一种磁共振成像引导的铁死亡光动力协同治疗纳米复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及生物医用材料领域，本发明专利技术公开了一种磁共振成像引导的铁死亡光动力协同治疗纳米复合材料的制备方法。本发明专利技术以四氧化三铁纳米颗粒为核心，在负载葡萄糖氧化酶后，通过静电吸附作用表面包覆壳聚糖，然后负载光动力试剂IR820，得到了一种纳米复合材料，此复合材料将铁死亡产生氧气的生化特性与光动力治疗消耗氧气的应用缺陷巧妙结合，实现了磁共振成像引导的铁死亡光动力协同治疗。本发明专利技术制备的纳米复合材料不仅具有良好的生物相容性、肿瘤细胞光毒性、还有优异的靶向性能，为浅表癌症的治疗提供可行、有效策略。有效策略。

【技术实现步骤摘要】
一种磁共振成像引导的铁死亡光动力协同治疗纳米复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及生物医用材料领域，尤其涉及一种磁共振成像引导的铁死亡光动力协同治疗纳米复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]相较于传统治疗方案，光动力治疗(PDT)具有损伤小、时间空间可控等优点，但PDT过程需要持续消耗O2，而肿瘤部位乏氧的微环境是阻碍PDT疗效的重要原因之一。
[0003]铁死亡(ferroptosis)是一种细胞程序性死亡方式，铁离子内流，细胞内铁库升高，本专利技术人在前期的实验中发现，细胞内过量的铁离子与肿瘤细胞中的H2O2可以通过芬顿反应产生ROS和分子氧，恰好能够补充PDT的氧气消耗。因此，铁死亡可以作为PDT联合治疗的策略，但肿瘤内部H2O2含量有限，极大限制了铁死亡的实际应用。
[0004]四氧化三铁纳米颗粒具有超顺磁性，常用做医用造影剂；其还可以在外加磁场的作用下，主动靶向性地向肿瘤部位聚集，也会通过肿瘤的增强通透性与滞留(EnhancedPermeationandRetention，EPR)效应被动靶向聚集于肿瘤组织，因此其作为药物载体被广泛研究。本专利技术人在前期的实验中发现，四氧化三铁纳米颗粒除了上述作用外，其还可以提升细胞内铁离子浓度，诱导肿瘤细胞铁死亡，因此其不仅可通过自身的诱导肿瘤细胞铁死亡作用来治疗肿瘤，并且还可为PDF提供氧气，与PDT进行协同治疗。但是，四氧化三铁纳米颗粒也同时存在不溶于水，生物相容性差等缺点，限制了其应用。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种磁共振成像引导的铁死亡光动力协同治疗纳米复合材料的制备方法。本专利技术首先利用超声共沉淀法合成柠檬酸包裹的四氧化三铁纳米颗粒，接着负载用于分解肿瘤能量物质β
‑
D葡萄糖的葡萄糖氧化酶GOD，然后利用静电吸附作用在其表面修饰壳聚糖，提高四氧化三铁纳米颗粒在水中的分散性和生物相容性，最后负载用于光动力治疗的光敏剂吲哚菁绿IR820，最终得到了一种磁共振成像介导的靶向性高，生物相容性好，抗肿瘤性能良好的铁死亡光动力协同治疗纳米复合材料。
[0006]本专利技术的具体技术方案为：一种磁共振成像引导的铁死亡光动力协同治疗纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1)：制备柠檬酸包裹的四氧化三铁纳米颗粒(MNPs)：将4.3
‑
4.5gFeCl3和2.6
‑
2.8gFeCl2·
4H2O溶解在80mL去离子水中，在60
‑
80℃的N2气氛中超声搅拌反应，随后立即向所得反应混合物中加入15
‑
25mL氨水溶液，保温继续超声搅拌，加入3
‑
5mL柠檬酸水溶液，升温至85
‑
95℃，回流反应；将所得反应混合物冷却到室温，冲洗，磁性分离，真空干燥，研磨，得到柠檬酸包裹的四氧化三铁纳米颗粒MNPs。
[0008]步骤2)：固定化葡萄糖氧化酶(GOD)：称取0.1
‑
0.3g柠檬酸包裹的四氧化三铁纳米颗粒超声分散到50mL磷酸盐缓冲液中，在搅拌下加入0.1
‑
0.2g1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙
基)碳酰二亚胺盐酸盐和0.07
‑
0.09gN
‑
羟基琥珀酰亚胺活化；然后加入8
‑
12mg葡萄糖氧化酶，搅拌收集，收集结束后离心，弃去上清液，清洗，冷冻干燥，得到MNPs
‑
GOD。
[0009]步骤3)：表面修饰壳聚糖(CS)：称取0.3
‑
0.5gMNPs
‑
GOD超声分散于50ml磷酸盐缓冲液中，并在搅拌下加入0.13
‑
0.17g1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和0.06
‑
0.10gN
‑
羟基琥珀酰亚胺活化；称取0.7
‑
0.9g壳聚糖，超声分散于100mL磷酸盐缓冲液中，待活化结束后加入反应体系中，搅拌反应，反应结束后离心分离，弃去上清液，清洗，冷冻干燥，得到MNPs
‑
GOD@CS。
[0010]步骤4)：负载光动力试剂吲哚菁绿IR820：称取8
‑
12mg吲哚菁绿IR820，超声分散于10mL的去离子水中，得到IR820分散液；称取8
‑
12mgMNPs
‑
GOD@CS超声分散于10mL去离子水中，得到MNPs
‑
GOD@CS分散液；在避光条件下将IR820分散液加入MNPs
‑
GOD@CS分散液中，搅拌，离心，弃去上清液，清洗除去游离的IR820，在
‑
85℃至
‑
75℃下急速冷冻5
‑
7h，冷冻干燥，得到MNPs
‑
GOD@CS/IR820，即为磁共振成像引导的铁死亡光动力协同治疗纳米复合材料。
[0011]本专利技术首先利用超声共沉淀法合成柠檬酸包裹的四氧化三铁纳米颗粒，接着负载用于分解肿瘤能量物质β
‑
D葡萄糖的葡萄糖氧化酶GOD，然后利用静电吸附作用在其表面修饰壳聚糖，提高四氧化三铁纳米颗粒在水中的分散性和生物相容性，最后负载用于光动力治疗的光敏剂吲哚菁绿IR820，最终得到了一种磁共振成像介导的靶向性高，生物相容性好，抗肿瘤性能良好的铁死亡光动力协同治疗纳米复合材料。
