本发明专利技术属于纳米材料技术领域，具体为一种适配体修饰的花粉状中空纳米硅球及其制备方法和应用。本发明专利技术利用硬模板法合成具有花粉结构的中空纳米硅球，并利用戊二醛交联法在其表面修饰了具有靶向性的适配体，制备得到能够特异性靶向肿瘤细胞的纳米药物载体。由此得到肿瘤靶向和pH响应药物递送系统，不仅能实现高的药物载量，同时具有良好的pH响应性能，通过调节体系的pH值可以调控药物的释放速度。药物载体的细胞内分布图表明，大部分的载体粒子可以实现溶酶体逃逸，避免了溶酶体的降解，进而分布于肿瘤细胞的细胞核内，表现出良好的肿瘤杀伤能力，在肿瘤的靶向治疗具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
适配体修饰的花粉状中空纳米硅球及其制备方法和应用
本专利技术属于纳米材料
，具体涉及一种花粉状中空纳米硅球及其制备方法和应用。
技术介绍
癌症是一种高发病率、高死亡率的恶性疾病，严重威胁着人类的健康。化疗是目前治疗癌症的主要手段之一，然而传统的药物由于没有特异性，无差别杀伤正常细胞和肿瘤细胞，造成了严重的毒副作用。为了克服传统药物治疗的局限性，人们开发了一系列具有不同结构的肿瘤靶向纳米药物载体，包括多孔纳米颗粒，如介孔纳米材料和金属有机框架材料，水凝胶以及胞外囊泡等。基于多孔纳米颗粒的药物载体在生理条件下具有良好的稳定性，释药速度易于调控，但纳米载体积累引起的毒性是不可避免的；基于水凝胶的给药体系具有良好的亲水性和生物相容性，但不适用于水溶性抗癌药物；细胞外囊泡组成的载药载体载药能力低，生理稳定性差，这些都限制了靶向药物纳米载体在肿瘤临床精准化疗中的应用。随着纳米技术的发展，各种各样的中空纳米粒子，如中空硅球，中空二氧化锰纳米粒子和中空的磷酸钙纳米球等被设计合成，并广泛应用于有机小分子和生物大分子的传递中，其中中空二氧化硅纳米颗粒（HSNP）因其良好的生物相容性、释药速度易于调控，表面易于修饰，易于生物降解等特点，广泛应用于药物的靶向递送。尽管HSNP有这些突出的优点，但仍有一定的局限性。HSNP仅通过EPR效应在肿瘤组织中积累，粒径的大小对其靶向能力有很大的影响。此外，由于HSNP表面光滑，导致药物载体与细胞间的相互作用较弱，导致细胞内化和生物利用度较低。众所周知，自然界具有复杂、特异的结构，具有很高的功能特异性。在过去的几十年里，各种不同的仿生结构，特别是拓扑结构的仿生材料被开发出来并广泛应用于生物分析，如蜂窝状纳米复合材料、花瓣状的阵列结构和细胞印迹的水凝胶等。据报道，具有拓扑结构的底物可以促进细胞的扩散和伪足延伸，从而增强底物与细胞之间的相互作用。花粉做为一种自然界中广泛存在天然产物，由于其独特的拓扑结构，高比表面积以及良好的生物兼容性，被广泛应用于诸多领域。结合花粉颗粒这一独特结构，本专利技术设计了一种适配体修饰的花粉状中空纳米硅球，合成方法简单，快速。以间苯二酚-甲醛树脂（RF）为模板和致孔剂，正硅酸四乙酯为硅源，经过煅烧除去RF，得到花粉状中空硅球。其内部大的空腔显著提高了药物载量，药物载量可以达到0.509gg-1。此外，其表面特殊的花粉状结构不仅为适配体的修饰提供了更多的结合位点，同时增强了药物载体与细胞之间的相互作用，从而提高了药物载体的细胞内化率。载药后的纳米粒子具有可控的释药速度，在肿瘤靶向治疗方面表现出了极大的临床应用潜力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高特异性、高载药量、低毒性，且释药速度易调控的花粉状中空纳米硅球及其合成方法，以及其在制备肿瘤靶向和pH响应药物递送系统中的应用。