CN104707138B - 一种具有近红外光远程响应的三层核‑壳结构药物载体的制备方法 - Google Patents
一种具有近红外光远程响应的三层核‑壳结构药物载体的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104707138B CN104707138B CN201510152132.0A CN201510152132A CN104707138B CN 104707138 B CN104707138 B CN 104707138B CN 201510152132 A CN201510152132 A CN 201510152132A CN 104707138 B CN104707138 B CN 104707138B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- room temperature
- near infrared
- infrared light
- nano
- added
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
Abstract
一种具有近红外光远程响应的三层核‑壳结构药物载体的制备方法。本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种具有近红外光远程响应的三层核‑壳结构药物载体的制备方法。本发明是为了解决现有方法无法同时进行细胞成像、光动疗和光控释药的问题。方法：以上转换纳米粒子为核，包覆上实心硅壳，用于包埋光敏剂亚甲基蓝，包覆最外层介孔二氧化硅壳，介孔内部孔道用于载入模型药物罗丹明B；对三层核‑壳纳米粒子进行表面修饰在其外表面上修饰单线态氧响应有机链接分子，链接分子通过化学键合链接的客体分子AD，在介孔中载入药物后客体分子AD可与加入的β‑环糊精络合堵住孔道。本发明用于在癌症诊疗中三位一体实现光控释药、光动疗、细胞成像。
Description
技术领域
本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的制备方法。
背景技术
近年来，随着纳米医药科学的快速发展，构建集多重治疗与成像诊断于一体的多功能诊疗平台已成为目前的癌症治疗的发展趋势。稀土掺杂上转换发光纳米粒子，由于能在近红外光的激发下，产生多波段可见光及紫外光区域的发射，(其中某一波段光用于成像，其它波段光用于治疗)，因而在构建多功能癌症的诊疗平台中备受重视。目前基于上转换纳米材料诊疗平台的研究报导均为双层核-壳结构的两功能平台，将单一的治疗与诊断成像整合到一起，具体可分为两大类：1、光动力治疗与细胞成像相结合：制备以上转换纳米粒子为核，外层包覆介孔二氧化硅为壳的核壳结构，将光敏剂负载于介孔二氧化硅的孔道内。在近红外光的照射下，上转换纳米粒子能将近红外光转化为几种特定波长的光，其中一部分波长光被光敏剂吸收产生单线态氧，可以直接杀死癌细胞，称之为光动力治疗；而另一波段的光则可用于细胞荧光成像。但对于该平台而言，介孔内负载的光敏剂可能存在团聚或泄漏的问题，这将极大地降低单线态氧产生的效率，且泄漏的光敏剂会杀伤正常细胞，产生毒副作用；2、药物释放化学治疗与细胞成像相结合：采用与上述平台相类似的核-壳结构，不同之处在于外层介孔二氧化硅孔道内装载的是抗癌药物而非光敏剂。在近红外光的照射下，上转换纳米粒子将近红外光转化为特定波长的光，用于光学细胞成像。与此同时，孔道内的药物分子通过分子扩散的形式得以释放，达到癌症诊断和治疗的目的。利用该平台进行药物输送时，孔道内负载的药物随血液循环在到达癌细胞富集区前不应泄露或释放，否则会杀伤正常细胞。
以上二种癌症诊疗平台为避免抗癌药或光敏剂的泄漏杀伤正常细胞，通常需要设计智能响应的控释开关体系，以便在细胞成像监控下，当纳米粒子随血液循环到达癌细胞富集区时，触发开关，实现定时、定位的光动力治疗或药物释放，在提高疗效的同时将副作用降到最小。目前为多功能平台设计的控释体系主要基于pH、温度、酶、光等几种智能响应方式。其中pH、温度、酶响应-为体内控释，响应灵敏度差，难以精确调控。而光响应体系因具有体外控释、响应灵敏性高、并可通过光波长、功率及光照时间精确调控等特点而备受青睐。但紫外光和可见光因其穿透力弱及对细胞组织可能造成损伤等因素，在实际应用中受到限制。近红外光由于生物体穿透力强、对细胞损伤小，被认为是光响应控释的最理想光源，基于上转换纳米粒子实现近红外响应控释被认为是目前平台控释设计的重要挑战之一。
发明内容
本发明是为了解决现有方法无法同时进行细胞成像、光动疗和光控释药的问题，而提供了一种具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的制备方法。
一种具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的制备方法具体是按以下步骤进行的：
一、将NaYF4：Yb/Er上转换纳米粒子分散于环己烷中，得到上转换纳米粒子核；
二、将表面活性剂CO-520在室温下溶解在环己烷中磁力搅拌15min～30min，得到混合液，将步骤一得到的上转换纳米粒子核、光敏剂和氨水加入到混合液中在室温下搅拌20min～40min；然后逐滴加入四乙氧基硅烷，在室温下搅拌20h～26h，离心分离得到固体物，固体物用乙醇清洗3～5次，然后分散到去离子水中，得到包覆有光敏剂的上转换纳米粒子；
三、将步骤二得到的包覆有光敏剂的上转换纳米粒子加入到阳离子表面活性剂中，在室温下搅拌25min～40min之后超声25min～40min，然后加入氢氧化钠溶液继续超声25min～40min，然后通过蠕动泵将四乙氧基硅烷与乙醇的混合溶液以0.5mL/h的速度加入到反应体系中，反应液在温度为30～40℃的条件下反应20h～26h，反应结束后通过离心分离，得到固体物，用乙醇清洗固体物3～5次，然后在真空干燥箱中室温干燥12h，得到未除去表面活性剂的固体产物；
