CN101797387B

CN101797387B - 一种可携带基因和药物的磁性靶向载体及其制备方法和应用

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Publication number: CN101797387B
Application number: CN2009103114075A
Authority: CN
Inventors: 徐慧; 张鹏华
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2029-12-14
Also published as: CN101797387A

Abstract

一种可携带基因和药物的磁性靶向载体及其制备方法和应用，本发明是一种具有稳定性、安全性和靶向性以及具有受控释放行为的非病毒磁性基因治疗和药物治疗的载体，本发明的载体材料的特征在于它是具有磁性的束状二氧化硅介孔材料，长径比不低于3，装载能力大，对于装载的基因和药物具有保护作用，具有超顺磁性，材料不易发生团聚，同时可以在体外控制基因和药物的释放速度，表面易于修饰各种功能基团，从而材料本身具有广泛的适用性。本发明还提供了所述载体的制备方法。使用时候采取浸泡的方式让治疗用的短链DNA，siRNA或药物进入介孔内部或者和表面修饰的功能基团结合，然后通过外加磁场的引导到达靶向组织后，再通过交变磁场的作用使其将携带的短链DNA，siRNA或药物释放出来，从而达到磁性靶向受控治疗的目的。

Description

一种可携带基因和药物的磁性靶向载体及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及生物医药与纳米技术领域，具体涉及具有介孔结构以及磁性纳米材料的载体，携带治疗作用的DNA，siRNA和药物在外加磁场的诱导下靶向集中，在载体材料进入细胞以后，再通过外加的交变磁场使得载体材料运动，从而加速DNA，siRNA以及药物的释放。

背景技术：

基因治疗：利用分子生物学方法将目的基因导入患者体内，使之表达目的基因产物，从而使疾病得到治疗。基因治疗是一个生物医学高技术密集的领域，它应用了分子生物学、分子遗传学、分子病毒学、细胞生物学等学科最新研究成果。尽管基因治疗的技术http://www.shenmeshi.com/Science/Index.html复杂，方法多样，但它的组成要素不外乎三个：第一个要素是目的基因或治疗用基因。第二个要素是携带基因进入细胞内表达的载体。第三个要素就是靶细胞。

然而目前基因治疗却存在许多困难，首先要有合适的携带基因进入细胞内表达的载体，主要问题是载体的转染效率低和存在安全隐患。安全有效的基因治疗载体是现今基因治疗研究领域的重点。病毒载体目前仍然是用于基因治疗的主要载体。病毒成分在宿主细胞内复制极易引发机体产生不同程度的免疫反应，而且存在插入突变等致瘤、致毒风险。非病毒载体虽然不会整合入宿主细胞染色体中，其安全性可能优于病毒载体，同时具有无传染性、不限制载体容量、可大量制备等优点。但目前非病毒载体仍面临两大难题：首先，非病毒型载体如纳米颗粒和磁性纳米颗粒等，其携带的基因和药物是装载在颗粒表面的，与体内环境之间接触，在到达靶向区域之前就有很严重的降解，其次它是通过内吞方式将目的基因导入细胞，进入细胞质的内吞小泡很快被溶酶体融合并被其释放的各种酶系所降解。由此产生的后果将是严重影响目的基因的表达及其在基因治疗中的实际用价值。

目前已有研究的基因和药物定向输送方式有病毒类，有机阳离子复合物，重组蛋白，无机纳米颗粒。有机阳离子复合物有商业化生产，非常容易制备，它不存在引入病毒基因的危险性，但是有非常高的毒性，同时也有免疫反应。重组蛋白正在实验室研究过程中，理论上具有很好的生物相容性，但成本极高，还有很长的路要走。无机纳米颗粒是目前研究的比较多的一大类，种类很多，比如钙磷酸盐、纳米颗粒金、碳纳米管CNT、富勒烯C_60，70，80、硅氧化物，铁氧化物等等。总体上制备相对容易且尺寸可控，毒性较低，已经预先功能化，普遍的问题是装载效率低，转染和输送效率低，降解严重，有效作用期短，释放速度不受控，同时在体内运行的寿命短，易于被巨噬细胞吞噬，有的生物安全性不明确，有的靶向作用缺乏等等。

磁性纳米颗粒是一类纳米级的高分子物质在多个领域都有应用，比如用作分离、磁流体密封等，也有在外面包裹二氧化硅甚至再在二氧化硅外表修饰功能基团用作载体的，其靶向性可分为被动靶向和主动靶向。但是药物装载量小且易受外界作用而失效。