本专利技术提供的适配体修饰的花粉状中空纳米硅球的制备方法，具体步骤如下：（1）间苯二酚-甲醛树脂（RF）核的合成：向9-11ml去离子水、65-70ml无水乙醇和2.8-3.2ml氨水（28wt%）的混合溶液中分别加入间苯二酚、甲醛(浓度为37wt%)，超声混合5-10分钟，30-35℃反应5-6小时，得到黄棕色悬液；（2）向步骤（1）所得黄棕色悬液中加入0.5-1.0ml正硅酸四乙酯（TEOS），继续反应8-10分钟；（3）向步骤（2）所得混合溶液中加入间苯二酚和甲醛(浓度为37wt%)，30-35℃继续反应2-2.5小时，5000-6500rpm离心5-8分钟，得到浅棕色产物，用乙醇、去离子水清洗2-4次，40-60℃真空干燥；（4）将步骤（3）所得产物在500-600℃下煅烧5-6小时，得到花粉状中空纳米硅球，记为plSP；（5）将步骤（4）所得花粉状中空纳米硅球分散于异丙醇中，超声10-20分钟，在超声下逐滴加入氨丙基三乙氧基硅烷（APTES），室温反应22-24小时，5000-6500rpm离心5-8分钟，用乙醇、去离子水清洗2-4次，40-60℃真空干燥，得到氨基修饰的花粉状中空纳米硅球，记为plSP-NH2；（6）将步骤（5）所得氨基修饰的花粉状中空纳米硅球分散于PBS溶液中，向其中加入戊二醛溶液（浓度为2.5-5.0wt%）,30-37℃反应4-6小时，5000-6500rpm离心，PBS清洗2-4次；（7）将步骤（6）所得产物分散于1-1.2ml去离子水中，超声2-3分钟，向其中加入40-60μl5’NH2-适配体溶液（如5’NH2-AS1411、5’NH2-Scg8和5’NH2-EpCAM适配体），室温反应过夜，5000-6500rpm离心，即得到适配体修饰的花粉状中空纳米硅球，记为plSP@aptamer。本专利技术步骤（1）中，间苯二酚的用量为0.14-0.15g，甲醛的体积为0.21-0.3ml。本专利技术步骤（3）中，间苯二酚的用量为0.4-0.45g，甲醛的体积为0.56-0.6ml。本专利技术步骤（5）中，花粉状中空纳米硅球的用量为55-65mg，异丙醇的体积为90-100ml，APTES的体积为1-1.5ml。本专利技术步骤（6）中，plSP-NH2的用量为0.5-0.7mg，PBS的体积为0.75-1ml，戊二醛溶液的体积为0.25-0.3ml。本专利技术步骤（7）中，适配体溶液的浓度为18-22μM。本专利技术制备的适配体修饰的花粉状中空纳米硅球（plSP@aptamer），可用于制备肿瘤靶向和pH响应药物递送系统。具体操作如下：1-1.2mgplSP@aptamer纳米粒子分散于1-1.3mlPBS溶液中，加入0.8-1mg抗癌药物（如，阿霉素，紫杉醇，5-氟尿嘧啶），超声分散2-3分钟，避光反应12-16小时，得到DOX@plSP@aptamer（以阿霉素为例）。将肿瘤细胞与DOX@plSP@aptamer（15-20μgml-1）共同孵育5-7小时，PBS清洗细胞2-4次，除去未进入细胞的药物载体并用多聚甲醛固定20-30分钟，DAPI染色15-30分钟，用三通道荧光显微镜观察纳米粒子及抗癌药物在细胞内的分布情况。本专利技术通过花粉状纳米载体递送药物，赋予了传统药物一定的特异性，降低了传统化疗方法的毒副作用，成功应用于肿瘤细胞的靶向和pH响应药物递送。本专利技术利用硬模板法合成具有花粉结构的中空纳米硅球，并利用戊二醛交联法在其表面修饰了具有靶向性适配体，制备得到能够特异性靶向肿瘤细胞的纳米药物载体。该药物载体的内部空腔直径为305纳米左右，表面孔径为11.8纳米左右，显著提高了药物载量。此外，其表面具有类似花粉状结构的特殊拓扑结构，不仅为适配体的修饰提供了更多的结合位点，同时增强了药物载体与细胞之间的相互作用，从而提高药物载体的细胞内化率。