CN105963696B - 一种靶向性普鲁士蓝纳米粒子的制备方法及其应用 - Google Patents

一种靶向性普鲁士蓝纳米粒子的制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种靶向性普鲁士蓝纳米粒子制备方法及其应用，将透明质酸、六氰合铁酸钾和氯化亚铁、硫酸亚铁铵或硫酸亚铁经过一步法合成靶向性普鲁士蓝纳米粒子。本发明的制备方法操作简单、方便，原料安全易得，制备的纳米粒细胞毒性小、生物相容性好、在水溶液中具有良好的分散性，在红外及近红外区域有良好吸收，具有良好的光热转换效率；且具有良好的光敏作用，在红外或近红外光的照射下，产生单线态氧。本发明制备的普鲁士蓝纳米粒子可以靶向用于光热、光动力治疗，在癌症治疗领域具有广阔的应用前景。

Description

一种靶向性普鲁士蓝纳米粒子的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及生物医药材料领域，特别是一种靶向性普鲁士蓝纳米粒子的制备方法及其应用。
背景技术
肿瘤光热治疗新疗法(Photothermal therapy，PTT)和光动力疗法(Photodynamictherapy，PDT)，一种通过光热转换剂将光能转化为热能，光动力试剂在光的照射下产生活性氧进而使肿瘤组织达到一定温度或者活性氧水平提高，继而杀死癌细胞的新型癌症治疗方法。光热治疗由于其具有选择性高、全身性毒性低等独特优点，成为一种有望替代传统癌症治疗方法的新型癌症治疗手段。然而，这一新兴领域的研究工作还存在一些问题和不足，传统的光热治疗转换剂主要是金纳米材料和碳纳米材料，这些纳米材料一般具有成本高、制备复杂、生物安全性得不到保证、光热稳定性和肿瘤靶向性较差等不足，大大限制了上述纳米材料在光热治疗等领域的实际应用。因此，开发具有制备简单、成本低、结构稳定、生物安全性可靠并且具有一定肿瘤靶向性的新型光热转换剂纳米材料已近成为国内外学者的研究热点，并正引领新一轮的研究热潮。
普鲁士蓝，一种古老的蓝色蓝料，被美国食品药品监督局认证临床应用于放射性治疗及解毒剂。普鲁士蓝在人体循环系统具有良好的稳定性，尤为重要的是其在近红外区域具有强的吸收，良好光热转换稳定性，还具有毒性小、生物相容性好等优点，在光热治疗，药物载体等方面拥有极大的应用前景，广泛受到人们的关注。而这其中，通过简单、经济的方法高效地合成具有多功能性的普鲁士蓝纳米粒子成为当代材料化学领域的研究热点之一。近年来，多功能的普鲁士蓝纳米粒子的合成取得了长足的发展，而大部分合成的普鲁士蓝纳米粒子都未进行靶向性修饰，这使得在应用过程中普鲁士蓝纳米粒子没能准确到达癌细胞位置，光热治疗过程存在盲目性，同时，有关普鲁士蓝纳米粒的光动力仍未报道，制备出一种具有主动靶向的普鲁士蓝纳米粒子，并研究其光动力效果尤为重要。
透明质酸，一种酸性粘多糖，具有良好的CD44受体靶向性。而大部分的癌细胞是CD44过度表达的。利用其良好的CD44受体靶向性对普鲁士蓝纳米粒子进行修饰具有广阔的应用前景。透明质酸修饰的普鲁士蓝纳米粒子不仅具有普鲁士蓝纳米粒子本身具有的性质，还具有良好的靶向性，这个优势将大大增强它在光热治疗中及其他领域的应用。
申请公布号为CN 105477648A的发明专利申请“一种淋巴靶向的类普鲁士蓝纳米颗粒及其制备方法”，该方法通过在二乙三胺五乙酸上交联上透明质酸并螯合在钆离子上，形成稳定的表面带有透明质酸的具有淋巴靶向的类普鲁士蓝纳米颗粒。该纳米颗粒表面包裹透明质酸，不仅具有保护类普鲁士蓝不受生理环境影响，而且具有淋巴靶向作用，但该方法反应过程较为复杂，对各环节的把控要求高，不易进行产业化推广。
发明内容
