒的合成方法简单，产量高，制备的颗粒粒径均一，生物安全性好，在生物技术和医药
具有重要的科研和临床应用前景。
技术实现思路
根据现有技术的不足，我们提出了一种多功能多功能铁杂化介孔二氧化硅纳米载体及其制备方法，合成方法简单，产量高，制备的颗粒粒径均一，生物安全性好。本专利技术的技术方案包括：一种多功能多功能铁杂化介孔二氧化硅纳米载体的制备方法，主要步骤如下：1)铁杂化二氧化硅纳米颗粒的合成：利用正硅酸乙酯为原料，通过CTAB法制备出直径为120±20纳米的铁杂化二氧化硅纳米颗粒；2)铁杂化介孔二氧化硅纳米载体的制备：用氯化钠去除十六烷基三甲基溴化铵的模板，制得铁杂化介孔二氧化硅纳米载体。所述步骤1)具体如下：(1)单口瓶中配制终浓度为1％～2％的十六烷基三甲基溴化铵的溶液10～20毫升；(2)加入5～10毫升的无水乙醇和100～200微升的乙二醇胺，于50～60℃加热，400～500转/分钟磁力条件下，搅拌反应10～30分钟；(3)向单口瓶中加入0.1～0.2毫升的正硅酸乙酯，于60～70℃加热，600～700转/分钟磁力条件下，搅拌反应10～30分钟，然后将Si/Fe比以20～30：1的的硝酸铁添加到反应溶液中再于400～500转/分钟条件下，搅拌反应30～40分钟；(4)反应结束后，立即以12,000～13,000转/分钟，离心20～30分钟，并用无水乙醇洗涤沉淀1～3遍，得到铁杂化二氧化硅纳米颗粒。所述步骤2)具体如下：(1)取制得的铁杂化二氧化硅纳米颗粒10～20毫克，用无水乙醇配制成5～20毫克/毫升的溶液并转移至一反应容器中；(2)向反应容器中中加入0.5～0.6克的氯化钠，于50～60℃加热，400～500转/分钟磁力条件下，搅拌反应3～5小时；(3)反应结束后，静止20～30分钟，将上清转移至离心管中，以12,000～13,000转/分钟，离心20～30分钟，并用无水乙醇洗涤沉淀1～3遍，得到铁杂化介孔二氧化硅纳米颗粒。本专利技术的第二个技术方案是由前述方法制备得到的铁杂化二氧化硅纳米载体,制备的纳米载体的粒径在100～120纳米，细胞存活率为91.69％～99.79％。在肿瘤环境中发生芬顿反应产生大量羟基自由基，同时累积铁离子诱导肿瘤细胞铁死亡。附图说明图1：用CTAB模板法制备的多功能铁杂化二氧化硅纳米载体的透射电子显微镜照片(形貌分析)。图2：用DLS对多功能铁杂化二氧化硅纳米载体的水合粒径分析。图3：用可见光-UV分光光度计对多功能铁杂化二氧化硅纳米载体的紫外吸收分析。图4：用多功能铁杂化二氧化硅纳米载体细胞毒性分析柱状图。具体实施方式下面的实施例中将对本专利技术作进一步的阐述，但本专利技术不限于此。实施例1：步骤1)铁杂化二氧化硅纳米颗粒的制备方法步骤如下：1)单口瓶中配制终浓度为1％的十六烷基三甲基溴化铵的溶液10毫升；2)加入5毫升的无水乙醇和100微升的乙二醇胺，于50℃加热，400转/分钟磁力条件下，搅拌反应30分钟；3)向单口瓶中加入0.1毫升的正硅酸乙酯，于60℃加热，600转/分钟磁力条件下，搅拌反应10分钟，然后将硝酸铁(大约以20：1的Si/Fe比添加)到反应溶液中再于400～500转/分钟条件下，搅拌反应30～40分钟；4)反应结束后，立即以12,000转/分钟，离心20分钟，并用无水乙醇洗涤沉淀3遍，得到铁杂化二氧化硅纳米颗粒。步骤2)铁杂化介孔二氧化硅纳米载体的制备方法如下：1)取制得的铁杂化二氧化硅纳米颗粒10毫克，用无水乙醇配制成5毫克/毫升的溶液并转移至一反应容器中；2)向反应容器中中加入0.5克的氯化钠，于50加热，400转/分钟磁力条件下，搅拌反应3小时；3)反应结束后，静止20分钟，将上清转移至离心管中，以12,000转/分钟，离心20分钟，并用无水乙醇洗涤沉淀3遍，得到铁杂化介孔二氧化硅纳米颗粒。实施例2：步骤1)铁杂化二氧化硅纳米颗粒的制备方法步骤如下：1)单口瓶中配制终浓度为1％的十六烷基三甲基溴化铵的溶液10毫升；2)加入7毫升的无水乙醇和100微升的乙二醇胺，于50℃加热，400转/分钟磁力条件下，搅拌反应30分钟；3)向单口瓶中加入0.1毫升的正硅酸乙酯，于60℃加热，600转/分钟磁力条件下，搅拌反应10分钟，然后将硝酸铁(大约以20：1的Si/Fe比添加)到反应溶液中再于400转/分钟条件下，搅拌反应30分钟；4)反应结束后，立即以12,000转/分钟，离心20分钟，并用无水乙醇洗涤沉淀3遍，得到铁杂化二氧化硅纳米颗粒。步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能多功能铁杂化介孔二氧化硅纳米载体的制备方法，其特征是,主要步骤如下：/n1)铁杂化二氧化硅纳米颗粒的合成：利用正硅酸乙酯为原料，通过CTAB法制备出直径为120±20纳米的铁杂化二氧化硅纳米颗粒；/n2)铁杂化介孔二氧化硅纳米载体的制备：用氯化钠去除十六烷基三甲基溴化铵的模板，制得铁杂化介孔二氧化硅纳米载体。/n

【技术特征摘要】
1.一种多功能多功能铁杂化介孔二氧化硅纳米载体的制备方法，其特征是,主要步骤如下：
1)铁杂化二氧化硅纳米颗粒的合成：利用正硅酸乙酯为原料，通过CTAB法制备出直径为120±20纳米的铁杂化二氧化硅纳米颗粒；
2)铁杂化介孔二氧化硅纳米载体的制备：用氯化钠去除十六烷基三甲基溴化铵的模板，制得铁杂化介孔二氧化硅纳米载体。


2.如权利要求1所述的方法，所述的步骤1)具体如下：
(1)单口瓶中配制终浓度为1％～2％的十六烷基三甲基溴化铵的溶液10～20毫升；
(2)加入5～10毫升的无水乙醇和100～200微升的乙二醇胺，于50～60℃加热，400～500转/分钟磁力条件下，搅拌反应10～30分钟；
(3)向单口瓶中加入0.1～0.2毫升的正硅酸乙酯，于60～70℃加热，600～700转/分钟磁力条件下，搅拌反应10～30分钟，然后将Si/Fe比以20～30：1的的硝酸铁添加到反应溶液中再于400～500转/分钟条件下，搅拌反应30～40分钟；
(4)反应结束后，立即以12,000～13,000转/分钟，离心...

【专利技术属性】
技术研发人员：常津，杨涵，武晓丽，张越，魏道河，段玥，高俊潇，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12