四、将步骤三得到的未除去表面活性剂的固体产物分散到干燥的甲苯中，然后加入硅烷偶联剂，在氮气保护的情况下加热回流24h后，离心分离，得到固体，采用甲醇清洗固体3～5次后，放入真空干燥箱在室温下干燥12h，得到表面胺基修饰的三层硅球；
五、将步骤四得到的表面胺基修饰的三层硅球分散在甲醇溶液中，然后向其中加入浓盐酸，在温度为70℃、搅拌的条件下加热回流24h，反应结束后离心分离，得到固体，采用甲醇清洗固体3～5次后，放入真空干燥箱在室温下干燥24h，得到胺基修饰的介孔硅球；
六、将步骤五得到的胺基修饰的介孔硅球分散到二甲亚砜中，超声25min～40min，得到分散好的纳米粒子溶液，然后将单线态氧加入到分散好的纳米粒子溶液中，再将1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐加入到分散好的纳米粒子溶液中，最后将N-羟基丁二酰亚胺加入到分散好的纳米粒子溶液中，反应体系在室温下反应24h，通过离心的方式分离，然后用水洗涤3～5次再用甲醇清洗3～5次，在真空干燥箱中室温干燥12h，得到修饰了单线态氧敏感分子的纳米粒子；
七、将步骤六得到的修饰了单线态氧敏感分子的纳米粒子分散到N,N-二甲基甲酰胺中超声25min～40min，得到分散液，然后将1-胺基金刚烷加入到分散液中，再将1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐加入到分散液中，最后将N-羟基丁二酰亚胺加入到分散液中，反应体系在室温下搅拌反应24h，通过离心的方式分离，然后用水洗涤3～5次再用甲醇清洗3～5次，在真空干燥箱中室温干燥12h，得到客体分子金刚烷修饰的纳米粒子；
八、将步骤七得到的客体分子金刚烷修饰的纳米粒子加入到罗丹明B溶液中，超声25min～40min，反应体系在室温下搅拌反应24h，然后向反应体系中加入β-环糊精，反应体系在室温下搅拌反应48h，反应结束后将载药后的纳米粒子离心分离，固体用pH为7.4的磷酸盐缓冲溶液清洗3～5次，在真空干燥箱中室温干燥12h，得到具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体。
本发明的有益效果：
本发明利用特殊设计的三层核-壳结构纳米粒子作为癌症诊疗平台，三位一体实现光控释药、光动疗、细胞成像。该平台任意搭载各种药物，可以实现各种药物化学治疗与光动力治疗的复合治疗(鸡尾酒疗法)，从而避免单一治疗方式癌细胞耐药性与抗药性的产生。同时利用近红外光具有的穿透深、低毒性的特点，结合上转换纳米粒子搭建具有近红外响应的多功能癌症诊疗平台，利用近红外光作为触发开关，实现在细胞成像监控下，定时、定位的光动力治疗与光控药物释放。药物控释精度高，操作简单，可以达到药物缓释效果，延长药物作用时间，减少用药次数。
本发明设计的三层核-壳结构，增加了中间实心硅壳，用来以包覆方式负载光敏剂，由于避免了光敏剂团聚及泄漏问题，提高了有效光敏剂负载量。一方面有利于提高细胞成像清晰度，同时增加了单线态氧的产率，可以有效杀死癌细胞，保证光动疗的疗效，同时还有利于基于产生的单线态氧光控断键，释放药物。
附图说明
图1为实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的透射电镜图；
图2为实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的透射电镜局部放大图，其中1为上转换纳米粒子，2为包埋光敏剂的实心二氧化硅，3为装载抗癌药的介孔二氧化硅；
图3为实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的氮气吸脱附曲线；
图4为实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体中装载抗癌药的介孔二氧化硅的介孔孔径分布曲线；
图5为980nm近红外激光激发下实施例二制备的未包覆光敏剂亚甲基蓝的三层核壳纳米粒子的发射光谱图；
图6为980nm近红外激光激发下实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的发射光谱图；
图7为980nm近红外激光照射下实施例一步骤六中所述单线态氧产生的浓度随时间变化曲线，其中a为未修饰单线态氧的介孔硅球，b为修饰单线态氧的介孔硅球，c为未光照的未修饰单线态氧的介孔硅球；
图8为不同功率近红外光照射时的实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体药物释放效果图，其中a为未光照的实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体药物释放曲线，b为近红外光功率为0.5W/cm2时实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体药物释放曲线，c为近红外光功率为1.5W/cm2时实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体药物释放曲线，d为近红外光功率为2W/cm2时实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体药物释放曲线，e为近红外光功率为3W/cm2时实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体药物释放曲线，1为光照停止位置；
图9为近红外光功率为2W/cm2时对实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体间歇性照射时的药物模型释放效果图，其中1为近红外光源关，2为近红外光源开。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的一种具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的制备方法具体是按以下步骤进行的：
一、将NaYF4：Yb/Er上转换纳米粒子分散于环己烷中，得到上转换纳米粒子核；