本发明提供了一种靶向性普鲁士蓝纳米粒子的制备方法及其应用，本制备方法操作简单，有利于普鲁士蓝纳米粒子的产业化推广。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种靶向性普鲁士蓝纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：
S1.将六氰合铁酸钾和透明质酸水溶液混合均匀，得混合液A，备用；
S2.将亚铁盐和透明质酸水溶液混合均匀，得混合液B；
S3.将混合液B缓慢加入到混合液A中，加热，得到含普鲁士蓝纳米粒子的水溶液。
进一步的，获得含普鲁士蓝纳米粒子的水溶液后制备靶向性普鲁士蓝纳米粒子还包括以下步骤：
S4.含普鲁士蓝纳米粒子的水溶液加入丙酮，离心，获得固体A；
S5.将固体A用水洗，再离心，得到固体B；
S6.干燥固体B，即得到靶向性普鲁士蓝纳米粒子。
作为优选，步骤S1中，透明质酸与铁离子的摩尔比为1:1～4，铁离子的浓度为0.2～0.4mol/L-1。
作为优选，步骤S2中，透明质酸与亚铁离子的摩尔比为1:1～4，亚铁离子的浓度为0.2～0.4mol/L。
作为优选，所述亚铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁和硫酸亚铁铵中的一种。
上述步骤S3中，更优选的具体操作步骤为：将混合液A缓慢加入到混合液B中，加热并搅拌，加热温度为40～60℃，反应时间为4～6h，得到含普鲁士蓝纳米粒子的水溶液。
上述步骤S4中，更优选的具体操作步骤为：向含普鲁士蓝纳米粒子的水溶液加入丙酮20～60mL，用离心机离心，获得固体A。
上述步骤S6中，干燥以采用真空干燥为佳。
本发明的另一个目的是提供通过以上所述的方法制备得到的具有靶向性的普鲁士蓝纳米粒子。
本发明进一步提供了以上所述的靶向性普鲁士蓝纳米粒子在靶向光热治疗药物和/或光动力治疗药物中的应用。
进一步，所述药物的适应症为CD44高表达的癌细胞肿瘤。
进一步的，所述药物为液体制剂时，靶向性普鲁士蓝纳米粒子浓度为25～100μg/ml。
所述CD44高表达的癌细胞包括小鼠乳腺癌细胞、小鼠黑色素瘤细胞，实际应用时的光照时间为1～15min。
本发明的有益效果为：(1)通过本发明的方法制备得到的普鲁士蓝纳米粒子细胞毒性小，在红外及近红外区域有良好吸收，具有良好的光热转换效率；在红外或近红外光的照射下，产生单线态氧，具有良好的光敏作用，另外还具有良好的靶向性；(2)本发明用透明质酸对普鲁士蓝纳米粒子进行修饰，可增加普鲁士蓝纳米粒子的生物相容性，优化其在水中的分散性，增强普鲁士蓝纳米粒子的靶向性，这将进一步拓展普鲁士蓝纳米粒子在光热、光动力治疗领域的应用范围；(3)本方法制备普鲁士蓝纳米粒子的原料来源丰富，且本方法操作简单、方便，控制环节少，有利于普鲁士蓝纳米粒子的产业化推广；(4)本发明制备的普鲁士蓝纳米粒子可以靶向用于光热、光动力治疗，在癌症治疗领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的普鲁士蓝纳米粒的水溶液与纯水随光照时间的对比温度变化图。
图2为本发明的普鲁士蓝纳米粒靶向性进入不同细胞的电感耦合等离子体质谱仪(ICP)定量检测铁元素含量图。
图3为1,3-二苯基异苯并呋喃(DPBF)检测本发明的普鲁士蓝纳米粒在光照条件下活性氧产生图
具体实施方式
制备实施例1
预准备：称取0.378g透明质酸，加入20ml水，溶解完全后平均分成两份。
S1.称取0.658g K3[Fe(CN)6]加入其中一份上述溶解后的透明质酸水溶液，搅拌溶解，得混合液A；
S2.称取0.784g(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O加入另一份上述溶解好的透明质酸水溶液，搅拌溶解，得混合液B；
