一种可注射钙离子响应型光热水凝胶、其制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种可注射钙离子响应型光热水凝胶，包括：带有正电荷的稀土上转换‑金杂化纳米材料与海藻酸钠。与现有技术相比，本发明专利技术选用带负电的海藻酸钠与带正电的稀土上转换‑金杂化纳米材料制备可注射的光热水凝胶，通过瘤旁注射的方式，将其均匀注射到瘤体的周围，利用体内细胞外液的钙离子，原位诱导形成稀土‑海藻酸钙基光热水凝胶，不但提高了其生物相容性，还降低了光敏剂的降解速率，从而实现了高效、可重复的光热治疗，进而完全杀灭肿瘤；同时该水凝胶还可以有效的阻隔热量在其内部的传递，不但保证了热量在肿瘤位置的积聚，同时对周围的正常组织进行保护，从而减少不必要的热损伤。

【技术实现步骤摘要】
一种可注射钙离子响应型光热水凝胶、其制备方法及应用
本专利技术属光热水凝胶
，尤其涉及一种可注射钙离子响应型光热水凝胶、其制备方法及应用。
技术介绍
恶性肿瘤是现阶段危害人类生存及健康的首要因素，尽管肿瘤的检出手段日益增进，但仍然缺乏有效的治疗手段。手术治疗是当前应用最广的针对实体肿瘤的治疗办法，除了较高的手术风险，对临近脏器的功能损害仍然是无法避免的。非手术治疗，如放疗或化疗，风险相对较低，但辐射引起的炎症、药物对主要器官的损伤等副作用使许多患者无法耐受。此外，恶性肿瘤引起的并发症也备受关注，如骨相关恶性肿瘤的溶骨破坏及继发病理性骨折增加了肿瘤治疗的难度。因此，建立一种既能抑制肿瘤增殖，又能减少骨破坏、稳定骨结构的有效、精确的非手术治疗策略尤其具有临床应用意义。光热疗法(PTT)是一种非侵入性的光致热消融技术，由于其侵袭性小，光诱导杀肿瘤细胞能力强，在肿瘤热疗领域受到广泛的关注。据报道，当肿瘤部位温度维持在42℃以上10min或50℃以上5min时，肿瘤细胞可被完全消灭。但与其他类型的癌症不同，骨转移瘤起源于骨髓，并在皮层形成新的巢。在静脉应用光敏剂时，药物很难汇聚到肿瘤部位，且受到骨质的阻隔，实际无法达到有效的治疗温度，导致肿瘤细胞不能被有效根除，复发率偏高，从而严重影响了PTT在骨转移瘤中的应用。更糟的是，采用当前光热纳米材料PTT治疗，肿瘤部位的骨会因肿瘤坏死、萎缩而变弱。因此，开发具有足够力学性能的新型光热剂(PTAs)对修复受损骨结构、避免骨折具有重要意义和临床价值。专利技术内容有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种可注射钙离子响应型光热水凝胶、其制备方法及应用，该光热水凝胶可通过钙离子原位诱导形成生物相容性高、降解缓慢以及光热转换稳定且持久的凝胶，从而可实现恶性肿瘤的有效光热根治性治疗。本专利技术提供了一种可注射钙离子响应型光热水凝胶，包括：带有正电荷的稀土上转换-金杂化纳米材料与海藻酸钠。优选的，所述带有正电荷的稀土上转换-金杂化纳米材料与海藻酸钠的质量比为1：(5～20)。优选的，所述带有正电荷的稀土上转换-金杂化纳米材料与海藻酸钠的质量比为1：10。优选的，所述带有正电荷的稀土上转换-金杂化纳米材料选自UCNP-Au。优选的，所述可注射钙离子响应型光热水凝胶中带有正电荷的稀土上转换-金杂化纳米材料的浓度为0.1～0.5wt％。本专利技术还提供了一种可注射钙离子响应型光热水凝胶的制备方法，包括：将海藻酸钠溶于水中，得到海藻酸钠水溶液；将海藻酸钠水溶液与带有正电荷的稀土上转换-金杂化纳米材料混合，得到可注射钙离子响应型光热水凝胶。优选的，所述带有正电荷的稀土上转换-金杂化纳米材料按照以下方法制备：制备UCNP纳米颗粒；将UCNP纳米颗粒表面油酸配体质子化，随即与聚乙烯亚胺(PEI)混合，而后洗涤得到UCNP@PEI；UCNP@PEI和金前驱体溶液混合，在pH值为7的条件下，加热，得到UCNP-金纳米颗粒。优选的，所述UCNP-贵金属纳米颗粒中金的含量为5％～10％。本专利技术还提供了一种上述可注射钙离子响应型光热水凝胶在制备治疗肿瘤的药物中的应用。优选的，所述肿瘤为伴有溶骨性破坏的原发性或转移性骨肿瘤。本专利技术提供了一种可注射钙离子响应型光热水凝胶，包括：带有正电荷的稀土上转换-金杂化纳米材料与海藻酸钠。