一种近红外光控制按需供氧纳米诊疗剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种近红外光控制按需供氧纳米诊疗剂及其制备方法和应用。该纳米诊疗试剂采用近红外光敏剂IR780和罗丹明B同时负载得到二氧化硅纳米复合材料，然后再通过聚乙烯吡咯烷酮修饰负载双氧水，得到生物相容性好、粒径小且均匀、稳定性好、并能按需供氧的纳米诊疗剂，并测试其性能。该纳米诊疗剂有利于癌细胞以及肿瘤的自供氧光动力治疗，其具有制备工艺简单、成本低以及适用范围广等技术优势，因此在生物医药、化工工业、功能材料等领域具有重要的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种近红外光控制按需供氧纳米诊疗剂及其制备方法和应用
本专利技术属于纳米材料的制备技术和特种材料
，具体涉及一种近红外光控制按需供氧纳米诊疗剂及其制备方法和应用。
技术介绍
半个世纪以前，癌症对中国人来说还是一个陌生的词汇。但短短五十年，癌症已成为和人们关系最为密切的疾病之一，发病率和死亡率都位居“前三甲”。由国家癌症中心主任赫捷院士牵头完成的《2015年中国癌症统计》预计，中国2015年新增429.2万癌症病例，癌症死亡病例或超过281.4万。缺氧是实体肿瘤的一个标志类型特征，但是这和高效PDT的条件是相悖的，所以肿瘤的缺氧环境是限制实体肿瘤中的一个主要因素。除此之外，光动力治疗过程中消耗氧气从而使得肿瘤组织处缺氧情况进一步加剧，导致肿瘤缺氧的状态会持续存在。在光动力治疗过程中可能会对肿瘤微区的血管造成伤害，血管的损伤导致氧气运输障碍进一步加剧组织缺氧。目前为止，科研工作者已经探索出一些方法来改善影响光动力疗效的氧气浓度，例如通过增加血管密度、扩张血管来增加氧运输量。但是实验结果证明肿瘤组织处的内源性的过氧化氢含量不足以提供治疗所需的氧气，而外源性的氧气也很难运输到肿瘤组织处。专利CN109395081A公开了一种能近红外光激发和自供氧的纳米光动力试剂，采用近红外的具有光动力效果和光热效果的光敏剂IR780作为光热和光动力治疗试剂，采用小尺寸的海胆状的二氧化锰纳米材料作为纳米平台，同时采用牛血清蛋白包覆；该专利技术中复合纳米材料通过二氧化锰纳米粒子与肿瘤内源性的过氧化氢反应改善氧浓度。虽然该专利能够缓解肿瘤组织的乏氧环境，但是不能为肿瘤组织定点定时提供氧气。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种近红外光控制按需供氧纳米诊疗剂，既能改善近红外光敏剂的生物相容性，又能使该纳米诊疗剂按需供氧改善组织乏氧问题，也能够通过近红外光敏剂的有效递送实现深层光动力治疗。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种近红外光控制按需供氧纳米诊疗剂，是将近红外染料、荧光染料通过原位共混负载在二氧化硅纳米材料中，再将聚乙烯吡咯烷酮、双氧水依次负载在二氧化硅纳米材料表面的纳米材料。优选地，所述近红外染料为近红外光敏剂IR780；优选地，所述荧光染料为罗丹明B(RB)。优选地，所述二氧化硅纳米材料的粒径为60～80nm。优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮的相对数均分子量为28K～40K。优选地，所述双氧水的浓度为5.9mol/L～10.58mol/L。采用外加的足量的H2O2，能够为纳米诊疗剂提供足够的氧气，补充肿瘤组织处的内源性的H2O2含量不足的缺点；如果H2O2的浓度过高，负载在PVP外层的H2O2的量会达到饱和，造成H2O2的浪费；如果H2O2的浓度过低，会使肿瘤组织处的氧气供应不足，达不到治疗效果。专利技术人通过原位掺杂将近红外光敏剂IR780和罗丹明B负载在二氧化硅纳米粒子中，所制备的纳米粒子具有分子释放、结构坍塌的能力，这将有利于光敏剂的肿瘤深层穿透；再在纳米粒子表面通过PVP、双氧水依次负载在纳米粒子表面，得到纳米诊疗剂。该纳米诊疗剂不仅改善了光敏剂IR780的生物相容性，同时能按需供氧改善组织乏氧问题，也能够通过光敏剂的有效递送实现深层光动力治疗。因此，该纳米诊疗剂将有利于自供氧光动力治疗和光热治疗。本专利技术还提供了上述一种近红外光控制按需供氧纳米诊疗剂的制备方法，包括如下步骤：S1：室温下将20～30mg近红外光敏剂IR780和8～12mg罗丹明B溶解在无水乙醇中，并搅拌25～45min；S2：室温下将70～100uL的四乙氧基硅烷缓慢滴加到步骤S1制备的溶液中，并搅拌20～30min；S3：室温下将3～5mL氨水迅速加入到步骤S2制备的溶液中，在600r/min的搅拌速度下反应20～24h，再用超纯水对产物离心洗涤3次并干燥；得到纳米粒子固体产物；S4：室温下将4mg步骤S3制得的纳米粒子固体产物溶解在2mL的超纯水中，将16～20mg的聚乙烯吡咯烷酮溶解在2mL的超纯水中，将纳米粒子溶液逐滴加入到聚乙烯吡咯烷酮的超纯水溶液中，并搅拌8～12h；S5：室温下将步骤S4的产物分散在双氧水溶液中，搅拌3～6h，得到最终产物。