壳聚糖、葡聚糖或环糊精等空心球壳纳米颗粒把运载物包在空心内能在一定程度上抵御外界作用，但装载与输送效率低且没有靶向性。多孔材料按孔的大小有微孔介孔中孔之分，纳米颗粒介孔材料也有报道，早先在催化领域得到重视，后有用作微反应器、制备薄膜等等，比如有序介孔薄膜。对于孔道也有进行修饰功能化处理的。

细胞内的溶酶体是纳米颗粒的被动靶向点，纳米颗粒进入循环系统，被网状内皮系统(RES)摄取，60％～90％分布在肝内，其次是脾、骨髓。这对于治疗与RES有关的疾病是十分有利的。同时，纳米颗粒的被动靶向性与其粒径大小相关：纳米颗粒在它们到达靶部位前必须通过毛细血管内皮，大多数粒径＞7μm的微粒，被肺毛细血管所滞留，粒径＞100nm的微粒被肝和脾摄取，小于100nm的微粒被骨髓细胞吞噬。因此可利用这个特点将纳米颗粒定向于相应靶器官。

更多情况下，往往需要减少被动的靶向运输，实施主动引导，如纳米颗粒用于治疗肿瘤时，理想的要求是纳米颗粒只存在于肿瘤组织中，而不出现在其他组织中，从而将治疗局限于病灶，不致损伤正常组织。纳米颗粒的主动靶向性可分为物理化学靶向和生物靶向。

物理化学靶向即利用纳米颗粒的pH值、热敏、磁性等特点在外部环境(如外加磁场)发生变化对病灶实施靶向给药，用于肿瘤治疗的磁性纳米颗粒是利用外加磁场使其富集于肿瘤，减小纳米颗粒与正常组织的接触，从而提高疗效，降低副作用。生物靶向是利用细胞膜表面抗原、受体或特定基因片段的专一性作用，将抗体、配体结合在载体上，通过抗原-抗体、受体-配体的特异性结合，使纳米颗粒能够准确输送到病灶，实现其主动靶向治疗。

目前不管是药物的口服治疗，注射治疗，为了达到治疗的效果，必须保持一定的药物浓度，从而达到治疗的目的，而人体对不同的药物具有特定的耐受性，所以对于药物的使用剂量就有严格的要求，在治疗的同时还必须避免损伤正常的组织，目前对于许多高效高毒的药物使用就非常困难，因此理想的治疗方法就是希望药物在到达靶向区域之前，损失越小越好，到达病变的组织以后可以做到可控的浓度值，而血液中和正常组织中的药物浓度要尽可能的降低，这样就可以达到高效低毒的治疗目的。

目前绝大多数非病毒载体携带的治疗DNA的表达效率大都低于5％，其次，源于载体的非宿主DNA表达产物特别是CpG序列的大量存在可能引发宿主免疫反应。所以研发具有稳定性、安全性和靶向性的非病毒载体日益受到重视。

发明内容：

本发明的目的在于克服目前基因治疗和药物治疗的的一系列不足，提出一种将磁性靶向受控治疗与基因治疗和药物治疗以及纳米材料有效的结合起来的方法，发明一种具有稳定性、安全性和靶向性的非病毒磁性基因治疗和药物治疗的载体，可有效克服现有载体存在的转染、表达效率低和存在安全隐患，可携带基因和药物进入细胞内表达，能够被外加磁场有效引导，同时该载体能够被细胞高效内吞，能够在体外控制基因和药物的释放，表达效率高，可有效保护基因和药物免受体内各种酶的降解，由于自身结构的特点，可以使得药物和基因在体内释放的速度很低。同时由于其装载的基因和药物的释放速度可以在体外控制，这样就可以提供一种方法来保持治疗区域的理想药物浓度，从而达到高效低毒的治疗目的。由于本发明的载体材料能够提供受控缓释的药物特性，所以本材料可以作为高效高毒药物的使用媒介，使得这一类药物的使用得到可能。

本发明的另一目的旨在提供上述载体简单且实用的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供上述载体的应用方法。