适配体的修饰，进一步提高了纳米药物载体的特异性和靶向能力。此药物递送系统不仅能实现高的药物载量，同时具有良好的pH响应性能，通过简单的调节体系的pH值可以很好的调控药物的释放速度。药物载体的细胞内分布图表明，大部分的载本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适配体修饰的花粉状中空纳米硅球的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：/n（1）间苯二酚-甲醛树脂（RF）核的合成：向9-11ml去离子水、65-70ml无水乙醇和2.8-3.2ml浓度为28 wt%的氨水的混合溶液中分别加入间苯二酚、浓度为37 wt%的甲醛，超声混合5-10分钟，30-35℃反应5-6小时，得到黄棕色悬液；/n（2）向步骤（1）所得黄棕色悬液中加入0.5-1.0ml正硅酸四乙酯，继续反应8-10分钟；/n（3）向步骤（2）所得混合溶液中加入间苯二酚和甲醛，30-35℃继续反应2-2.5小时，5000-6500rpm离心5-8分钟，得到浅棕色产物，用乙醇、去离子水清洗2-4次，40-60℃真空干燥；/n（4）将步骤（3）所得产物在500-600℃下煅烧5-6小时，得到花粉状中空纳米硅球，记为plSP；/n（5）将步骤（4）所得花粉状中空纳米硅球分散于异丙醇中，超声10-20分钟，在超声下逐滴加入氨丙基三乙氧基硅烷，室温反应22-24小时，5000-6500rpm离心5-8分钟，用乙醇、去离子水清洗2-4次，40-60℃真空干燥，得到氨基修饰的花粉状中空纳米硅球，记为plSP-NH...
【技术特征摘要】
1.一种适配体修饰的花粉状中空纳米硅球的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）间苯二酚-甲醛树脂（RF）核的合成：向9-11ml去离子水、65-70ml无水乙醇和2.8-3.2ml浓度为28wt%的氨水的混合溶液中分别加入间苯二酚、浓度为37wt%的甲醛，超声混合5-10分钟，30-35℃反应5-6小时，得到黄棕色悬液；
（2）向步骤（1）所得黄棕色悬液中加入0.5-1.0ml正硅酸四乙酯，继续反应8-10分钟；
（3）向步骤（2）所得混合溶液中加入间苯二酚和甲醛，30-35℃继续反应2-2.5小时，5000-6500rpm离心5-8分钟，得到浅棕色产物，用乙醇、去离子水清洗2-4次，40-60℃真空干燥；
（4）将步骤（3）所得产物在500-600℃下煅烧5-6小时，得到花粉状中空纳米硅球，记为plSP；
（5）将步骤（4）所得花粉状中空纳米硅球分散于异丙醇中，超声10-20分钟，在超声下逐滴加入氨丙基三乙氧基硅烷，室温反应22-24小时，5000-6500rpm离心5-8分钟，用乙醇、去离子水清洗2-4次，40-60℃真空干燥，得到氨基修饰的花粉状中空纳米硅球，记为plSP-NH2；
（6）将步骤（5）所得氨基修饰的花粉状中空纳米硅球分散于PBS溶液中，向其中加入浓度为2.5-5.0wt%的戊二醛溶液,30-37℃反应4-6小时，5000-6500rpm离心，PBS清洗2-4次；
（7）将步骤（6）所得产物分散于1-1.2ml去离子水中，超声2-3分钟，向其中加入40...
【专利技术属性】
技术研发人员：高明霞，靳荣荣，王嘉希，张祥民，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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