S3.将混合液B缓慢滴加到混合液A中，加热并搅拌，加热温度为60℃，反应5h，得到含普鲁士蓝纳米粒子的水溶液；
S4.在制备的蓝色溶液中加入40mL丙酮，采用离心机进行离心，得蓝色固体A；
S5.用蒸馏水将蓝色固体A进行洗涤，再离心，重复3～8次，得到蓝色固体B；
S6.采用真空干燥蓝色固体B，即得到本发明的靶向性普鲁士蓝纳米粒子。
制备实施例2
预准备：称取0.378g透明质酸，加入20ml水，溶解完全后平均分成两份。
S1.称取0.658g K3[Fe(CN)6]加入其中一份上述溶解后的透明质酸水溶液，搅拌溶解，得混合液A；
S2.称取0.556g FeSO4·7H2O加入另一份上述溶解好的透明质酸水溶液，搅拌溶解，得混合液B；
S3.将混合液B缓慢滴加到混合液A中，加热并搅拌，加热温度为60℃，反应5h，得到含普鲁士蓝纳米粒子的水溶液；
S4.在制备的蓝色溶液中加入40mL丙酮，采用离心机进行离心，得蓝色固体A；
S5.用蒸馏水将蓝色固体A进行洗涤，再离心，重复3～8次，得到蓝色固体B；
S6.采用真空干燥蓝色固体B，即得到本发明的靶向性普鲁士蓝纳米粒子。
制备实施例3
预准备：称取0.378g透明质酸，加入20ml水，溶解完全后平均分成两份。
S1.称取0.658g K3[Fe(CN)6]加入其中一份上述溶解后的透明质酸水溶液，搅拌溶解，得混合液A；
S2.称取0.398g FeCl2·4H2O加入另一份上述溶解好的透明质酸水溶液，搅拌溶解，得混合液B；
S3.将混合液B缓慢滴加到混合液A中，加热并搅拌，加热温度为60℃，反应5h，得到含普鲁士蓝纳米粒子的水溶液；
S4.在制备的蓝色溶液中加入40mL丙酮，采用离心机进行离心，得蓝色固体A；
S5.用蒸馏水将蓝色固体A进行洗涤，再离心，重复3～8次，得到蓝色固体B；
S6.采用真空干燥蓝色固体B，即得到本发明的靶向性普鲁士蓝纳米粒子。
制备实施例4
预准备：称取1.512g透明质酸，加入20ml水，溶解完全后平均分成两份。
S1.称取0.658g K3[Fe(CN)6]加入其中一份上述溶解后的透明质酸水溶液，搅拌溶解，得混合液A；
S2.称取0.784g(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O加入另一份上述溶解好的透明质酸水溶液，搅拌溶解，得混合液B；
S3.将混合液B缓慢滴加到混合液A中，加热并搅拌，加热温度为60℃，反应5h，得到含普鲁士蓝纳米粒子的水溶液；
S4.在制备的蓝色溶液中加入40mL丙酮，采用离心机进行离心，得蓝色固体A；
S5.用蒸馏水将蓝色固体A进行洗涤，再离心，重复3～8次，得到蓝色固体B；
S6.采用真空干燥蓝色固体B，即得到本发明的靶向性普鲁士蓝纳米粒子。
制备实施例5
预准备：称取1.512g透明质酸，加入20ml水，溶解完全后平均分成两份。
S1.称取0.658g K3[Fe(CN)6]加入其中一份上述溶解后的透明质酸水溶液，搅拌溶解，得混合液A；
S2.称取0.556g FeSO4·7H2O加入另一份上述溶解好的透明质酸水溶液，搅拌溶解，得混合液B；
S3.将混合液B缓慢滴加到混合液A中，加热并搅拌，加热温度为60℃，反应5h，得到含普鲁士蓝纳米粒子的水溶液；
S4.在制备的蓝色溶液中加入40mL丙酮，采用离心机进行离心，得蓝色固体A；
S5.用蒸馏水将蓝色固体A进行洗涤，再离心，重复3～8次，得到蓝色固体B；
S6.采用真空干燥蓝色固体B，即得到本发明的靶向性普鲁士蓝纳米粒子。
制备实施例6
预准备：称取1.512g透明质酸，加入20ml水，溶解完全后平均分成两份。
S1.称取0.658g K3[Fe(CN)6]加入其中一份上述溶解后的透明质酸水溶液，搅拌溶解，得混合液A；
S2.称取0.556g FeCl2·4H2O加入另一份上述溶解好的透明质酸水溶液，搅拌溶解，得混合液B；
