一种具有光热响应性的水凝胶微球及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种具有光热响应性的水凝胶微球及其制备方法和应用，该水凝胶微球的制备方法以二氧化硅光子晶体微球为模板，在该光子晶体微球中灌注光热响应水凝胶溶液并紫外交联固化，再通过氢氟酸腐蚀法去除二氧化硅光子晶体微球模板，获得具有光热响应性的水凝胶微球，制备工艺简单、原料易得、生产成本低，采用该方法制备的水凝胶微球具有近红外光响应和热响应性，且能够负载药物及在肿瘤治疗位点可控释放，释放的抗体还可以激活T细胞，使其浸润到肿瘤中，促进肿瘤细胞的清除，可应用于制备肿瘤免疫治疗药物，具有重要的医学应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种具有光热响应性的水凝胶微球及其制备方法和应用
本专利技术属于生物材料
，具体涉及一种具有光热响应性的水凝胶微球及其制备方法和应用。
技术介绍
肿瘤已经成为危害人类健康的重大疾病，针对肿瘤的传统治疗手段包括外科手术切除、放疗和化疗等，这些治疗手段存在着创伤大、容易复发等问题。肿瘤免疫治疗是新兴的一种肿瘤治疗方案，其通过激活肿瘤患者自身免疫系统而增强自身抗肿瘤能力，进而实现对肿瘤的强有力杀伤治疗，具有副作用小、适应症广等优势。不幸的是，免疫抑制的肿瘤微环境总是削弱T细胞对肿瘤的杀伤过程，在临床上，这一问题主要通过向病人体内输注经体外激活的免疫效应细胞来解决，这一治疗方法又称为过继性细胞疗法（ACT）。尽管这些免疫效应细胞具有强大的抗肿瘤活性，但过继性免疫细胞的制备却费时费力。因此，选择更多的策略来增强人体内源性免疫细胞的肿瘤杀伤活力具有重要意义。此外，肿瘤的局部治疗非常具有吸引力，可用于一些浅表肿瘤的治疗，如黑色素瘤和乳腺癌。与静脉注射相比，肿瘤的局部治疗由于具有直接靶向性，减少了药物用量，进而减少了药物的副作用。然而，瘤内注射的药物很容易被毛细血管和淋巴管吸收并转移到血液中，导致肿瘤患者需要接受重复的药物注射。为了克服这一缺点，基于微载体的药物释放系统应运而生，可用于药物的持续释放并维持血液中药物浓度在很小的范围内波动。然而，大多数药物缓释微载体都是由普通水凝胶制备而成，而水凝胶中负载药物往往是通过自由扩散的方式穿过水凝胶材料内部交联的网络结构来释放的，其释放效率低下，不够智能。水凝胶微球由于具有典型的自监测结构色、高的比表面积、有序的多孔结构和相互连接的纳米通道等优点，在药物装载和释放方面显示出显著的优势。抗体作为一种肿瘤治疗药物，可阻断肿瘤细胞的信号转导，诱导肿瘤细胞凋亡，增强免疫细胞对肿瘤的杀伤作用。因此，通过开发一些对生理信号或外界刺激响应的材料，在药物缓释微载体中引入具有响应能力的特异性材料，作为肿瘤免疫治疗的智能载药平台，将在肿瘤免疫治疗中具有广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种具有光热响应性的水凝胶微球及其制备方法和应用，该水凝胶载药微球为具有光热响应性的反蛋白石结构水凝胶光子晶体微球，其具有近红外光响应和热响应性，且能够负载药物并进行药物的可控释放，可应用于制备肿瘤免疫治疗药物。为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：一种具有光热响应性的水凝胶微球的制备方法，包括以下步骤：步骤S1、制备二氧化硅光子晶体微球模板（SiO2光子晶体微球模板）：利用不同粒径的二氧化硅纳米粒子自组装成二氧化硅光子晶体微球；步骤S2、制备反蛋白石结构水凝胶光子晶体微球：将光热响应水凝胶溶液灌注到步骤S1制备的SiO2光子晶体微球模板中，通过紫外固化形成光子晶体-水凝胶微球中间体，然后去除固化的光子晶体-水凝胶微球中间体中的SiO2光子晶体微球模板，制备得到具有光热响应性的反蛋白石结构水凝胶光子晶体微球；进一步地，步骤S1中，不同粒径的二氧化硅纳米粒子通过微流控自组装法或液滴自组装法制得二氧化硅光子晶体微球模板，所述二氧化硅纳米粒子的粒径为350～500nm。进一步地，所述光热响应水凝胶溶液由光热响应性材料和水凝胶预聚溶液组成。进一步地，所述水凝胶预聚溶液为N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，所述光热响应性材料由MXene、石墨烯量子点(GQDs)、黑磷量子点中的一种或两种以上材料与光引发剂按一定比例混合而成。进一步地，所述光热响应水凝胶溶液由N-异丙基丙烯酰胺水凝胶、MXene和光引发剂混合而成，其中N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的混合比为5%～15%v/v，MXene在光热响应水凝胶溶液中的浓度为10μg/ml～500μg/ml。进一步地，步骤S2中，利用氢氟酸（HF）去除光子晶体-水凝胶微球中间体的二氧化硅光子晶体球模板。本专利技术还提供了一种具有光热响应性的水凝胶微球，采用上述制备方法制备得到。本专利技术还提供了上述具有光热响应性的水凝胶微球在制备肿瘤免疫治疗药物中的应用。进一步地，所述肿瘤免疫治疗药物包括抗体药物和具有光热响应性的水凝胶微球，所述抗体药物负载在具有光热响应性的水凝胶微球上。进一步地，所述抗体药物选自anti-CD3和anti-CD28中的一种或两种，且单种抗体药物的浓度为10-100ng/ml。