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具有pH和近红外光响应药物释放的复合纤维及其制备方法与应用技术

技术编号:24785372 阅读:45 留言:0更新日期:2020-07-07 19:38
本发明专利技术涉及一种pH和近红外光响应药物释放的复合纤维及其制备方法与应用,复合纤维由聚ε‑己内酯PCL和明胶电纺制成的PG纳米纤维和负载在PG纳米纤维上的载药聚多巴胺纳米颗粒组成。所述载药聚多巴胺纳米颗粒的直径为50‑80nm。其中制备方法包含PCL明胶电纺纤维的合成制备,聚多巴胺纳米颗粒制备,化疗药物阿霉素与聚多巴胺纳米颗粒的结合,结合后的纳米颗粒在PCL明胶电纺纤维上加载。本发明专利技术的复合纤维合成方法简单,易于大规模制备。化疗药物加载量高,且具有pH响应和近红外光响应的药物释放,近红外光照射下的光热治疗,实现光热化疗的协同治疗,以期达到更好的肿瘤治疗效果。

【技术实现步骤摘要】
具有pH和近红外光响应药物释放的复合纤维及其制备方法与应用
本专利技术属于生物纳米材料领域,涉及一种具有pH和近红外光响应药物释放的复合纤维及其制备方法与应用。具体地说,本专利技术涉及具有光热治疗和化疗功能,可以实现对肿瘤的光热治疗化疗协同的纳米治疗平台的制备和应用性能评价。
技术介绍
肿瘤是世界上发病率和死亡率最高的疾病之一。在过去的几十年中,全球肿瘤的发病率和死亡率一直在上升。虽然常规手术切除适用于一部分肿瘤患者,但手术后高复发率仍然广泛存在。化疗、放疗是无法手术的肿瘤患者的治疗选择,但由于全身性副作用和多药耐药性等局限性,用于无法切除的肿瘤患者的化疗和放疗对患者的生存无法带来满意的结局。目前仍然缺乏有效的治疗肿瘤的方法。高效低毒性的基于纳米材料的诊疗平台已经成为生物
治疗肿瘤的热点问题。其中基于纳米材料的局部药物传输体系在肿瘤治疗中具有潜在价值。与系统性药物传输体系相比,局部药物传输体系直接作用于肿瘤部位,可以在肿瘤部位长时间保持高治疗浓度,同时减少血液循环中药物浓度,从而避免正常组织和器官的不良反应。目前已经探究了各种形式的局部药物传输体系,如水凝胶、纤维膜等。其中纳米纤维具有高表面积,类似细胞外基质样微结构,孔隙率高,在肿瘤治疗中具有很高的潜在应用价值。聚ε-己内酯(PCL)具有很高的机械强度。明胶来源于胶原蛋白,是天然细胞外基质主要成分,有良好的亲水性和生物相容性,并且可生物降解。PCL和明胶可以实现复合支架功能,使支架具有良好的细胞粘附性,并具有良好的机械强度。利用细胞毒性药物的化疗是肿瘤治疗的主要方法。但是化疗单独使用时,化疗可能导致耐药,而高剂量会诱发相当大的副作用。光热疗法是一种新兴的具有高效抑制肿瘤的方法,具备微创性,可控性,特异性。具体而言,通过激光辐照光热剂产生的高温能够导致肿瘤细胞直接凋亡或坏死。温和的高温(40.5℃~43℃)可能会促进化疗药物的细胞毒性,并通过增加血流速度和血管通透性促进药物吸收。因此,化疗和光热治疗的结合可能是增强肿瘤治疗的一种高效方法。通常,近红外照明由于其深层组织穿透而被认为是光热治疗的合适光源,其电磁能通过光吸收剂转化为热量。聚多巴胺(PDA)纳米颗粒可以吸收近红外光,具有出色的光热转化效率,并且可以大量制备。另外,PDA在生理环境中表现出良好的生物相容性和一定的生物降解性,从而使其具有广泛的生物医学应用。本专利技术中,制备了由PCL明胶纳米纤维和PDA纳米颗粒组成的多功能纳米纤维,该纳米纤维中PDA纳米颗粒装有化疗药物阿霉素,并组装在PCL明胶纳米纤维表面。复合纳米纤维具有出色的光热性能,响应pH和近红外光辐射而控制化疗药物释放。实现肿瘤中的光热治疗化疗协同治疗。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有pH和近红外光响应药物释放的复合纤维及其制备方法与应用。化疗药物响应pH和近红外光响应可控,化疗和光热治疗协同,具有更加高效的肿瘤治疗作用,避免单一功能治疗引起的缺陷。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的:一种pH与近红外光响应药物释放的复合纳米纤维,其特征在于,由PG纳米纤维和负载在PG纳米纤维上的载药聚多巴胺纳米颗粒组成。所述PG纳米纤维由聚ε-己内酯和明胶分子按照质量比1:1-5比例在三氟乙醇溶液中混合,25-45摄氏度搅拌2-22小时形成电纺前驱体,电纺前驱体静电纺丝后烘干获得。所述载药聚多巴胺纳米颗粒的直径为50-80nm。聚多巴胺纳米颗粒(PDA)可以吸收近红外光,将光能转化为热能进而导致肿瘤局部温度升高,而杀死肿瘤。另外,酸性环境和近红外光照射会破坏PDA中π-π键的稳定性,减弱载药聚多巴胺纳米颗粒中PDA纳米颗粒和化疗药物阿霉素(DOX)之间的相互作用,使得DOX能够响应pH值和近红外光,实现化疗药物可控释放。在近红外光作用下,复合纤维可以同时产生光热治疗和化疗协同,实现更强的肿瘤杀伤作用。本专利技术还提供了一种上述复合纳米纤维的制备方法,包含以下步骤:(2)将1.5-2mg/mL的PDA纳米颗粒水溶液与1-5mg/mL的盐酸阿霉素水溶液按体积比1:1混合,在室温搅拌8-15小时。溶液10000-20000rpm离心10-20min,去离子水清洗后获得PDA-DOX复合纳米颗粒。(3)将PDA-DOX复合纳米颗粒与PG纳米纤维在乙醇溶液中室温搅拌24h,其中,PDA-DOX复合纳米颗粒与PG纳米纤维的质量比为1:3-10,PG纳米纤维与乙醇的质量体积比为1:5-15mg/mL。搅拌结束后取出烘干获得复合纳米纤维。即PG@PDA-DOX复合纳米纤维。进一步地,所述步骤1中,静电纺丝的流速控制在1-2mL/h,电压值范围为6-8kV。进一步地,所述步骤1中,烘干的温度为37摄氏度,烘干时间为24h。进一步地,所述步骤2中,PDA纳米颗粒溶液通过下述方法制备得到:40mL乙醇,90mL去离子水,3mL氨水在30摄氏度搅拌30min,将溶解0.5g盐酸多巴胺的10mL去离子水加入上述搅拌完成的溶液中,30摄氏度缓慢搅拌24小时。溶液15000rpm离心15min,用去离子水清洗后获得PDA纳米颗粒。将PDA纳米颗粒溶解于去离子水中,制得1.5-2mg/mL的PDA纳米颗粒溶液。本专利技术还提供了一种上述的pH与近红外光响应药物释放的复合纳米纤维在制备肿瘤的光热化疗协同治疗制剂中的应用。本专利技术的有益效果是:PG@PDA-DOX复合纳米纤维,PDA可以吸收近红外光,并将光能转化为热能,高效的光热转换作用产生的热量,使得肿瘤部位温度升高,高温杀伤肿瘤细胞,达到光热治疗肿瘤的目的。同时PDA负载的化疗药物阿霉素在复合纳米纤维中载量高,并且可以响应pH和红外光照射释放,具有可控性。在这样的设计下,实现光热治疗和化疗协同,实现更高效的肿瘤杀伤,在肿瘤治疗中具有重要意义。本专利技术中,通过复合纳米纤维实现光热治疗化疗协同治疗平台,实现肿瘤部位高效治疗。本专利技术制备方法工艺简单,价格低廉,原材料生物相容性好,安全可靠,并适合大规模生产。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明;图1为PG纳米纤维的扫描电镜(SEM)图;图2为PDA纳米颗粒SEM图;图3为PDA纳米颗粒水动力半径;图4为DOX、PDA纳米颗粒、PDA-DOX复合纳米颗粒的UV-Vis光谱图5为DOX、PDA纳米颗粒、PDA-DOX复合纳米颗粒的FTIR光谱;图6为PG纳米纤维和PG@PDA-DOX复合纤维的形貌,a为SEM图,b为光学照片;图7为DSC测试图;图8为不同pH值PG@PDA-DOX复合纤维中DOX释放曲线图;图9为近红外光照射PG@PDA-DOX复合纤维中DOX释放曲线图;图10为不同浓度PG@PDA-DOX复合纤维溶液在不同光照时间下温度变化图;图11为近红外光循环照射下PG@PDA-DOX复合纤维溶液温度变化图;图12为正常胆管细胞HiBEC在不同浓度PG@PDA孵育24本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种pH与近红外光响应药物释放的复合纳米纤维,其特征在于,由PG纳米纤维和负载在PG纳米纤维上的载药聚多巴胺纳米颗粒组成。所述PG纳米纤维由聚ε-己内酯和明胶分子按照质量比1:1-5比例在三氟乙醇溶液中混合,25-45摄氏度搅拌2-22小时形成电纺前驱体,电纺前驱体静电纺丝后烘干获得。所述载药聚多巴胺纳米颗粒的直径为50-80nm。/n

