CN102370980A - 用于光动力治疗的纳米氧化石墨烯载体的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于光动力治疗的纳米氧化石墨烯载体的制备方法，该方法将纳米氧化石墨烯表面经亲水性聚合物修饰后，再通过π-π堆积和疏水-疏水相互作用，负载含有大π共轭结构的疏水性光敏剂，即得到可用于光动力治疗的产品。与现有技术相比，本发明较其它光敏剂载体如聚合物胶束，脂质体，纳米硅球等具有较高的光敏剂负载率，负载率高达14wt％，可应用于光动力治疗，治疗效果好，在近红外光光照下，对癌细胞生长有明显的抑制性，这为浅表层处肿瘤等癌症的治疗提供了一种新型高效负载光敏剂的体系。

Description

用于光动力治疗的纳米氧化石墨烯载体的制备方法

技术领域

本发明涉及一种纳米载体的制备方法，尤其是涉及用于光动力治疗的纳米氧化石墨烯载体的制备方法。

背景技术

光动力治疗是利用合适的载体将光敏剂载入癌细胞或组织，在近红外光辐照下，产生活性氧物种，从而摧毁癌细胞或组织。最近，基于酞菁或卟啉类的光敏剂在光动力治疗的研究中得到较快发展。由于大多光敏剂高度疏水，在生理环境中易聚集，生物利用率低。所以，基于光敏剂载体的研究也备受众多研究者的关注。如文献(van Nostrum CF.Polymeric micelles to deliver photosensitizers for photodynamictherapy.Adv Drug Deliver Rev，2004，56：9-16；Derycke ASL，de Witte PAM.Liposomes for photodynamic therapy.Adv Drug Deliver Rev，2004，56：17-30)所报道的，聚合物胶束和脂质体可以作为光敏剂载体。但是，这些载体对光敏剂的负载率很低(1～2wt％)导致光敏剂的有效利用率低，因此提高载体对光敏剂的负载率是目前众多研究者有待解决的问题。

纳米氧化石墨烯是一种水分散性较好的二维碳纳米材料，制备成本低廉。经过生物相容性好的亲水性聚合物的化学修饰后，降低其表面电势，从而可以在生理条件下保持良好的稳定性而不发生团聚，具有良好的生物医用应用前景。纳米氧化石墨烯表面的碳原子层可以通过π-π堆积和疏水一疏水相互作用负载水溶性或不溶性的药物分子，形成药物载体。石墨烯衍生物本身生物毒性低，因此，纳米氧化石墨烯可能是一种理想的生物医药材料。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种光敏剂负载率高、可应用于光动力治疗、治疗效果好的用于光动力治疗的纳米氧化石墨烯载体的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

用于光动力治疗的纳米氧化石墨烯载体的制备方法，其特征在于，该方法将纳米氧化石墨烯表面经亲水性聚合物修饰后，再通过π-π堆积和疏水-疏水相互作用，负载光敏剂，即得到产品。

用于光动力治疗的纳米氧化石墨烯载体的制备方法，该方法具体包括以下步骤：

(1)表面修饰：将纳米氧化石墨烯与亲水性聚合物混合，控制纳米氧化石墨烯与亲水性聚合物的重量比为1∶(8～12)，在室温下搅拌20～30h，经透析提纯后即得到修饰的纳米氧化石墨烯；

(2)负载光敏剂：将光敏剂与修饰的纳米氧化石墨烯混合，控制光敏剂与修饰的纳米氧化石墨烯的重量比1∶(5～8)，在室温下搅拌20～30h，经透析提纯即得到产品。

所述的亲水性聚合物为聚乙二醇、亲水性多肽或亲水性天然高分子。

所述的亲水性多肽包括聚丝氨酸、聚半胱氨酸、聚谷氨酸、聚天冬氨酸、聚赖氨酸或聚精氨酸。

所述的亲水性天然高分子包括淀粉、功能化纤维素、壳聚糖、果胶或海藻酸。

所述的光敏剂为含有大π共轭结构的疏水性光敏剂，包括金属酞菁类及其衍生物或金属卟啉类及其衍生物。

与现有技术相比，本发明是一种基于纳米氧化石墨烯的光敏剂类新型载体，较其它光敏剂载体如聚合物胶束，脂质体，纳米硅球等具有较高的光敏剂负载率，负载率高达14wt％，可应用于光动力治疗，治疗效果好，在近红外光光照下，对癌细胞生长有明显的抑制性，这为浅表层处肿瘤等癌症的治疗提供了一种新型高效负载光敏剂的体系。