[0012]在本专利技术中，吲哚青绿IR820作为第三代光敏剂，它具有吸湿性、易氧化、化学组成单一、水溶性好、肿瘤组织特异性富集高及在正常组织中清除速率快等特点，可用于光动力治疗肿瘤。
[0013]但光动力治疗过程需要持续消耗O2，而肿瘤部位微环境乏氧，阻碍光动力治疗的疗效。为此，本专利技术引入了四氧化三铁纳米颗粒，超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒不仅可以在外加磁场的作用下，主动靶向性地向肿瘤部位聚集，更为重要的是其还可以提升细胞内铁离子浓度，诱导肿瘤细胞铁死亡。更为巧妙的是，细胞铁死亡过程中细胞内过量的铁离子与肿瘤细胞中的H2O2可以通过芬顿反应产生ROS和分子氧，恰好能够补充光动力治疗的氧气消耗。因此，本专利技术采用铁死亡治疗可促进光动力治疗的效果。
[0014]然而，肿瘤内部H2O2含量有限，极大限制了铁死亡效果；此外，四氧化三铁纳米颗粒还存在不溶于水，生物相容性差等缺点，限制了其应用。为此，本专利技术纳米复合材料还引入了葡萄糖氧化酶(GOD)，其可以分解肿瘤微环境中的β
‑
d葡萄糖，为铁死亡芬顿反应提供反应物H2O2，且β
‑
d葡萄糖是肿瘤细胞分裂生长所必须的能量物质，β
‑
d葡萄糖被分解，会以一种“饥饿疗法”的方式抑制肿瘤细胞的生长。最后，本专利技术选用pH响应的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁共振成像引导的铁死亡光动力协同治疗纳米复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1)：制备柠檬酸包裹的四氧化三铁纳米颗粒：将4.3
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4.5gFeCl3和2.6
‑
2.8gFeCl2·
4H2O溶解在80mL去离子水中，在60
‑
80℃的N2气氛中超声搅拌反应，随后立即向所得反应混合物中加入15
‑
25mL氨水溶液，保温继续超声搅拌，加入3
‑
5mL柠檬酸水溶液，升温至85
‑
95℃，回流反应；将所得反应混合物冷却到室温，冲洗，磁性分离，真空干燥，研磨，得到柠檬酸包裹的四氧化三铁纳米颗粒MNPs；步骤2)：固定化葡萄糖氧化酶：称取0.1
‑
0.3g柠檬酸包裹的四氧化三铁纳米颗粒超声分散到50mL磷酸盐缓冲液中，在搅拌下加入0.1
‑
0.2g1
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乙基
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(3
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二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和0.07
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0.09gN
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羟基琥珀酰亚胺活化；然后加入8
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12mg葡萄糖氧化酶，搅拌收集，收集结束后离心，弃去上清液，清洗，冷冻干燥，得到MNPs
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GOD；步骤3)：表面修饰壳聚糖：称取0.3
‑
0.5gMNPs
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GOD超声分散于50ml磷酸盐缓冲液中，并在搅拌下加入0.13
‑
0.17g1
‑
乙基
‑
(3
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二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和0.06
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0.10gN
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羟基琥珀酰亚胺活化；称取0.7
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0.9g壳聚糖，超声分散于100mL磷酸盐缓冲液中，待活化结束后加入反应体系中，搅拌反应，反应结束后离心分离，弃去上清液，清洗，冷冻干燥，得到MNPs
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GOD@CS；步骤4)：负载光动力试剂吲哚菁绿IR820：称取8
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12mg吲哚菁绿IR820，超声分散于10mL的去离子水中，得到IR820分散液；称取8
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12mgMNPs
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GOD@CS超声分散于10mL去离子水中，得到MNPs
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GOD@CS分散液；在避光条件下将IR820分散液加入MNPs
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GOD@CS分散液中，搅拌，离心，弃去上清液，清洗除去游离的IR...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佳乐，王秉，杜浩，吕连鹏，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：