二、将表面活性剂CO-520在室温下溶解在环己烷中磁力搅拌15min～30min，得到混合液，将步骤一得到的上转换纳米粒子核、光敏剂和氨水加入到混合液中在室温下搅拌20min～40min；然后逐滴加入四乙氧基硅烷，在室温下搅拌20h～26h，离心分离得到固体物，固体物用乙醇清洗3～5次，然后分散到去离子水中，得到包覆有光敏剂的上转换纳米粒子；
三、将步骤二得到的包覆有光敏剂的上转换纳米粒子加入到阳离子表面活性剂中，在室温下搅拌25min～40min之后超声25min～40min，然后加入氢氧化钠溶液继续超声25min～40min，然后通过蠕动泵将四乙氧基硅烷与乙醇的混合溶液以0.5mL/h的速度加入到反应体系中，反应液在温度为30～40℃的条件下反应20h～26h，反应结束后通过离心分离，得到固体物，用乙醇清洗固体物3～5次，然后在真空干燥箱中室温干燥12h，得到未除去表面活性剂的固体产物；
四、将步骤三得到的未除去表面活性剂的固体产物分散到干燥的甲苯中，然后加入硅烷偶联剂，在氮气保护的情况下加热回流24h后，离心分离，得到固体，采用甲醇清洗固体3～5次后，放入真空干燥箱在室温下干燥12h，得到表面胺基修饰的三层硅球；
五、将步骤四得到的表面胺基修饰的三层硅球分散在甲醇溶液中，然后向其中加入浓盐酸，在温度为70℃、搅拌的条件下加热回流24h，反应结束后离心分离，得到固体，采用甲醇清洗固体3～5次后，放入真空干燥箱在室温下干燥24h，得到胺基修饰的介孔硅球；
六、将步骤五得到的胺基修饰的介孔硅球分散到二甲亚砜中，超声25min～40min，得到分散好的纳米粒子溶液，然后将单线态氧加入到分散好的纳米粒子溶液中，再将1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐加入到分散好的纳米粒子溶液中，最后将N-羟基丁二酰亚胺加入到分散好的纳米粒子溶液中，反应体系在室温下反应24h，通过离心的方式分离，然后用水洗涤3～5次再用甲醇清洗3～5次，在真空干燥箱中室温干燥12h，得到修饰了单线态氧敏感分子的纳米粒子；
七、将步骤六得到的修饰了单线态氧敏感分子的纳米粒子分散到N,N-二甲基甲酰胺中超声25min～40min，得到分散液，然后将1-胺基金刚烷加入到分散液中，再将1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐加入到分散液中，最后将N-羟基丁二酰亚胺加入到分散液中，反应体系在室温下搅拌反应24h，通过离心的方式分离，然后用水洗涤3～5次再用甲醇清洗3～5次，在真空干燥箱中室温干燥12h，得到客体分子金刚烷修饰的纳米粒子；
八、将步骤七得到的客体分子金刚烷修饰的纳米粒子加入到罗丹明B溶液中，超声25min～40min，反应体系在室温下搅拌反应24h，然后向反应体系中加入β-环糊精，反应体系在室温下搅拌反应48h，反应结束后将载药后的纳米粒子离心分离，固体用pH为7.4的磷酸盐缓冲溶液清洗3～5次，在真空干燥箱中室温干燥12h，得到具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体。
本实施方式得到的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的直径在80nm以下。
本实施方式采用上转换纳米粒子核(NaYF4：Yb/Er)，用作光学成像探针，同时用于激发光敏剂；在其外表面包覆上实心硅壳，实心硅壳中包埋光敏剂亚甲基蓝，光敏剂的作用是产生单线态氧，一方面可用来直接杀死癌细胞(光动疗)；另一方面可以光照下光断键导致堵孔分子β-环糊精离去实现光控释药；然后在最外层包覆介孔二氧化硅壳，介孔内部孔道用于载入模型抗癌药物罗丹明B；然后在其外表面上修饰单线态氧响应有机链接分子，这种链接分子通过酰胺键缩合反应化学键合链接的客体分子(金刚烷胺，AD)，客体分子AD可以在介孔中载入药物后，与β-环糊精(β-CD，主体分子)物理络合，利用β-环糊精堵住载药后的介孔孔道，防治药物泄露与释放，起到孔道关门作用。在近红外光的直接照射下，中心上转换粒子核将近红外光转换为540nm的绿光与660nm的红光，其中绿光用于细胞诊断成像，而红光与中间层包埋的光敏剂MB作用产生单线态氧分子1O2，1O2一方面可以直接杀伤癌细胞(光动疗)，另一方面可以穿过外面介孔二氧化硅层与其表面修饰的单线态氧敏感的有机链接分子(Linker)反应，导致其断键，随同连接的堵孔基团β-CD离去，打开孔道门，药物因此得以释放(光控释药)。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中所述表面活性剂CO-520的质量与环己烷的体积比为1mg:(0.01～0.02)mL。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二中所述表面活性剂CO-520的质量与步骤一得到的上转换纳米粒子核体积比为1mg:(0.01～0.02)μL。其他步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二中所述光敏剂为亚甲基蓝。其他步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中所述步骤一得到的上转换纳米粒子核与光敏剂的体积比为1:1。其他步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤二中所述步骤一得到的上转换纳米粒子核与氨水的体积比为3:2。其他步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤二中所述步骤一得到的上转换纳米粒子核与四乙氧基硅烷的体积比1:2。其他步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤三中所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵溶液。