本发明是通过如下方式实现的：

所述载体主体材料为具有介孔结构的二氧化硅材料，载体呈束状，介孔内部或是二氧化硅材料间和介孔内部含有磁性纳米颗粒，介孔的长径比不低于3。

介孔优选的长径比在5-10之间。

所述载体的宽度在30-300纳米之间；优选在50-250纳米之间。

介孔孔径在1-20纳米之间。

所述的载体的制备方法为：

加双表面活性剂于正硅酸乙酯反应溶剂中，搅拌混合均匀，加入氨水或盐酸，和去离子水，高速搅拌反应生成产物，并经陈化，过滤或者透析，干燥，灼烧或者萃取后得到中间产物A-具有介孔结构的束状二氧化硅材料；

将中间产物A放入铁盐、钴盐、镍盐中的一种或几种组合的盐溶液中，使用超声分散后，浸泡，过滤，洗涤，干燥后得到附着有金属盐的中间产物B；

将中间产物B放入真空烧结炉中，在氢气气氛下中间产物B中的金属盐还原成有磁性的氧化物或是金属或是二者的混合物，从而得到产物C；或者是将中间产物B浸泡在还原剂溶液中，将金属盐还原成有磁性的氧化物或金属或是二者的混合物，同样得到的产物C-内部带有磁性纳米颗粒的束状二氧化硅材料，即本发明载体。

所述的双表面活性剂优选为CTAB、CTAC、F127、P123或Brij56。所述的反应溶剂为乙醇、乙二醇或异丙醇，所述的搅拌速度为50-1000RPM，所述的陈化时间为0.5-96小时。

所述的铁盐为氯化亚铁、硫化亚铁、硫酸亚铁、氯化铁、硫酸铁或硝酸铁，镍盐为氯化镍、硝酸镍或硫酸镍，钴盐为硫酸钴、氯化钴或硝酸钴，所述盐溶液浓度为0.1MM-饱和浓度，所述的浸泡时间为0..5-240小时，其中可以使用超声和震荡的方式来加快盐溶液进入介孔内部的速度，所述的洗涤次数为1-10次，所述的干燥温度为27-200度，所述的干燥时间为0.3-200小时。

真空烧结炉的真空度为10^-7-10^-2大气压，所述的还原温度为200-900℃，所述的还原时间为0.5-100小时，所述的还原剂为亚磷酸钠、亚磷酸钾、甲醛、硼氢酸纳或硼氢酸钾，还原的温度为25-95℃，还原的时间为0.1-96小时。

所述的本发明载体主体材料上还可修饰有功能基团。即在二氧化硅材料表面或介孔内均可修饰有功能基团。并通过以下制备得到：

采用接枝修饰的方式，在产物C表面和介孔内部通过有机硅源的水解，使其接上具有偶联作用的功能基团，得到中间产物D；

通过中间产物D的偶联功能基团外接上目的功能基团，从而使得其更加容易被细胞吞噬，得到修饰有功能基团产物载体E。

所述的中间产物D是通过以下步骤得到的：将中间产物C在反应溶剂中超声分散后，加入有机硅源，然后加入水，盐酸或者是氨水，搅拌反应，利用磁力吸附或是离心，过滤或者是透析的方式，洗涤干燥后得到中间产物D。

所述的反应溶剂为乙醇、乙二醇或异丙醇，所述的有机硅源指带有功能基团的有机硅源，如AEAPS、APTES、GPTES、APDES或APTMS等，所述的搅拌反应温度为15-250℃，反应时间为0.1-96小时，所述的搅拌速度为50-1000RPM；

所述的修饰有功能基团产物载体E是通过以下步骤得到的：将中间产物D在反应溶剂中超声分散后，加入具有目的功能基团的功能化合物，然后加入水，盐酸或者是氨水，搅拌反应，利用磁力吸附或是离心，过滤或者是透析的方式，洗涤干燥后即可得到产物载体E。

所述的具有目的功能基团的功能化合物包括脂质体或SPDP；所述的反应溶剂为乙醇、乙二醇或异丙醇，所述的搅拌反应温度为15-250℃，反应时间为0.1-96小时，所述的搅拌速度为50-1000RPM；

目前被广泛应用的具有功能基团的有机硅源主要有AEAPS，APTES，GPTES，APDES，APTMS等。这些有机硅源都具有类似的功能基团，它们可用一个共同的通式来表示它们的结构：Y-R-Si(X)₃，其中X代表的是甲氧基，乙氧基等可水解的功能基团，它们能够与无机材料相结合；Y代表的是氨基，环氧基等反应基团，它们能够与有机材料相结合。添加这些功能基团得目的有两个：1.方便后面得进一步修饰，从而使得材料具有不同得特性；2.这些功能基团的存在会对基因和药物得释放速度有不同程度得影响，从而使得本发明的材料具有广泛得适用性。