进一步地，所述具有光热响应性的水凝胶微球通过直接吸附或灌入等方式进行抗体药物的装载。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种基于水凝胶掺杂光热响应材料的光热响应性水凝胶微球，其具有原料易得，制备工艺简单，可大量制备，工艺效率高；采用本专利技术的制备方法所制备的光响应性水凝胶微球，与现有材料的性能相比较，具有近红外光响应和热响应性，生物相容性好、负载药物多等优点，释放的抗体还可以激活T细胞，使其浸润到肿瘤中，促进肿瘤细胞的清除。附图说明图1为本专利技术实施例2的具有光热响应性的水凝胶微球的电镜图，其中，a为反蛋白石结构水凝胶光子晶体微球，b为球表面粒子排布的正结构，c为球内部粒子排布的正结构，d为灌胶后的内部结构，e为腐蚀后留下的球表面的反结构，f为球内部的反结构；图2为本专利技术实施例5的反蛋白石结构药物装载和释放图，其中，a为对照组（SCCBs）和实验组（5%、15%、25%）的反蛋白石结构水凝胶光子晶体微球的光镜图；b为包载FITC标记药物后反蛋白石结构水凝胶光子晶体微球（15%NIPAM水凝胶）的激光共聚焦断层扫描荧光图；c为反蛋白石结构水凝胶光子晶体微球（15%NIPAM水凝胶）经过六次升温降温循环后药物释放图（激光共聚焦荧光显微镜图）；d为对应c的不同温度循环下，对照组的三种反蛋白石结构水凝胶光子晶体微球的药物释放量；图3为本专利技术实施例6的T细胞扩增效果图；图4为本专利技术实施例6的T细胞表面活性分子表达图；图5为本专利技术实施例7的T细胞对肿瘤细胞的杀伤活性。具体实施方式为了使本领域
人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描述。下述实施例中所使用的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本
常规试剂、方法和设备。实施例1一种具有光热响应性的水凝胶微球，其通过以下步骤制备：步骤S1、制备二氧化硅光子晶体微球模板（SiO2光子晶体微球模板）：利用不同粒径（350～500nm）的二氧化硅纳米粒子通过微流控自组装法或液滴自组装法制得二氧化硅光子晶体微球；步骤S2、制备反蛋白石结构水凝胶光子晶体微球：将光热响应水凝胶溶液灌注到步骤S1制备的二氧化硅光子晶体微球模板中，通过紫外固化形成光子晶体-水凝胶微球中间体，然后去除固化的光子晶体-水凝胶微球中间体中的二氧化硅光子晶体微球模板，制备得到具有光热响应性的反蛋白石结构水凝胶光子晶体微球；其中，光热响应水凝胶溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有光热响应性的水凝胶微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1、制备二氧化硅光子晶体微球模板：利用不同粒径的二氧化硅纳米粒子自组装成二氧化硅光子晶体微球；/n步骤S2、制备反蛋白石结构水凝胶光子晶体微球：将光热响应水凝胶溶液灌注到步骤S1制备的二氧化硅光子晶体微球模板中，通过紫外固化形成光子晶体-水凝胶微球中间体，然后去除固化的光子晶体-水凝胶微球中间体中的二氧化硅光子晶体微球模板，得到具有光热响应性的反蛋白石结构水凝胶光子晶体微球。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有光热响应性的水凝胶微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、制备二氧化硅光子晶体微球模板：利用不同粒径的二氧化硅纳米粒子自组装成二氧化硅光子晶体微球；
步骤S2、制备反蛋白石结构水凝胶光子晶体微球：将光热响应水凝胶溶液灌注到步骤S1制备的二氧化硅光子晶体微球模板中，通过紫外固化形成光子晶体-水凝胶微球中间体，然后去除固化的光子晶体-水凝胶微球中间体中的二氧化硅光子晶体微球模板，得到具有光热响应性的反蛋白石结构水凝胶光子晶体微球。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中，不同粒径的二氧化硅纳米粒子通过微流控自组装法或液滴自组装法制得二氧化硅光子晶体微球模板，所述二氧化硅纳米粒子的粒径为350～500nm。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述光热响应水凝胶溶液由光热响应性材料和水凝胶预聚溶液组成。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述水凝胶预聚溶液为N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，所述光热响应性材料由MXene、石墨烯量子点、黑磷量子点中的一种或两种以上材料与光引发剂按一定...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈贤，寿鑫，赵远锦，孙维建，王月桐，商珞然，
申请(专利权)人：温州医科大学附属第二医院温州医科大学附属育英儿童医院，中国科学院大学温州研究院温州生物材料与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33