其他步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤三中所述步骤二得到的包覆有光敏剂的上转换纳米粒子与阳离子表面活性剂的体积比为1:(10～15)。其他步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤三中所述步骤二得到的包覆有光敏剂的上转换纳米粒子与氢氧化钠溶液的体积比为1:(0.1～0.15)。其他步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是：步骤三中所述四乙氧基硅烷与乙醇的混合溶液中四乙氧基硅烷与乙醇的体积比为1:4。其他步骤及参数与具体实施方式一至十之一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同的是：步骤三中所述步骤二得到的包覆有光敏剂的上转换纳米粒子和四乙氧基硅烷与乙醇的混合溶液的体积比1:1。其他步骤及参数与具体实施方式一至十一之一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一至十二之一不同的是：步骤四中所述步骤三得到的未除去表面活性剂的固体产物的质量与干燥的甲苯的体积比为1mg:0.1mL。其他步骤及参数与具体实施方式一至十二之一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一至十三之一不同的是：步骤四中所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷。其他步骤及参数与具体实施方式一至十三之一相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一至十四之一不同的是：步骤四中所述步骤三得到的未除去表面活性剂的固体产物的质量与硅烷偶联剂的体积比为1:0.3。其他步骤及参数与具体实施方式一至十四之一相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式一至十五之一不同的是：步骤五中所述步骤四得到的表面胺基修饰的三层硅球的质量与甲醇溶液的体积比为1:0.1。其他步骤及参数与具体实施方式一至十五之一相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式一至十六之一不同的是：步骤五中所述步骤四得到的表面胺基修饰的三层硅球的质量与浓盐酸的体积比为1mg:1μL。其他步骤及参数与具体实施方式一至十六之一相同。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式一至十七之一不同的是：步骤六中所述步骤五得到的胺基修饰的介孔硅球的质量与二甲亚砜的体积比为1:0.1。其他步骤及参数与具体实施方式一至十七之一相同。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式一至十八之一不同的是：步骤六中所述步骤五得到的胺基修饰的介孔硅球与单线态氧的质量比为1:(4.5～5.5)。其他步骤及参数与具体实施方式一至十八之一相同。
具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式一至十九之一不同的是：步骤六中所述步骤五得到的胺基修饰的介孔硅球与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的质量比为1:(1.5～2.5)。其他步骤及参数与具体实施方式一至十九之一相同。
具体实施方式二十一：本实施方式与具体实施方式一至二十之一不同的是：步骤六中所述步骤五得到的胺基修饰的介孔硅球与N-羟基丁二酰亚胺的质量比为1:(1.1～1.3)。其他步骤及参数与具体实施方式一至二十之一相同。
具体实施方式二十二：本实施方式与具体实施方式一至二十一之一不同的是：步骤七中所述步骤六得到的修饰了单线态氧敏感分子的纳米粒子的质量与N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1mg:0.1mL。其他步骤及参数与具体实施方式一至二十一之一相同。
具体实施方式二十三：本实施方式与具体实施方式一至二十二之一不同的是：步骤七中所述步骤六得到的修饰了单线态氧敏感分子的纳米粒子与1-胺基金刚烷的质量比为1:1.25。其他步骤及参数与具体实施方式一至二十二之一相同。
具体实施方式二十四：本实施方式与具体实施方式一至二十三之一不同的是：步骤七中所述步骤六得到的修饰了单线态氧敏感分子的纳米粒子与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的质量比为1:0.62。其他步骤及参数与具体实施方式一至二十三之一相同。
具体实施方式二十五：本实施方式与具体实施方式一至二十四之一不同的是：步骤七中所述步骤六得到的修饰了单线态氧敏感分子的纳米粒子与N-羟基丁二酰亚胺的质量比为1:0.5。其他步骤及参数与具体实施方式一至二十四之一相同。
具体实施方式二十六：本实施方式与具体实施方式一至二十五之一不同的是：步骤八中所述罗丹明B溶液的浓度为0.5mg/mL。其他步骤及参数与具体实施方式一至二十五之一相同。
具体实施方式二十七：本实施方式与具体实施方式一至二十六之一不同的是：步骤八中所述步骤七得到的客体分子金刚烷修饰的纳米粒子的质量与罗丹明B溶液的体积比为1mg:1mL。其他步骤及参数与具体实施方式一至二十六之一相同。
具体实施方式二十八：本实施方式与具体实施方式一至二十七之一不同的是：步骤八中所述步骤七得到的客体分子金刚烷修饰的纳米粒子与β-环糊精的质量比为1:10。其他步骤及参数与具体实施方式一至二十七之一相同。
通过以下实施例验证本发明的有益效果
实施例一：本试验的一种具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的制备方法具体是按以下步骤进行的：
一、将NaYF4：Yb/Er上转换纳米粒子分散于环己烷中，得到上转换纳米粒子核；