本发明优选采用的是AEAPS，APTES，GPTS这三种中的一种为有机硅源。

本发明用来与细胞表面基团相结合的功能化合物主要是目前应用最广泛的SPDP，SPDP是一种异双官能试剂，用于结合两种不同的蛋白质，诸如酶和抗体。SPDP首先经由其氨基与一个蛋白质分子反应。SPDP向该蛋白质中引入吡啶二硫基，接着该吡啶二硫基由DTT还原形成硫醇基。这些硫醇基接着与另一蛋白质分子形成二硫键，从而产生异二聚物蛋白质。其次也可以采用脂质体在酸性环境下接枝目的功能基团。

前接枝的方法是指在添加正硅酸乙酯水解的硅源同时，加入1％-40％的其他有机硅源同时水解，这样形成的载体材料本身就已经添加上了特定的功能基团。为了保护这些功能基团，，后续的系列处理就不能够采取灼烧和超过100℃的加热方式，因此就采用萃取的方式去除表面活性剂，再利用浸泡铁盐，镍盐的方式使得溶液进入介孔材料后，过滤干燥后，再加入还原剂溶液，使之生成带有磁性的金属或氧化物。此时生成的产物相当于前面论述的中间产物D。本发明的应用方法为将载体主体材料直接装载或者通过修饰功能基团后连接和装载用于治疗的基因或者药物。

具体的应用步骤为：将所述的产物载体浸泡于药物、短链DNA或者siRNA的溶液中，得到介孔内部或介孔内部以及载体表面含有的药物、短链DNA或者是siRNA的产物F，然后利用磁性吸附或者是离心方式将产物F分离出来，在低温真空干燥状态下，使得介孔内部的溶液挥发掉，从而得到最终产物，保存待用。

所述的药物、短链DNA或者siRNA的溶液浓度为0.1M-饱和浓度，该溶液采用溶剂为水、甘油、DMSO或异丙醇，所述的低温真空干燥为-50-0℃。

因此，本发明的载体可以在制备完成后用超声分散，干燥保存，使用时候采取浸泡的方式让药物、短链DNA或siRNA进入介孔内部或者和表面修饰的功能基团结合，然后通过外加磁场的引导到达靶向组织后，再通过交变磁场的作用使其将携带的药物、短链DNA或siRNA释放出来。

本发明的载体应用在于，可以用于制备静脉注射的药物。

本发明载体的应用还在于，可以用于制备口服的缓释的药物。

本发明的制备和应用具体步骤为：

a加入阴离子和阳离子的双表面活性剂于含有正硅酸乙酯反应溶剂中，搅拌混合均匀，加入氨水或盐酸和去离子水，高速搅拌50-1000RPM后反应生成带有介孔结构的材料，陈化0.5-96小时，过滤或者透析，干燥后得到中间产物A待用。

b将中间产物A放入的铁盐、钴盐、镍盐一种或几种混合的溶液中，所述溶液浓度为0.1M-饱和溶液，使用超声分散后，泡制1-240小时，再过滤，洗涤1-10次，干燥后得到中间产物B。铁盐为氯化亚铁，硫化亚铁，硫酸亚铁，氯化铁，硫酸铁，硝酸铁，镍盐为氯化镍，硝酸镍，硫酸镍，钴盐为硫酸钴，氯化钴，硝酸钴，这三种盐即可以单独使用也可以混合使用。

c将中间产物B放入真空烧结炉中，真空度为0.01-100帕，在还原温度为200-900度和氢气的流量下将中间产物B介孔中的金属盐还原成带有超顺磁性的氧化物或者是金属，从而得到产物C，或者是将中间产物B浸泡在还原剂溶液中，将介孔内部的金属盐还原成具有磁性的氧化物或金属。同样得到的产物C。还原剂为亚磷酸钠，亚磷酸钾，甲醛，硼氢酸纳，硼氢酸钾，还原的温度为25-95度。