优选地，上述制备方法步骤S1中，所述近红外光敏剂IR780和罗丹明B的质量比为5：2。如果罗丹明B过低时，在罗丹明B从二氧化硅纳米粒子内部释放后，不足以使二氧化硅纳米粒子坍塌，不能完全分解二氧化硅纳米粒子；当罗丹明B质量过高时，会使掺杂的近红外光敏剂IR780的量变低，不能实现高效的光动力治疗。优选地，上述制备方法步骤S4中，所述纳米粒子固体产物和PVP的质量比为1：4～6。当PVP的含量过少时，近红外光敏剂IR780的相容性差；当PVP的含量过高时，所制备的纳米诊疗剂复合纳米粒子的粘结性很强。本专利技术提供的一种近红外光控制按需供氧纳米诊疗剂，用于光动力、光热材料和荧光材料在癌细胞和肿瘤的荧光成像指导的自供氧光动力治疗和光热治疗中。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术所述纳米诊疗剂不仅能够提高光动力治疗的效果，更重要的是该纳米诊疗剂是通过光热转换材料控制氧气的定点定时释放，能够有效用于癌细胞和肿瘤的诊疗中，具有较好的体内生物医学应用前景；2.本专利技术所述的纳米诊疗剂作为一个良好的热控按需供氧智能材料，能够有效改善肿瘤的乏氧情况，增强光动力治疗；同时改善了近红外光敏剂IR780的生物相容性以及递送效率问题，同时所述复合纳米材料改善了光动力治疗中光的穿透深度问题；3.本专利技术所述的复合纳米粒子水合粒径小、生物相容性好、比表面积高，在可视化指导的光动力治疗方面具有良好的应用前景；4.所述功能化的复合纳米材料原料丰富、易于制备、适用范围广、可用于工业化生产。附图说明图1为实施例1制备的纳米诊疗剂的透射电子显微镜图；图2为对比例1制备的纳米诊疗剂的透射电子显微镜图；图3为对比例2制备的纳米诊疗剂的透射电子显微镜图；图4为实施例1制备的纳米诊疗剂的复合纳米粒子的水合粒径图；图5为实施例1制备的纳米诊疗剂的复合纳米粒子的紫外可见吸收光谱图；图6为实施例1制备的纳米诊疗剂的复合纳米粒子光热能力测试图图7为实施例1制备的纳米诊疗剂在激光触发氧气释放的荧光光谱图；图8为实施例1制备的纳米诊疗剂在水浴加热触发氧气释放的荧光光谱图；图9为实施例1制备的纳米诊疗剂的不同条件的单线态氧产生图；图10为应用例8中双氧水浓度不同的单线态氧产生图。具体实施方式下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1本实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近红外光控制按需供氧纳米诊疗剂，其特征在于，是将近红外染料、荧光染料通过原位共混负载在二氧化硅纳米材料中，再将聚乙烯吡咯烷酮、双氧水依次负载在二氧化硅纳米材料表面的纳米材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种近红外光控制按需供氧纳米诊疗剂，其特征在于，是将近红外染料、荧光染料通过原位共混负载在二氧化硅纳米材料中，再将聚乙烯吡咯烷酮、双氧水依次负载在二氧化硅纳米材料表面的纳米材料。


2.如权利要求1所述的一种近红外光控制按需供氧纳米诊疗剂，其特征在于，所述近红外染料为近红外光敏剂IR780。


3.如权利要求1所述的一种近红外光控制按需供氧纳米诊疗剂，其特征在于，所述荧光染料为罗丹明B。


4.如权利要求1所述的一种近红外光控制按需供氧纳米诊疗剂，其特征在于，所述二氧化硅纳米材料的粒径为60～80nm。


5.如权利要求1所述的一种近红外光控制按需供氧纳米诊疗剂，其特征在于，所述双氧水的摩尔浓度为5.9mol/L～10.58mol/L。


6.如权利要求1所述的一种近红外光控制按需供氧纳米诊疗剂，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮的相对数均分子量为28K～40K。


7.权利要求1-6任一所述的一种近红外光控制按需供氧纳米诊疗剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：室温下将20～30mg近红外光敏剂IR780和8～12mg罗丹明B溶解在无水乙醇中，并搅拌25～45min；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘湘梅，田康，吴昊明，周严莉，赵强，黄维，刘淑娟，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32