S3.将混合液B缓慢滴加到混合液A中，加热并搅拌，加热温度为60℃，反应5h，得到含普鲁士蓝纳米粒子的水溶液；
S4.在制备的蓝色溶液中加入40mL丙酮，采用离心机进行离心，得蓝色固体A；
S5.用蒸馏水将蓝色固体A进行洗涤，再离心，重复3～8次，得到蓝色固体B；
S6.采用真空干燥蓝色固体B，即得到本发明的靶向性普鲁士蓝纳米粒子。
上述制备实施例1～6制备的产物都能良好分散于水溶液中，且能稳定存在。
应用实施例1
将上述实施例1～3制备所得的普鲁士蓝纳米粒配置成不同浓度水溶液，用808nm激光(1W/cm-2)照射，用红外热像仪记录溶液的温度随光照时间的变化。记录结果见图1。
由图1看出，随着光照时间的增加，当浓度为100μg/ml时，普鲁士蓝纳米粒溶液的温度显著升高，并在10分钟内温度升高了38.3℃，而纯水在相同光照条件下仅升高不到1℃，且普鲁士蓝纳米粒的光热效果呈现浓度依赖性。证实本发明的普鲁士蓝纳米粒应用于光热治疗具有良好的光热效果。
应用实施例2
将上述实施例1～3制备所得的普鲁士蓝纳米粒配置成浓度为100μg/ml的水溶液，在不同时间段加入到贴壁状态良好的CD44高表达的小鼠乳腺癌细胞(4T1)、小鼠黑色素瘤细胞(B16)和CD44低表达的小鼠成纤维正常细胞(L929)细胞中，孵育培养不同时间，然后收集细胞，并采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP)对其细胞内铁元素含量进行分析，分析结果见图2。
由图2可以看出，透明质酸修饰过的普鲁士蓝纳米粒对CD44高表达的癌细胞具有良好的靶向性，进入细胞内的量明显高于CD44低表达的L929正常细胞。证实本发明制备的普鲁士蓝纳米粒具有良好的靶向性。
应用实施例3
将上述实施例1～3制备所得的普鲁士蓝纳米粒配置成浓度为50μg/ml的水溶液，加入活性氧检测试剂DPBF，在近红外或者红外激光(808nm或者650nm)的照射下进行紫外测试，测试结果见图3。
由图3可以看出，随着光照时间的增加，DPBF在418nm处的特征吸收峰逐渐下降，这是由于DPBF在活性氧的条件下被活性氧氧化造成的，实验结果说明，合成的普鲁士蓝纳米粒具有光敏作用，在光的照射下具有光动力效应。

Claims (2)

1.一种靶向性普鲁士蓝纳米粒子在制备靶向光动力治疗药物中的应用，其特征在于：
所述靶向性普鲁士蓝纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：
S1.将六氰合铁酸钾和透明质酸水溶液混合均匀，透明质酸与铁离子的摩尔比为1: 4，铁离子的浓度为 0.2 mol/L；得混合液A，备用；
S2.将亚铁盐和透明质酸水溶液混合均匀，所述亚铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁和硫酸亚铁铵中的一种，透明质酸与亚铁离子的摩尔比为1: 4，亚铁离子的浓度为 0.2mol/L，得混合液B；
S3.将混合液B缓慢加入到混合液A中，加热并搅拌，加热温度为60℃，反应时间为5h，得到含普鲁士蓝纳米粒子的水溶液；
S4. 含普鲁士蓝纳米粒子的水溶液加入丙酮，离心，获得固体A；
S5. 将固体A用水洗，再离心，得到固体B；
S6. 干燥固体B，即得到靶向性普鲁士蓝纳米粒子；
透明质酸的分子量按照379计算；
所述药物的适应症为CD44高表达的小鼠乳腺癌细胞4T1、小鼠黑色素瘤细胞B16。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述药物为液体制剂时，靶向性普鲁士蓝纳米粒子浓度为25~100。
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