d将产物C使用后接枝的方式，在介孔材料的内部和表面利用有机硅的水解的原理，使其挂上功能基团，即将中间产物C在反应溶剂乙醇、乙二醇或异丙醇中超声分散后，加入有机硅源，然后加入水，盐酸或者是氨水，高速搅拌50-1000RPM，在25-250度温度，0.1-10个大气压压力下下反应1-72小时，利用磁力吸附或是离心，过滤或者是透析的方式，洗涤干燥后即可得到中间产物D。所述的有机硅源是指带有功能基团的有机硅源，如AEAPS，APTES，GPTES，APDES等。

e通过以上的功能基团去外接上疏水或者是亲水的功能基团，从而使得其更加容易被细胞吞噬，经过修饰后即将中间产物D在反应溶剂乙醇、乙二醇或异丙醇中超声分散后，加入功能化合物如脂质体或SPDP，然后加入水，盐酸或者是氨水，高速搅拌50-1000RPM，在25-250度，在0.1-10个大气压压力下下反应1-72小时，利用磁力吸附或是离心，过滤或者是透析的方式，洗涤干燥后即可得到中间产物，过滤洗涤或者是透析的方式即得到产物E。

f将产物E浸泡于含有治疗药物或者是特定的siRNA的溶液中，溶液的浓度为0.1M-饱和溶液，溶剂为水、甘油、DMSO，或异丙醇，在0.1-99度温度条件下，浸泡0.2-200小时，最终会得到介孔内部和外部含有治疗作用的药物或者是siRNA的产物F，然后利用磁性吸附或者是离心机将产物F分离出来，再利用低温(-50度到零度)真空干燥的原理，使得介孔内部的溶液挥发掉，从而得到产物F，然后将产物F保存待用。

g使用的时候，将产物F震荡稀释在生理盐水中混合均匀，然后将其通过静脉注射或者是定点注射的方式注入病人的体内，再外加定点磁场的作用下在病人的病灶区域富集以及被细胞内吞一段时间后，再使用外加的交变磁场的作用使得产物F产生不规则的运动和发热，从而利用离心力和温度梯度将治疗的药物和基因释放出来。

本发明的目的在于克服目前基因治疗和药物治疗的的一系列不足，可有效地将磁性靶向受控治疗与基因治疗和药物治疗以及纳米材料有效的结合起来，发明一种具有稳定性、安全性和靶向性及受控释放的非病毒磁性基因治疗和药物治疗的载体，应用范围非常广泛，不是现有的载体材料可以比拟的。

本发明的载体呈束状结构，且介孔的长径比不小于3，可以使得所携带的治疗目的的DNA，siRNA或/和药物是处于介孔结构内部的，能够保护它们免受体内各种酶的降解。另外，也由于本发明载体的构造，在保护基因及药物不容易被降解的同时，在本发明介孔内部由含有有非对称的磁性纳米颗粒，其宏观表现为超顺磁性，能够在外界交变磁场的作用下，产生旋转运动，利用该运动的离心力，可以加速介孔内部所携带基因和药物的释放速度。从而可以在体外对所携带基因和药物的释放速度加以调控；表达的效率可以高达60％。且本发明的主体材料是二氧化硅，生物安全性好，能够被正常的代谢，其被动靶向聚集不明显，主要通过肾脏代谢，由于它是非病毒载体，就不会被整合入宿主细胞染色体中。由于本发明所制备的材料是无机材料，特征优良以及易于修饰。

本发明的载体介孔的尺寸可以在1-20纳米之间调整，从而可以适应装载各种基因和药物，同时其比表面积大，装载容量大。

目前绝大多数非病毒载体携带的治疗DNA的表达效率大都低于5％，而本发明所携带的治疗目的的DNA，siRNA和药物是处于介孔结构内部的，体内的各种酶是不容易直接接触并降解的，其次，源于载体的非宿主DNA表达产物特别是CpG序列的大量存在可能引发宿主免疫反应。所以本发明的载体具有稳定性、安全性和靶向性强的特点。本发明所制备的材料携带基因和药物采用简单浸泡的方式，只要是可溶性的药物均可以通过浸润和功能基团的诱导的方式装载进入介孔内部。和普通细胞相比，对于靶向细胞显示出不同的更加有效的吸收效率。本发明所制备的材料循环的半衰期更长，材料的聚集率更低，以及更长的保存期限。综上所述，本发明具有生物安全性好，能够被正常的代谢，其被动靶向聚集不明显，主要通过肾脏代谢，由于它是非病毒载体，就不会被整合入宿主细胞染色体中，其安全性要优于病毒载体，同时具有无传染性、可混合装载基因和药物，装载能力大，具有超顺磁性，表面易于修饰各种功能基团，可大量制备等优点。