附图说明

图1为聚乙二醇修饰的纳米氧化石墨烯(NGO-mPEG)、纳米氧化石墨烯NGO以及石墨的红外光谱图；

图2为负载锌酞菁的纳米氧化石墨烯(NGO-mPEG/ZnPc)水溶液、锌酞菁以及NGO-mPEG的紫外光谱图；

图3为不同浓度的纳米氧化石墨烯(NGO-mPEG)在人乳腺癌细胞MCF-7中的细胞存活率的柱状图；

图4为人乳腺癌细胞MCF-7在不同浓度负载锌酞菁的纳米氧化石墨烯(NGO-mPEG/ZnPc)中的光照毒性及暗毒性的柱状图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

为了提高纳米载体对光敏剂的负载率，并有效地应用于光动力治疗，本发明提供了一种基于纳米氧化石墨烯的新型高效负载光敏剂的体系，特别地，该纳米氧化石墨烯表面经亲水性聚合物的修饰，在生理环境如生理盐水细胞培养液中均能很好的分散。再通过π-π堆积和疏水-疏水相互作用，可高效负载强疏水性的光敏剂分子，形成一种新型高效负载光敏剂的体系。

以下以氨化的单甲基聚乙二醇(mPEG-NH₂)为亲水性聚合物修饰氧化石墨烯，锌酞菁(ZnPc)作为光敏剂模型，对本发明光敏剂载体的制备，功能发挥及效果作全面而详细的介绍：

(1)mPEG-NH₂修饰纳米氧化石墨烯的制备：取纳米氧化石墨烯溶液(10mL，2mgmL^-1)，加入氢氧化钠1.2g和1.0g的氯乙酸，400w功率下超声3h，离心，并用蒸馏水洗涤两次，然后转至透析袋中透析，通过多次换水以除去过量的未反应物，得到羧基化的纳米氧化石墨烯(NGO-COOH)。取NGO-COOH的溶液(10mL，1mgmL^-1)，用缓冲溶液调节至pH 5.6，然后加入10mg EDC和8mg NHS，超声5min，然后在加入100mg的mPEG-NH₂，室温下搅拌24h后，透析提纯。透析后的溶液，冷冻干燥后进行红外检测，检测结果显示，mPEG成功连接到纳米氧化石墨烯表面，即得到NGO-mPEG，聚乙二醇修饰的纳米氧化石墨烯(NGO-mPEG)、纳米氧化石墨烯NGO以及石墨的红外光谱图如图1所示，其中(a)为NGO-mPEG、(b)为NGO，(c)为石墨。

(2)纳米氧化石墨烯负载光敏剂：取上述修饰的纳米氧化石墨烯4mL，与ZnPc的DMF溶液(0.3mgmL^-1)，室温下搅拌24h，透析，除去有机溶剂，即得到负载有锌酞菁光敏剂的纳米氧化石墨烯水溶液。负载锌酞菁的纳米氧化石墨烯(NGO-mPEG/ZnPc)水溶液、锌酞菁以及NGO-mPEG的紫外光谱图如图2所示，其中(a)表示负载锌酞菁的纳米氧化石墨烯(NGO-mPEG/ZnPc)水溶液、(b)表示锌酞菁、(c)表示NGO-mPEG。紫外检测可以观测到明显的红移现象，同时峰型变宽，说明ZnPc有效负载于石墨烯上。同时将其分散于DMEM溶液中，得到均一分散液，未发现像NGO及NGO-COOH在DMEM中聚集沉淀现象。说明经过亲水性聚合物修饰的NGO能有效负载光敏剂，并在细胞培养液中稳定分散。

实施例2

细胞吞噬实验

按照实施例1的方法制备得到负载有ZnPc的纳米氧化石墨烯，然后进行细胞吞噬实验。将人乳腺癌细胞(MCF-7)接种在六孔板中，培养24h后弃掉原培养基，加入负载ZnPc的纳米氧化石墨烯DMEM溶液1mgL^-1，再培养24h。用荧光显微镜观察细胞对材料的吞噬情况，可以发现ZnPc红光激发光分布于细胞核及细胞膜中，表明纳米氧化石墨烯可以被乳腺癌细胞吞噬。