【技术特征摘要】
1.一种pH与近红外光响应药物释放的复合纳米纤维,其特征在于,由PG纳米纤维和负载在PG纳米纤维上的载药聚多巴胺纳米颗粒组成。所述PG纳米纤维由聚ε-己内酯和明胶分子按照质量比1:1-5比例在三氟乙醇溶液中混合,25-45摄氏度搅拌2-22小时形成电纺前驱体,电纺前驱体静电纺丝后烘干获得。所述载药聚多巴胺纳米颗粒的直径为50-80nm。


2.一种权利要求1所述复合纳米纤维的制备方法,其特征在于,包含以下步骤:
(1)聚ε-己内酯和明胶分子按照质量比1:1-5比例在三氟乙醇溶液中混合,25-45摄氏度搅拌2-22小时形成电纺前驱体。其中,聚ε-己内酯和三氟乙醇的质量体积比为1:10-30g/ml;电纺前驱体静电纺丝后烘干获得PG纳米纤维。
(2)将1.5-2mg/mL的PDA纳米颗粒水溶液与1-5mg/mL的盐酸阿霉素水溶液按体积比1:1混合,在室温搅拌8-15小时。溶液10000-20000rpm离心10-20min,去离子水清洗后获得PDA-DOX复合纳米颗粒。
(3)将PDA-DOX复合纳米颗粒与PG纳米纤维在乙醇溶液中室温搅拌24h,其中...

【专利技术属性】
技术研发人员:蔡秀军岑栋李翔徐俊杰
申请(专利权)人:浙江大学
类型:发明
国别省市:浙江;33

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