二、将440mg表面活性剂CO-520在室温下溶解在6.6mL环己烷中磁力搅拌15min～30min，得到混合液，将60μL步骤一得到的上转换纳米粒子核、60μL光敏剂和40μL30％的氨水加入到混合液中在室温下搅拌20min～40min；然后逐滴加入120μL四乙氧基硅烷，在室温下搅拌20h～26h，离心分离得到固体物，固体物用乙醇清洗3～5次，然后分散到10mL去离子水中，得到包覆有光敏剂的上转换纳米粒子；
三、将1.5mL步骤二得到的包覆有光敏剂的上转换纳米粒子加入到20mL十六烷基三甲基溴化铵溶液中，在室温下搅拌30min之后超声30min，然后加入200μL氢氧化钠溶液继续超声25min～40min，然后通过蠕动泵将300μL四乙氧基硅烷与1.2mL乙醇的混合溶液以0.5mL/h的速度加入到反应体系中，反应液在温度为30℃的条件下反应24h，反应结束后通过离心分离，得到固体物，用乙醇清洗固体物4次，然后在真空干燥箱中室温干燥12h，得到未除去表面活性剂的固体产物；
四、将100mg步骤三得到的未除去表面活性剂的固体产物分散到10mL干燥的甲苯中，然后加入30μL3-氨丙基三乙氧基硅烷，在氮气保护的情况下加热回流24h后，离心分离，得到固体，采用甲醇清洗固体4次后，放入真空干燥箱在室温下干燥12h，得到表面胺基修饰的三层硅球；
五、将100mg步骤四得到的表面胺基修饰的三层硅球分散在10mL甲醇溶液中，然后向其中加入100μL浓盐酸，在温度为70℃、搅拌的条件下加热回流24h，反应结束后离心分离，得到固体，采用甲醇清洗固体4次后，放入真空干燥箱在室温下干燥24h，得到胺基修饰的介孔硅球；
六、将140mg步骤五得到的胺基修饰的介孔硅球分散到14mL二甲亚砜中，超声30min，得到分散好的纳米粒子溶液，然后将71mg单线态氧加入到分散好的纳米粒子溶液中，再将290mg1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐加入到分散好的纳米粒子溶液中，最后将170mgN-羟基丁二酰亚胺加入到分散好的纳米粒子溶液中，反应体系在室温下反应24h，通过离心的方式分离，然后用水洗涤3次再用甲醇清洗3次，在真空干燥箱中室温干燥12h，得到修饰了单线态氧敏感分子的纳米粒子；
七、将100mg步骤六得到的修饰了单线态氧敏感分子的纳米粒子分散到10mLN,N-二甲基甲酰胺中超声25min～40min，得到分散液，然后将125mg1-胺基金刚烷加入到分散液中，再将62mg1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐加入到分散液中，最后将50mgN-羟基丁二酰亚胺加入到分散液中，反应体系在室温下搅拌反应24h，通过离心的方式分离，然后用水洗涤4次再用甲醇清洗4次，在真空干燥箱中室温干燥12h，得到客体分子金刚烷修饰的纳米粒子；
八、将15mg步骤七得到的客体分子金刚烷修饰的纳米粒子加入到15mg罗丹明B溶液中，超声30min，反应体系在室温下搅拌反应24h，然后向反应体系中加入150mgβ-环糊精，反应体系在室温下搅拌反应48h，反应结束后将载药后的纳米粒子离心分离，固体用pH为7.4的磷酸盐缓冲溶液清洗4次，在真空干燥箱中室温干燥12h，得到具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体。
本实施例步骤一中所述NaYF4：Yb/Er上转换纳米粒子的制备方法具体是按以下步骤进行的：六水合氯化钇(0.237mg，0.78mmol)，六水合氯化镱(0.0775mg,0.2mmol),与六水氯化铒(0.0077mg,0.02mmol)一同加入到250mL的三口圆底烧瓶中，随后加入油酸(6mL)与十八烯(5mL)。在通氩气的情况下，将混合物搅拌并加热到160℃保持30分钟，随后再加入10mL十八烯，混合物保持160℃搅拌1小时后自然冷却至50℃；此时向混合物中加入甲醇(10mL)溶解的氟化铵(148.16mg，4mmol)与氢氧化钠(100mg,2.5mmol)溶液，保持50℃搅拌30分钟成核，之后在70℃下将甲醇蒸去。将混合物迅速加热至300℃并在磁力搅拌下保持1小时。反应结束后，将混合物自然降至室温，加入乙醇，产物用离心机在10000转下离心，用乙醇清洗固体，离心、清洗反复3次。
本实施例步骤六中所述单线态氧的制备方法具体是按以下步骤进行的：在冰水浴冷却下，将巯基丙酸(1.7mL,19.57mmol)加入到30％的甲醇钠甲醇溶液中，混合物磁力搅拌10分钟，蒸去甲醇后将得到的盐真空干燥。之后将干燥好的固体用N,N-二甲基甲酰胺溶解，将顺-1,2-二氯乙烯(781μL,10.3mmol)溶解在500μL乙醇中之后逐滴加入，反应体系在室温下反应18小时。反应结束后用50mL水稀释，用1M的硫酸氢钾溶液酸化至pH＝3。溶液用乙酸乙酯萃取数次，有机相再用水，饱和的食盐水清洗一遍，合并的有机相用无水硫酸钠干燥，得到的粗产品用乙醚清洗，最后白色的固体用乙酸乙酯与正己烷的混合溶液重结晶。
实施例二：本实施例与实施例一的不同之处在于：步骤二中间层实心硅壳中未包埋光敏剂；其他与实施例一相同。
图1为实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的透射电镜图；图2为实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的透射电镜局部放大图，其中1为上转换纳米粒子，2为包埋光敏剂的实心二氧化硅，3为装载抗癌药的介孔二氧化硅；从图1和图2可以看出合成的纳米粒子分散良好，介孔硅球包覆之后纳米粒子的尺寸为75nm左右。
图3为实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的氮气吸脱附曲线；氮气吸附脱附高压区滞后环的存在表明合成材料为介孔。
图4为实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体中装载抗癌药的介孔二氧化硅的介孔孔径分布曲线；从图中可以看出孔径在2.4nm左右。介孔可用来装载药物，同时介孔表面还可进一步修饰单线态氧响应的分子开关，用于光控药物释放。
