CN104069514A - 基于FePt/GO纳米复合材料诊疗试剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于FePt/GO纳米复合材料的诊疗试剂合成及其应用。以纳米FePt/GO复合材料为核，通过PEG连接FITC和叶酸。本发明围绕设计、构建一种对选定肿瘤集多靶向(分子水平+外磁场)、双模态成像诊断(MRI+荧光)和双重治疗(化疗+热疗)于一体的诊疗功能纳米探针，实现肿瘤的早期靶向诊断和同步原位治疗这一中心目标，以低温微波辐射-液相合成方法为主要合成手段，利用石墨烯为载体、控制合成FePt/GO纳米复合材料。其核心涉及FePt/GO纳米复合材料的控制合成、理化性质研究、表面修饰、细胞水平上(invitro)靶向双模态成像及同步原位治疗双模成像定位、可视化治疗及疗效评价。
Description
技术领域
本发明属于制药和纳米材料领域，具体而言，涉及一种基于FePt/GO纳米复合材料诊疗试剂合成及其应用。
背景技术
目前，在临床上常见的恶性肿瘤治疗方法包括：化疗、放疗、光动力治疗、光热治疗以及基因治疗等，但是现有的治疗方法仍然存在很多问题，如疗法单一、稳定性差、靶向性差、机体易于产生抗药性、毒副作用强等。传统的临床应用中，疾病的医学成像和治疗往往是两个独立的过程，而且实际在临床中这两个过程间隔的时间较长，可能会耽误疾病的治疗最佳时机。因此当前生物医学领域面临的一个重要挑战是如何将医学成像和治疗合二为一，即在影像学手段的帮助下确定病灶的位置和形态，在得到诊断确切结果的同时，立即基于诊断结果进行对症可视化治疗，并由此形成了一个新的研究发展方向----诊疗学，是指运用特定的技术或手段，将诊断与治疗紧密结合在一个过程中的科学及相关技术。
近年来，纳米技术的快速发展，将不同功能的材料复合在一起形成单独的一个具有多功能的颗粒已经成为现在发展的趋势，带动了功能纳米材料在恶性肿瘤诊疗中的研究与应用。集治疗药物、成像试剂于一体的纳米“诊疗”试剂具有靶向肿瘤细胞(组织)、在影像学手段的帮助下确定病灶的位置和形态多种功能，从而达到对肿瘤部位进行可视化治疗及疗效的可视化评价。这样不仅可以减少病人多次给药的痛苦，减少药物可能引起的毒副作用，而且可缩短诊治时间，从而提高肿瘤的诊治效。综上所述，新型多模态诊疗分子探针的设计是分子影像学未来发展的基础与核心，未来的诊断分子探针应既“聪明”又“能干”，即不但在多种成像技术条件下很好的定位肿瘤病灶部位，而且兼有治疗作用。然而限制其发展的主要技术瓶颈还有待突破：如高效、特异性强、稳定性好、穿透力强的靶向探针的制备、探针材料与细胞及组织的相互作用规律，功能性分子影像信号的提取和分析等。这些问题的解决需要纳米技术、分子生物学、临床医学、生物医学信号处理等多学科交叉。
恶性肿瘤(癌症)严重危害人类的生命健康，早期发现并及时治疗是治疗肿瘤的关键。目前常规的诊断方法灵敏度和特异性比较低，在肿瘤发生早期很难检测。大多数患者在被确诊时肿瘤细胞已经发生浸润和转移，错过了治疗的有效时机。尽管近年来随着药物和治疗方法的不断革新，临床的治疗效果已经取得了很大的进步，但是目前有效的治疗方法依然是手术、放疗和化疗等传统方法。尤其是化疗，大量的研究集中在提高化疗的疗效上，因为化疗被认为是最有希望治愈癌症的方法。然而目前化疗遭遇了很多挑战，例如靶向输送效果差、强烈的毒副作用以及肿瘤细胞的耐药性等，难以达到预期的治疗效果。针对肿瘤细胞早期检测、转移和耐药导致恶性肿瘤难以治疗的科学难题，恶性肿瘤的早期诊断、特异性治疗一直是药学和医学界的研究热点。因此，发展灵敏度高、特异性强的早期诊断方法以及开发具有高的肿瘤靶向性、高效、特异性治疗已经成为目前肿瘤研究的热点，对癌症的早期诊断和治疗有着重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于FePt/GO纳米复合材料多功能诊疗试剂。为了实现本发明的目的，拟采用如下技术方案：
本发明涉及一种基于FePt/GO纳米复合材料诊疗试剂，其特征在于
以纳米FePt/GO复合材料为核，通过PEG连接FITC和叶酸。
在本发明的一个优选实施方式中，所述的纳米FePt/GO复合材料的平均粒径为10-50nm。
在本发明的另一方面，还涉及上述基于FePt/GO纳米复合材料诊疗试剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
①在四甘醇加入10-30重量份氧化石墨烯(GO)、100-200重量份FeCl2·3H2O、150-250重量份H2PtCl6·6H2O以及100-200重量份NaOH，常温超声分散，在氮气氛围中，加热至250-270℃回流，保持1.5-3小时，应结束后，冷却至室温。按四甘醇与乙醇体积比例为1:2-4，加入无水乙醇，离心除去上清液，残留物中加入无水乙醇再多次洗涤，至上清液无色透明，置于真空干燥箱，45-60℃烘干得FePt/GO产物，之后使用磷酸盐缓冲溶液分散，将50-150重量份6臂PEG-NH2、100-300重量份EDC、80-120重量份NHS加入到FePt/GO溶液中，反应20-30小时，得FePt/GO-PEG-NH2纳米复合材料；