附图说明

图1：载体材料透射电镜图。

图2：载体材料转染效果图。

图3：载体材料磁性靶向作用小鼠体内发光示意图。

具体实施方式

以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例1

加5.2克CTAC阳离子表面活性剂和1.2克P123阴离子表面活性剂于含有7.72ml正硅酸乙酯乙二醇溶剂中，以及20克PH＝2的盐酸溶液，混合均匀后3000RPM高速搅拌持续30小时，加入5ml浓氨水，高速搅拌5分钟，再陈化两天时间，过滤之后，室温干燥并于700度烧结后得到带有介孔结构材料的中间产物A待用。

实施例2

加4.6克CTAB阳离子表面活性剂和2.3克F127阴离子表面活性剂于含有8.15ml正硅酸乙酯乙醇溶剂中，以及20克PH＝2.5的盐酸溶液，混合均匀后3000RPM高速搅拌持续30小时，加入5ml浓氨水，高速搅拌5分钟，再陈化两天时间，过滤之后，室温干燥并于700度烧结后得到带有介孔结构材料的中间产物A待用。

实施例3

加4.9克CTAB阳离子表面活性剂和1.7克P123阴离子表面活性剂于含有10.22ml正硅酸乙酯异丙醇溶剂中，以及20克PH＝2的盐酸溶液，混合均匀后3000RPM高速搅拌持续30小时，加入5ml浓氨水，高速搅拌5分钟，再陈化两天时间，过滤之后，室温干燥并于700度烧结后得到带有介孔结构材料的中间产物A待用。

实施例4

将中间产物A放入0.5M浓度的氯化亚铁溶液中，使用超声分散后，泡制一天时间，再过滤，洗涤3次，室温干燥后得到中间产物B。

实施例5

将中间产物A放入0.5M浓度的硫酸镍溶液中，使用超声分散后，泡制一天时间，再过滤，洗涤几次，室温干燥后得到中间产物B。

实施例6

将中间产物A放入0.7M浓度的硝酸钴溶液中，使用超声分散后，泡制二天时间，再过滤，洗涤几次，室温干燥后得到中间产物B。

实施例7

将中间产物B放入通氢还原炉中，在温度480度和7％氢气流量下将产物B介孔中的氯化亚铁还原成带有超顺磁性的金属，还原时间为15小时，从而得到产物C。(参见图1)请将有关图号加入相应实施例

实施例8

将中间产物B浸泡在甲醛还原剂溶液中，还原的温度为65度，还原的时间为36小时，将介孔内部的金属盐还原成具有磁性的金属。同样得到的产物C。

实施例9

将产物C用后接枝的方式，在介孔材料的内部和表面利用有机硅的水解的原理，使其挂上功能基团，即将中间产物C在反应溶剂乙醇中超声分散后，加入3ml有机硅源APTES，然后加入9ml的去离子水高速搅拌，在反应温度为90度，常压下反应24小时，利用磁力吸附的方式，洗涤干燥后即可得到中间产物D。

实施例10

将产物C用后接枝的方式，在介孔材料的内部和表面利用有机硅的水解的原理，使其挂上功能基团，即将中间产物C在反应溶剂乙二醇中超声分散后，加入3.5ml有机硅源SG902，然后加入9ml的去离子水高速搅拌，在反应温度为90度，常压下反应36小时，利用磁力吸附的方式，洗涤干燥后即可得到产物D。

实施例11

产物D也可以通过前接枝方式获得，具体实验步骤如下：

加5.2克CTAC阳离子表面活性剂和1.2克P123阴离子表面活性剂于含有7.72ml正硅酸乙酯乙二醇溶剂中，以及20克PH＝2的盐酸溶液，并加入3ml的APTES，混合均匀后3000RPM高速搅拌持续30小时，加入5ml浓氨水，高速搅拌5分钟，再陈化两天时间，过滤之后，室温干燥，并于80度酒精萃取后得到带有介孔结构材料的中间产物A¹(前接枝的产物不同于后接枝，在一开始材料表面和内部就已经挂上功能基团，故用A¹表示区别于前面的中间产物A)，室温干燥后待用。将中间产物A¹放入0.5M浓度的氯化亚铁溶液中，使用超声分散后，泡制一天时间，再过滤，洗涤3次，室温干燥后得到中间产物B¹。将中间产物B¹浸泡在甲醛还原剂溶液中，还原的温度为65度，还原的时间为36小时，将介孔内部的金属盐还原成具有磁性的金属，磁性分离后洗涤2-3次然后室温干燥，就可以直接得到产物D。