与现有技术相比，本专利技术选用带负电的海藻酸钠与带正电的稀土上转换-金杂化纳米材料制备可注射的光热水凝胶，通过瘤旁注射的方式，将其均匀注射到瘤体的周围，利用体内细胞外液的钙离子，原位诱导形成稀土-海藻酸钙基光热水凝胶，不但提高了其生物相容性，还降低了光敏剂的降解速率，从而实现了高效、可重复的光热治疗，进而完全杀灭肿瘤；同时该水凝胶还可以有效的阻隔热量在其内部的传递，不但保证了热量在肿瘤位置的积聚，同时对周围的正常组织进行保护，从而减少不必要的热损伤；再者将该水凝胶注射到骨缺损部位，利用溶骨产生的高钙离子环境快速形成高韧性稀土-海藻酸钙基水凝胶，对骨缺损进行填充，对受损骨质提供支撑，从而避免了病理性骨折、假关节等并发症，同时由其提供的生长空间，为成骨细胞的增殖提供了完美的保护，实现了骨的自修复，从而加速了骨缺损的自愈合，相比传统的外科植入，本方法简单有效。附图说明图1为本专利技术提供的带有正电荷的稀土上转换-金杂化纳米材料的制备流程示意图；图2为本专利技术实施例1、2中得到的可注射钙离子响应型光热水凝胶体外经钙离子二次交联后获得的稀土-海藻酸钙基水凝胶的压缩测试结果图；图3为本专利技术实施例1、2中得到的可注射钙离子响应型光热水凝胶体外经钙离子二次交联后获得的稀土-海藻酸钙基水凝胶的拉伸测试结果图；图4为本专利技术实施例1中得到的可注射钙离子响应型光热水凝胶经体内钙离子二次交联后的剪切流变结果图；图5为本专利技术实施例1中得到的可注射钙离子响应型光热水凝胶的光热转换结果图；图6为实施例1中得到的可注射钙离子响应型光热水凝胶在体外经钙离子二次交联的光热转换效果图；图7为本专利技术实施例1、3中得到的可注射钙离子响应型光热水凝胶小鼠荷瘤(人膀胱癌)实验结果图；图8为本专利技术实施例1、3中得到的可注射钙离子响应型光热水凝胶小鼠荷瘤(人膀胱癌)实验后主要器官的H&E染色结果图；图9为本专利技术实施例1中得到的可注射钙离子响应型光热水凝胶原位钙离子诱导稀土-海藻酸钙水凝胶对骨缺损的力学支撑结果图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种可注射钙离子响应型光热水凝胶，包括：带有正电荷的稀土上转换-金杂化纳米材料与海藻酸钠。其中，所述带有正电荷的稀土上转换-金杂化纳米材料优选为UCNP-Au；所述海藻酸钠优选为食品级海藻酸钠和/或医用级海藻酸钠；所述海藻酸钠的G/M比优选为1/2～2/1；所述海藻酸钠的粘度优选为100～300cps，更优选为200cps；所述带有正电荷的稀土上转换-金杂化纳米材料与海藻酸钠的质量比优选为1：(5～20)，更优选为1：(5～15)，再优选为1：(8～12)，最优选为1：10。本专利技术提供的可注射钙离子响应型光热水凝胶中带有正电荷的稀土上转换-金杂化纳米材料的浓度优选为0.1～0.5wt％，更优选为0.2～0.4wt％，再优选为0.2～0.3wt％，最优选为0.2wt％；所述可注射钙离子响应型光热水凝胶中海藻酸钠的浓度优选为1～5wt％，更优选为2～4wt％，再优选为2～3wt％，最优选为2wt％。本专利技术提供的可注射钙离子响应型光热水凝胶其光热转换性能由稀土-金杂化纳米材料(UCNP-Au)提供；凝胶骨架由海藻酸盐提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可注射钙离子响应型光热水凝胶，其特征在于，包括：带有正电荷的稀土上转换-金杂化纳米材料与海藻酸钠。/n

【技术特征摘要】
1.一种可注射钙离子响应型光热水凝胶，其特征在于，包括：带有正电荷的稀土上转换-金杂化纳米材料与海藻酸钠。


2.根据权利要求1所述的可注射钙离子响应型光热水凝胶，其特征在于，所述带有正电荷的稀土上转换-金杂化纳米材料与海藻酸钠的质量比为1：(5～20)。


3.根据权利要求1所述的可注射钙离子响应型光热水凝胶，其特征在于，所述带有正电荷的稀土上转换-金杂化纳米材料与海藻酸钠的质量比为1：10。


4.根据权利要求1所述的可注射钙离子响应型光热水凝胶，其特征在于，所述带有正电荷的稀土上转换-金杂化纳米材料选自UCNP-Au。


5.根据权利要求1所述的可注射钙离子响应型光热水凝胶，其特征在于，所述可注射钙离子响应型光热水凝胶中带有正电荷的稀土上转换-金杂化纳米材料的浓度为0.1～0.5wt％。


6.一种可注射钙离子响应型光热水凝胶的制备方法，其特征在于，包括：
将海藻酸钠溶于水中，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，张洪杰，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11