②将FePt/GO-PEG-NH2纳米复合材料分散于蒸馏水中，之后滴加FITC/DMSO的混合溶液，避光搅拌，即可获得MRI/光学双模成像功能的纳米复合材料；将叶酸(FA)通过EDC/NHS耦联到MRI/光学双模成像功能的纳米复合材料。
在本发明的另一方面，还涉及上述方法制备得到的基于FePt/GO纳米复合材料诊疗试剂；优选的，所述的基于FePt/GO纳米复合材料诊疗试剂能够在培养基中稳定分散2个月以上。
本发明另一方面上述基于FePt/GO纳米复合材料诊疗试剂同时作为MRI+荧光双模态成像诊断试剂中的应用。
本发明围绕设计、构建一种对选定肿瘤集多靶向(分子水平+外磁场)、双模态成像诊断(MRI+荧光)和双重治疗(化疗+热疗)于一体的诊疗功能纳米探针，实现肿瘤的早期靶向诊断和同步原位治疗这一中心目标，以低温微波辐射-液相合成方法为主要合成手段，利用石墨烯为载体、控制合成FePt/GO纳米复合材料。其核心涉及FePt/GO纳米复合材料的控制合成、理化性质研究、表面修饰、细胞水平上(invitro)靶向双模态成像及同步原位治疗双模成像定位、可视化治疗及疗效评价。
附图说明
图1：材料合成及表面修饰技术路线；
图2：透射电子显微镜照片(左图：在四甘醇溶液中；右图：四甘醇和乙二胺体积比1:1混合溶液)；
图3：紫外吸收图谱；
图4：不同浓度复合材料在血清呈现了高度的分散性；
图5：样品进入细胞内的激光共聚焦荧光照片；
图6：样品和细胞孵育后的MRI成像效果。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
(I)功能化FePt/GO纳米复合材料的控制合成及生物相溶性修饰结构的制备：
①在100mL四甘醇的三径瓶中加入20mg氧化石墨烯(GO)、0.15gFeCl2·3H2O、0.2gH2PtCl66H2O以及0.15gNaOH，常温超声处理，促进原材料的分散。之后在氮气氛围中，加热至260℃回流，保持2小时。反应结束后，冷却至室温。按四甘醇与乙醇体积比例为1:3，加入无水乙醇，在12000rpm条件下离心10min，除去上清液，残留物中加入无水乙醇再多次洗涤，至上清液无色透明。置于真空干燥箱，50℃烘干得FePt/GO产物,之后使用磷酸盐(pH＝7)缓冲溶液分散产物，然后采用氨基PEG进行表面修饰，具体实验过程如下：100mgof6臂PEG-NH2、200mgEDC、100mgNHS加入到FePt/GO溶液中反应24小时即可。增加其水溶性获得理想的FePt/GO纳米复合材料。
②FePt/GO纳米复合材料进行表征和分析，结果如图2所示，所得到的纳米复合材料平均粒径为10-50nm之间。
(II)MRI/光学双模探针功能构建：利用超顺磁FePt在磁共振成像功能中的T1成像功能获得MRI数据；光学荧光成像通过在PEG的氨基上面嫁接荧光素FITC获得，具体步骤如下：
将FePt/GO-PEG-NH2纳米复合材料分散三次蒸馏水中，之后滴加FITC/DMSO的混合溶液，避光搅拌48小时，即可获得MRI/光学双模成像功能的纳米复合材料。
(III)靶向功能的构建：肿瘤相关靶点的选择是构建高敏感性功能纳米探针的关键，用如下策略制备：将叶酸(FA)通过EDC/NHS耦联到氨基化PEG末端的氨基上或借鉴其他报道的分子灯标、核酸适配体分子探针技术，使其具有靶向功能。紫外吸收图谱表征结果如图3所示，说明成功偶联了FITC和叶酸，都出现了特征峰，说明成功偶联。
FA-FITC-FePt/GO纳米复合材料的生物相溶性、生理稳定性研究：将合成的复合材料超声分散在含10％胎牛血清的DMEM培养基中两个月考察期稳定性，具体结果如图4所示，结果显示FA-FITC-FePt/GO纳米复合材料能够在培养基中稳定分散2个月以上。
(IV)诱导肿瘤细胞凋亡研究
①以肿瘤细胞MCF-7为研究对象，研究诱导细胞凋亡活性，具体操作如下：采用WST方法以评估的FePt/GO-PEG-FA-FITC复合物的细胞毒性。在MCF-7细胞接种在96孔板中以1×104/100微升培养基的细胞密度，并保持24小时。然后，将细胞温育与FePt/GO-PEG-FA-FITC复合材料(浓度以Fe含量计，分别为1μgmL-1,5μgmL-1,15μgmL-1,50μgmL-1,75μgmL-1,100μgmL-1)，然后用PBS洗涤缓冲液3次，并加入新鲜的DMEM培养基中补充有10％胎牛血清。相对细胞活力进行了检查，结果显示IC50＝65.60ug/mL。②样品进入细胞内的激光共聚焦荧光图片如图5所示，显示样品进入到细胞内，样品和细胞孵育后的MRI成像效果如图6所示。