实施例12

将产物D在反应溶剂乙二醇中超声分散后，加入0.6克功能化合物SPDP，然后加入5ml盐酸，高速搅拌，在60度下反应36小时，利用磁力吸附方式，洗涤干燥后即可得到产物E。

实施例13

将产物D在反应溶剂异丙醇中超声分散后，加入0.2克脂质体，然后加入2.5ml盐酸，高速搅拌，在60度下反应36小时，利用透析的方式，干燥后即可得到产物E。

实施例14

将产物E浸泡于含有特定的siRNA的溶液中，在5度条件下，浸泡3天的时间，最终会得到介孔内部和外部含有治疗作用siRNA的产物F，然后利用磁性吸附将产物F分离出来，再利用-10度低温真空干燥的原理，使得介孔内部的溶液挥发掉，从而得到产物F，然后将产物F保存待用。

实施例15

将产物E浸泡于含有0.2M浓度的阿霉素(一种肿瘤抗生素)的水溶液中，在平常的环境温度条件下，浸泡3天的时间，最终会得到介孔内部和外部含有治疗作用的药物的产物F，然后利用磁性吸附将产物F分离出来，再利用-10度低温真空干燥的原理，使得介孔内部的溶液挥发掉，从而得到产物F，然后将产物F保存待用。

实施例16

将产物E浸泡于含有0.2M浓度的治疗药物普奈洛尔(治疗高血压药物)的水溶液中，在平常的环境温度条件下，浸泡3天的时间，最终会得到介孔内部和外部含有治疗作用产物F，然后利用磁性吸附将产物F分离出来，再利用-10度低温真空干燥的原理，使得介孔内部的溶液挥发掉，从而得到产物F，然后将产物F保存待用。

实施例17

使用的时候，将产物F震荡稀释在生理盐水中混合均匀，浓度10毫克/毫升，然后将其通过静脉注射的方式注入肿瘤小白鼠的体内，再外加定点磁场的作用下在小白鼠的肿瘤区域富集以及被细胞内吞一段时间后，再使用外加的交变磁场的作用使得产物F产生不规则的运动和发热，从而利用离心力和温度梯度将治疗的药物阿霉素释放出来，通过对比实验在一周后发现经过靶向治疗小鼠的肿瘤比经过普通治疗的小鼠肿瘤小40％。

实施例18

另外，本发明材料还可以制备口服缓释制剂，可以通过药物压片方式制成药片，也可以直接制成口服溶液，以下是一个具体实例：

使用的时候，将产物F震荡稀释在食用纯净水中混合均匀，浓度10毫克/毫升，然后将其通过喂食的方式让小白鼠口服进入体内，使得治疗药物普奈洛尔在小鼠体内缓慢释放，通过不同时间段对小鼠的血药浓度进行测量，可以反映出小鼠体内血药浓度变化比较均缓，没有出现大幅度升高的现象，具体数据如下：

时间血药浓度

3h后 13.26mg/L

6h后 14.38mg/L

9h后 15.67mg/L

12h后 16.13mg/L

15h后 15.78mg/L

18h后 14.65mg/L

21h后 13.43mg/L

24h后 12.17mg/L。

Claims

1.一种可携带基因和药物的磁性靶向载体，所述载体主体材料为具有介孔结构的二氧化硅材料，载体呈束状，介孔内部或是二氧化硅材料间和介孔内部含有磁性纳米颗粒，介孔的长径比不低于3。

2.根据权利要求1所述的载体，其特征在于介孔长径比为5-10。

3.根据权利要求1所述的载体，其特征在于，所述载体的宽度在30-300纳米之间。

4.根据权利要求1所述的载体，其特征在于，介孔孔径在1-20纳米之间。

5.根据权利要求1所述的载体，其特征在于，所述的载体主体材料上修饰有功能基团。

6.权利要求1所述的载体的制备方法，其特征在于，步骤包括：加双表面活性剂于含有正硅酸乙酯的反应溶剂中，搅拌混合均匀，加入氨水或盐酸，和去离子水，高速搅拌反应生成产物，并经陈化，过滤或者透析，干燥，灼烧后得到中间产物A-具有介孔结构的束状二氧化硅材料；