图5为980nm近红外激光激发下实施例二制备的未包覆光敏剂亚甲基蓝的三层核壳纳米粒子的发射光谱图；在980nm激光器的激发下，上转换纳米粒子产生两个波段的发光，分别为540nm以及660nm。其中540nm绿光强度较大，证明上转换纳米粒子发出的绿光具备细胞成像的功能。而660nm红光主要用于激发光敏剂产生单线态氧。
图6为980nm近红外激光激发下实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的发射光谱图；与图5对比可以看出，660nm处的红光发射强度表明包覆亚甲基蓝的纳米粒子在660nm处发生了荧光淬灭，说明光敏剂吸收了660nm的红光，用于激发光敏剂产生单线态氧的能量转换。
图7为980nm近红外激光照射下实施例一步骤六中所述单线态氧产生的浓度随时间变化曲线，其中a为未修饰单线态氧的介孔硅球，b为修饰单线态氧的介孔硅球，c为未光照的未修饰单线态氧的介孔硅球；从图7可以看出，在近红外光的照射下，负载光敏剂的平台(无论修饰与未修饰单线态氧敏感链接分子(Linker)的纳米粒子，曲线(a、b)都能够产生单线态氧。证明该平台可用于光动力治疗。曲线c是未光照下的空白试验，没有单线态氧产生。
图8为不同功率近红外光照射时的实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体药物释放效果图，其中a为未光照的实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体药物释放曲线，b为近红外光功率为0.5W/cm2时实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体药物释放曲线，c为近红外光功率为1.5W/cm2时实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体药物释放曲线，d为近红外光功率为2W/cm2时实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体药物释放曲线，e为近红外光功率为3W/cm2时实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体药物释放曲线，1为光照停止位置；从图中可以看出，没有光照的对照组(曲线a)，基本没有放药，说明β-环糊精有效封堵孔道。当用近红外激光照射后，所有曲线显示累计药物浓度，增加明显，说明近红外光照射导致断键发生，β-环糊精离去，孔道口打开，药物释放。随着激光功率的增大药物的释放量逐渐增加，表明该体系可通过调节激光功率大小，精确地调控药物的释放。当光照停止后，药物释放也随之停止(图中120min后)，表明该体系可能对光源的开关有着敏感的响应。
图9为近红外光功率为2W/cm2时对实施例一制备的具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体间歇性照射时的药物模型释放效果图，其中1为近红外光源关，2为近红外光源开；从图中可以看出药物的释放量随着间歇性的光照呈现阶梯型趋势，该结果表明可通过激光光源的开关精确地控制药物的释放。说明本发明能在激光功率大小及光源开关的双模式调控下实现药物的精准释放。这对于活体试验中应对复杂的生物环境、提高治疗效率以及减少毒副作用具有重要的意义。
Claims (6)
1.一种具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的制备方法，其特征在于具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的制备方法具体是按以下步骤进行的：
一、将NaYF4：Yb/Er上转换纳米粒子分散于环己烷中，得到上转换纳米粒子核；
二、将表面活性剂CO-520在室温下溶解在环己烷中磁力搅拌15min～30min，得到混合液，将步骤一得到的上转换纳米粒子核、光敏剂和氨水加入到混合液中在室温下搅拌20min～40min；然后逐滴加入四乙氧基硅烷，在室温下搅拌20h～26h，离心分离得到固体物，固体物用乙醇清洗3～5次，然后分散到去离子水中，得到包覆有光敏剂的上转换纳米粒子；
三、将步骤二得到的包覆有光敏剂的上转换纳米粒子加入到阳离子表面活性剂中，在室温下搅拌25min～40min之后超声25min～40min，然后加入氢氧化钠溶液继续超声25min～40min，然后通过蠕动泵将四乙氧基硅烷与乙醇的混合溶液以0.5mL/h的速度加入到反应体系中，反应液在温度为30～40℃的条件下反应20h～26h，反应结束后通过离心分离，得到固体物，用乙醇清洗固体物3～5次，然后在真空干燥箱中室温干燥12h，得到未除去表面活性剂的固体产物；
四、将步骤三得到的未除去表面活性剂的固体产物分散到干燥的甲苯中，然后加入硅烷偶联剂，在氮气保护的情况下加热回流24h后，离心分离，得到固体，采用甲醇清洗固体3～5次后，放入真空干燥箱在室温下干燥12h，得到表面胺基修饰的三层硅球；
五、将步骤四得到的表面胺基修饰的三层硅球分散在甲醇溶液中，然后向其中加入浓盐酸，在温度为70℃、搅拌的条件下加热回流24h，反应结束后离心分离，得到固体，采用甲醇清洗固体3～5次后，放入真空干燥箱在室温下干燥24h，得到胺基修饰的介孔硅球；
六、将步骤五得到的胺基修饰的介孔硅球分散到二甲亚砜中，超声25min～40min，得到分散好的纳米粒子溶液，然后将单线态氧加入到分散好的纳米粒子溶液中，再将1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐加入到分散好的纳米粒子溶液中，最后将N-羟基丁二酰亚胺加入到分散好的纳米粒子溶液中，反应体系在室温下反应24h，通过离心的方式分离，然后用水洗涤3～5次再用甲醇清洗3～5次，在真空干燥箱中室温干燥12h，得到修饰了单线态氧敏感分子的纳米粒子；