实施例3

光动力治疗实验

按照实施例1的方法制备得到负载有ZnPc的纳米氧化石墨烯，将负载锌酞菁(ZnPc)的纳米氧化石墨烯与细胞共培养后，在经过滤了紫外光的氙灯照射下的光动力治疗效果为例。人乳腺癌细胞MCF-7以5000个细胞/100μL接种于96孔板中，培养24h后，弃原培养液，每孔中加入负载ZnPc的纳米氧化石墨烯的DMEM溶液，再培养24h。经过滤了紫外光的氙灯以200mWcm^-2的功率照射数分钟，光的总剂量为60Jcm^-2。照射结束后吸弃纳米氧化石墨烯的DMEM液，加入新鲜DMEM培养基继续培养4h。培育结束后用MTT法检测细胞的活性，不同浓度的纳米氧化石墨烯(NGO-mPEG)在人乳腺癌细胞MCF-7中的细胞存活率如图3所示，同时，将NGO-mPEG及其负载ZnPc后的材料作为对照实验进行了暗毒性测试人乳腺癌细胞MCF-7在不同浓度负载锌酞菁的纳米氧化石墨烯(NGO-mPEG/ZnPc)中的光照毒性及暗毒性情况如图4所示。结果显示，NGO-mPE没有明显的暗毒性，细胞存活率在较宽的浓度范围内均具有较高的存活率，而负载有锌酞菁的纳米氧化石墨烯在光照下对癌细胞生长具有明显的抑制作用。

实施例4

用于光动力治疗的纳米氧化石墨烯载体的制备方法，该方法将纳米氧化石墨烯表面经亲水性聚合物修饰后，再通过π-π堆积和疏水-疏水相互作用，负载含有大π共轭结构的疏水性光敏剂，即得到可用于光动力治疗的产品。此载体具有较高的光敏剂负载率，在细胞培养液中具有良好分散性，光动力治疗的效果好，为光动力治疗提供了一种新型光敏剂载体。该方法具体包括以下步骤：

(1)表面修饰：将纳米氧化石墨烯与聚半胱氨酸混合，控制纳米氧化石墨烯与聚半胱氨酸的重量比为1∶8，在室温下搅拌20h，经透析提纯后即得到修饰的纳米氧化石墨烯；

(2)负载光敏剂：将光敏剂卟啉钠与修饰的纳米氧化石墨烯混合，控制卟啉钠与修饰的纳米氧化石墨烯的重量比1∶5，在室温下搅拌20h，经透析提纯即得到产品。

实施例5

用于光动力治疗的纳米氧化石墨烯载体的制备方法，该方法将纳米氧化石墨烯表面经亲水性聚合物修饰后，再通过π-π堆积和疏水-疏水相互作用，负载含有大π共轭结构的疏水性光敏剂，即得到可用于光动力治疗的产品。此载体具有较高的光敏剂负载率，在细胞培养液中具有良好分散性，光动力治疗的效果好，为光动力治疗提供了一种新型光敏剂载体。该方法具体包括以下步骤：

(1)表面修饰：将纳米氧化石墨烯与壳聚糖混合，控制纳米氧化石墨烯与壳聚糖的重量比为1∶12，在室温下搅拌30h，经透析提纯后即得到修饰的纳米氧化石墨烯；

(2)负载光敏剂：将光敏剂酞菁钠与修饰的纳米氧化石墨烯混合，控制酞菁钠与修饰的纳米氧化石墨烯的重量比1∶8，在室温下搅拌30h，经透析提纯即得到产品。

Claims (6)

1.用于光动力治疗的纳米氧化石墨烯载体的制备方法，其特征在于，该方法将纳米氧化石墨烯表面经亲水性聚合物修饰后，再通过π-π堆积和疏水-疏水相互作用，负载光敏剂，即得到产品。

2.根据权利要求1所述的用于光动力治疗的纳米氧化石墨烯载体的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

(1)表面修饰：将纳米氧化石墨烯与亲水性聚合物混合，控制纳米氧化石墨烯与亲水性聚合物的重量比为1∶(8～12)，在室温下搅拌20～30h，经透析提纯后即得到修饰的纳米氧化石墨烯；

(2)负载光敏剂：将光敏剂与修饰的纳米氧化石墨烯混合，控制光敏剂与修饰的纳米氧化石墨烯的重量比1∶(5～8)，在室温下搅拌20～30h，经透析提纯即得到产品。

3.根据权利要求2所述的用于光动力治疗的纳米氧化石墨烯载体的制备方法，其特征在于，所述的亲水性聚合物为聚乙二醇、亲水性多肽或亲水性天然高分子。

4.根据权利要求3所述的用于光动力治疗的纳米氧化石墨烯载体的制备方法，其特征在于，所述的亲水性多肽包括聚丝氨酸、聚半胱氨酸、聚谷氨酸、聚天冬氨酸、聚赖氨酸或聚精氨酸。

5.根据权利要求3所述的用于光动力治疗的纳米氧化石墨烯载体的制备方法，其特征在于，所述的亲水性天然高分子包括淀粉、功能化纤维素、壳聚糖、果胶或海藻酸。

6.根据权利要求2所述的用于光动力治疗的纳米氧化石墨烯载体的制备方法，其特征在于，所述的光敏剂为含有大π共轭结构的疏水性光敏剂，包括金属酞菁类及其衍生物或金属卟啉类及其衍生物。

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