以上所述是本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于FePt/GO纳米复合材料诊疗试剂，其特征在于以纳米Fe/Pt/GO复合材料为核，通过PEG连接FITC和叶酸。
2.根据权利要求1所述的诊疗试剂，所述的纳米FePt/GO复合材料的平均粒径为10-50nm。
3.权利要求1或2所述的基于FePt/GO纳米复合材料诊疗试剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
①在四甘醇加入10-30重量份氧化石墨烯(GO)、100-200重量份FeCl2·3H2O、150-250重量份H2PtCl6·6H2O以及100-200重量份NaOH，常温超声分散，在氮气氛围中，加热至250-270℃回流，保持1.5-3小时，应结束后，冷却至室温，按四甘醇与乙醇体积比例为1:2-4，加入无水乙醇，离心除去上清液，残留物中加入无水乙醇再多次洗涤，至上清液无色透明，置于真空干燥箱，45-60℃烘干得FePt/GO产物，之后使用磷酸盐缓冲溶液分散，将50-150重量份6臂PEG-NH2、100-300重量份EDC、80-120重量份NHS加入到FePt/GO溶液中，反应20-30小时，得FePt/GO-PEG-NH2纳米复合材料；
②将FePt/GO-PEG-NH2纳米复合材料分散于蒸馏水中，之后滴加FITC/DMSO的混合溶液，避光搅拌，即可获得MRI/光学双模成像功能的纳米复合材料；将叶酸(FA)通过EDC/NHS耦联到MRI/光学双模成像功能的纳米复合材料。
4.权利要求3所述的方法制备得到的基于FePt/GO纳米复合材料诊疗试剂；优选的，所述的基于FePt/GO纳米复合材料诊疗试剂能够在培养基中稳定分散2个月以上。
5.权利要求1-4任意一项所述的基于FePt/GO纳米复合材料诊疗试剂同时作为MRI+荧光双模态成像诊断试剂中的应用。
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| CN (1) | CN104069514A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104587475A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-05-06 | 临沂大学 | 一种双模式成像功能复合材料的制备方法及其抗肿瘤活性 |
| CN105203618A (zh) * | 2015-09-24 | 2015-12-30 | 上海大学 | 检测叶酸靶蛋白用检测体系及其检测方法 |
| CN108295255A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-07-20 | 武汉大学 | 一种载药磁性石墨烯多功能复合材料及其制备方法 |
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2014
- 2014-06-27 CN CN201410298668.9A patent/CN104069514A/zh active Pending
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| LIBIN WANG ET AL.: "One-pot synthesis of carbon-decorated FePt nanoparticles and their application for label-free electrochemical impedance sensing of DNA hybridization", 《RSC ADV.》 * |
| XIAOYING YANG ET AL.: "The preparation of functionalized graphene oxide for targeted intracellular delivery of siRNA", 《J. MATER. CHEM.》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104587475A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-05-06 | 临沂大学 | 一种双模式成像功能复合材料的制备方法及其抗肿瘤活性 |
| CN105203618A (zh) * | 2015-09-24 | 2015-12-30 | 上海大学 | 检测叶酸靶蛋白用检测体系及其检测方法 |
| CN108295255A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-07-20 | 武汉大学 | 一种载药磁性石墨烯多功能复合材料及其制备方法 |
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