七、将步骤六得到的修饰了单线态氧敏感分子的纳米粒子分散到N,N-二甲基甲酰胺中超声25min～40min，得到分散液，然后将1-胺基金刚烷加入到分散液中，再将1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐加入到分散液中，最后将N-羟基丁二酰亚胺加入到分散液中，反应体系在室温下搅拌反应24h，通过离心的方式分离，然后用水洗涤3～5次再用甲醇清洗3～5次，在真空干燥箱中室温干燥12h，得到客体分子金刚烷修饰的纳米粒子；
八、将步骤七得到的客体分子金刚烷修饰的纳米粒子加入到罗丹明B溶液中，超声25min～40min，反应体系在室温下搅拌反应24h，然后向反应体系中加入β-环糊精，反应体系在室温下搅拌反应48h，反应结束后将载药后的纳米粒子离心分离，固体用pH为7.4的磷酸盐缓冲溶液清洗3～5次，在真空干燥箱中室温干燥12h，得到具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体；
步骤二中所述步骤一得到的上转换纳米粒子核与光敏剂的体积比为1:1；
步骤六中所述步骤五得到的胺基修饰的介孔硅球与单线态氧的质量比为1:(4.5～5.5)；
步骤八中所述步骤七得到的客体分子金刚烷修饰的纳米粒子的质量与罗丹明B溶液的体积比为1mg:1mL；
步骤八中所述步骤七得到的客体分子金刚烷修饰的纳米粒子与β-环糊精的质量比为1:10。
2.根据权利要求1所述的一种具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的制备方法，其特征在于步骤二中所述光敏剂为亚甲基蓝。
3.根据权利要求1所述的一种具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的制备方法，其特征在于步骤三中所述四乙氧基硅烷与乙醇的混合溶液中四乙氧基硅烷与乙醇的体积比为1:4。
4.根据权利要求1所述的一种具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的制备方法，其特征在于步骤四中所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述的一种具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的制备方法，其特征在于步骤六中所述步骤五得到的胺基修饰的介孔硅球与N-羟基丁二酰亚胺的质量比为1:(1.1～1.3)。
6.根据权利要求1所述的一种具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的制备方法，其特征在于步骤七中所述步骤六得到的修饰了单线态氧敏感分子的纳米粒子与N-羟基丁二酰亚胺的质量比为1:0.5。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510152132.0A CN104707138B (zh) | 2015-04-01 | 2015-04-01 | 一种具有近红外光远程响应的三层核‑壳结构药物载体的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510152132.0A CN104707138B (zh) | 2015-04-01 | 2015-04-01 | 一种具有近红外光远程响应的三层核‑壳结构药物载体的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104707138A CN104707138A (zh) | 2015-06-17 |
| CN104707138B true CN104707138B (zh) | 2017-07-28 |
Family
ID=53407181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510152132.0A Active CN104707138B (zh) | 2015-04-01 | 2015-04-01 | 一种具有近红外光远程响应的三层核‑壳结构药物载体的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104707138B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105086997A (zh) * | 2015-09-08 | 2015-11-25 | 上海海事大学 | 一种荧光探针及其制备方法 |
| CN105749288B (zh) * | 2016-02-29 | 2019-05-03 | 复旦大学 | 一种近红外光监控、可控药物释放的介孔二氧化硅微球及其合成方法 |
| CN115326768A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-11-11 | 集美大学 | 一种基于上转换发光的原位取样和靶标检测的生物传感平台 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103432597A (zh) * | 2013-08-08 | 2013-12-11 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种基于肿瘤多模式协同治疗的新型多功能纳米诊疗剂及其制备方法 |
-
2015
- 2015-04-01 CN CN201510152132.0A patent/CN104707138B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103432597A (zh) * | 2013-08-08 | 2013-12-11 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种基于肿瘤多模式协同治疗的新型多功能纳米诊疗剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Controlled Synthesis of Uniform and Monodisperse Upconversion Core/Mesoporous Silica Shell Nanocomposites for Bimodal Imaging;Jianan Liu et al.;《Chem. Eur. J.》;20120117;第18卷;第2335-2341页 * |