将中间产物B放入真空烧结炉中，在氢气气氛下中间产物B中的金属盐还原成有磁性的氧化物或是金属或是二者的混合物，从而得到产物C；或者是将中间产物B浸泡在还原剂溶液中，将金属盐还原成有磁性的氧化物或金属或是二者的混合物，同样得到的产物C-即可携带基因和药物的磁性靶向载体；

所述的制备中间产物A的步骤中：双表面活性剂为CTAB、CTAC、F127、P123或Brij56；反应溶剂为乙醇、乙二醇或异丙醇，搅拌速度为50-1000RPM，陈化时间为0.5-96小时；

所述的制备中间产物B的步骤中：铁盐为氯化亚铁、硫化亚铁、硫酸亚铁、氯化铁、硫酸铁或硝酸铁，镍盐为氯化镍、硝酸镍或硫酸镍，钴盐为硫酸钴、氯化钴或硝酸钴，盐溶液浓度为0.1M-饱和浓度，浸泡时间为0.5-240小时，其中可以使用超声和震荡的方式来加快盐溶液进入介孔内部的速度，洗涤次数为1-10次，干燥温度为27-200度，干燥时间为0.3-200小时；

所述的制备中间产物C的步骤中：真空烧结炉的真空度为10^-7-10^-2大气压，真空烧结炉中的还原温度为200-900℃，真空烧结炉中的还原时间为0.5-100小时，还原剂为亚磷酸钠、亚磷酸钾、甲醛、硼氢化钠或硼氢化钾，还原剂的还原的温度为25-95℃，还原剂的还原的时间为0.1-96小时。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的载体主体材料上还可修饰有功能基团，即在二氧化硅材料表面或介孔内均修饰有功能基团；并通过以下方式制备得到：

通过中间产物D的偶联功能基团外接上目的功能基团，从而使得其更加容易被细胞吞噬，得到修饰有功能基团的产物载体E；

所述的中间产物D是通过以下步骤得到的：将中间产物C在反应溶剂中超声分散后，加入有机硅源，然后加入水，盐酸或者是氨水，搅拌反应，利用磁力吸附或是离心，过滤或者是透析的方式，洗涤干燥后得到中间产物D；

所述的制备中间产物D的步骤中：反应溶剂为乙醇、乙二醇或异丙醇，有机硅源指带有功能基团的有机硅源，为AEAPS、APTES、GPTES、APDES或APTMS，搅拌反应温度为15-250℃，反应时间为0.1-96小时，搅拌速度为50-1000RPM；

所述的修饰有功能基团的产物载体E是通过以下步骤得到的：将中间产物D在反应溶剂中超声分散后，加入具有目的功能基团的功能化合物，然后加入水，盐酸或者是氨水，搅拌反应，利用磁力吸附或是离心，过滤或者是透析的方式，洗涤干燥后即可得到产物载体E；

所述的制备修饰有功能基团的产物载体E的步骤中：具有目的功能基团的功能化合物，为脂质体或SPDP；反应溶剂为乙醇、乙二醇或异丙醇，搅拌反应温度为15-250℃，反应时间为0.1-96小时，搅拌速度为50-1000RPM。

8.权利要求1或5所述的可携带基因和药物的磁性靶向载体的应用方法，其特征在于，将载体主体材料直接装载或者通过修饰功能基团后连接和装载用于治疗的基因或者药物；

应用步骤包括：将所述的产物载体浸泡于药物、短链DNA或者siRNA的溶液中，得到介孔内部或介孔内部以及载体表面含有的药物、短链DNA或者是siRNA的产物F，然后利用磁性吸附或者是离心方式将产物F分离出来，在低温真空干燥状态下，使得介孔内部的溶液挥发掉，从而得到最终产物，保存待用；

所述的药物、短链DNA或者siRNA的溶液浓度为0.1M-饱和浓度，该溶液采用溶剂为水、甘油、DMSO或异丙醇，所述的低温真空干燥温度为-50-0℃。

9.权利要求1或5所述的可携带基因和药物的磁性靶向载体的应用方法，其特征在于，所述的载体用于制备静脉注射的药物。

10.权利要求1或5所述的可携带基因和药物的磁性靶向载体的应用方法，其特征在于，所述的载体用于制备口服的缓释的药物。