| Guest Supramolecular Nanoparticles for Delivery: From Design to Applications.《Acc. Chem. Res.》.2014,第47卷(第7期), * |
| NIR-Triggered Anticancer Drug Delivery by Upconverting Nanoparticles with Integrated Azobenzene-Modified Mesoporous Silica;Jianan Liu et al.;《Angew. Chem. Int. Ed.》;20131231;第52卷;第1-6页 * |
| Qi-Da Hu et al..Cyclodextrin-Based Host− * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104707138A (zh) | 2015-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lee et al. | Light‐responsive inorganic biomaterials for biomedical applications | |
| CN108864106B (zh) | 近红外二区有机小分子荧光探针的制备与应用 | |
| CN105903016B (zh) | 一种近红外光激发超分子阀门光控释药的核壳结构药物载体的制备方法 | |
| CN106729738B (zh) | 一种枝状金铂双金属纳米粒子及其制备方法和应用 | |
| CN103528996B (zh) | 一种金纳米棒spr探针的制备及用于检测其载药释放动力学过程的方法 | |
| Lv et al. | Degradable magnetic-response photoacoustic/up-conversion luminescence imaging-guided photodynamic/photothermal antitumor therapy | |
| Cai et al. | Polypyrrole-coated UCNPs@ mSiO 2@ ZnO nanocomposite for combined photodynamic and photothermal therapy | |
| CN113975411B (zh) | 一种近红外光响应的上转换介孔二氧化锡诊疗纳米胶囊的制备方法 | |
| CN103566381A (zh) | 一种多功能磁性纳米颗粒及其制备方法 | |
| CN104707138B (zh) | 一种具有近红外光远程响应的三层核‑壳结构药物载体的制备方法 | |
| Rafique et al. | Photo-induced reactions for disassembling of coloaded photosensitizer and drug molecules from upconversion-mesoporous silica nanoparticles: an effective synergistic cancer therapy | |
| CN110251480A (zh) | 一种核壳结构的丝素蛋白/二氧化锰复合微球药物载体及制备方法 | |
| CN108324955A (zh) | 一种超小硫化铜负载的中空介孔硅靶向纳米载药复合物的制备方法 | |
| CN110384799A (zh) | 基于中空硫化铜和钌配合物的pH响应性复合纳米材料、制备及其在治疗癌症药物中的应用 | |
| CN109248327A (zh) | 一种介孔二氧化硅药物递送系统及其应用 | |
| CN109394730A (zh) | 一种红细胞膜包裹共载藤黄酸和吲哚菁绿白蛋白纳米粒及其制备方法和应用 | |
| Chu et al. | Silica-supported near-infrared carbon dots and bicarbonate nanoplatform for triple synergistic sterilization and wound healing promotion therapy | |
| CN106075437A (zh) | 一种近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法 | |
| CN107510842A (zh) | 一种洁净且具有优良光热效果的复合光热剂的制备方法 | |
| CN109570488A (zh) | 纳米颗粒及其制备方法和应用、药剂 | |
| Wang et al. | HA targeted-biodegradable nanocomposites responsive to endogenous and exogenous stimulation for multimodal imaging and chemo-/photothermal therapy | |
| CN109498808A (zh) | 一种通过静电组装可控合成CuS@EPO纳米材料的方法 | |
| CN104027806A (zh) | 一种修饰CuS纳米粒子的介孔二氧化硅包覆四氧化三锰的纳米材料及其制备方法和应用 | |
| CN108904471A (zh) | 纳米药物载体Au/MnO2及其制备方法与应用 | |
| CN103980434A (zh) | 一种两亲性聚合物、其制备方法、复合纳米药物载体及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |