CN106063970B - 一种载金纳米笼的透明质酸微针阵列及其制备与应用 - Google Patents

一种载金纳米笼的透明质酸微针阵列及其制备与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种载金纳米笼的透明质酸微针阵列及其制备与应用，该微针阵列的制备方法，包括以下步骤：(1)PDMS微针阵列模板的制备；(2)含有金纳米笼的透明质酸水溶液的制备；(3)将PDMS微针阵列模板用氧等离子体处理，再将含有金纳米笼的透明质酸水溶液涂在PDMS微针阵列模板的表面；接着，将该PDMS微针阵列模板真空处理，干燥后再将PDMS微针阵列模板剥离，即得到载有金纳米笼的透明质酸微针阵列。本发明通过对制备方法中关键的工艺流程设置、各个工艺的具体参数设置等进行改进，克服了现有技术里可溶微针阵列制备过程中需要的离心、加热、有机溶剂等不利于载药的辅助手段，有助于可溶性微针阵列的大规模制备和应用。

Description

一种载金纳米笼的透明质酸微针阵列及其制备与应用
技术领域
本发明属于生物医用材料领域，更具体地，涉及一种微针阵列及其制备与应用，该微针阵列是载有金纳米笼的透明质酸，具有可溶性，可应用于抑制皮肤浅表肿瘤生长。
背景技术
微针是由硅、金属、聚合物制成的长度为25～2000μm、针尖呈锥形的三维阵列。微针是生物医药领域里的一种新型的微创给药工具，可以透过皮肤表皮和真皮层而增强皮肤给药物效果。微针以其高效、安全、无痛感等优势在经皮给药领域中得到了广泛的应用。
可溶性微针阵列是以可溶性、可降解高分子材料制备的微针阵列。在给药过程中，药物通过可溶性微针阵列中高分子材料的溶解或者降解而释放出来。可溶性微针阵列制备方法简单温和、安全性好、载药效率高，因而是一类非常有前景的给药方式。
可溶性微针阵列最常用的制备方法包括微模板法，即通过加热、离心、抽真空、紫外光照等外力手段将高分子溶液或熔体填充到制备好的微针阵列模板中进而形成微针阵列。微针阵列的制备材料不同，所选择的制备方法也有所不同。加热和紫外光照可能会破坏药物分子使其失效，而离心过程中损失的药物和高分子材料较多，抽真空对于溶剂的选择和高分子材料的溶解性要求很高。因此，亟需一种简单、温和、高效、可大规模制备的可溶性微针阵列制备方法。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于一种微针阵列及其制备与应用，其中通过对制备方法中关键的工艺流程设置、各个工艺的具体参数设置等进行改进，克服了现有技术里可溶微针阵列制备过程中需要的离心、加热、有机溶剂等不利于载药的辅助手段，有助于可溶性微针阵列的大规模制备和应用。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种载金纳米笼的透明质酸微针阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)PDMS微针阵列模板的制备：
将PDMS和固化剂按质量比20:1～5:1混合得到混合物，然后将该混合物倾倒在四棱锥金属微针阵列模板表面；接着，抽真空至-0.08MPa的真空度除去所述混合物中的气泡，然后在60～90℃下加热固化1～4h使PDMS固化；冷却后将固化的PDMS与所述四棱锥金属微针阵列模板分离，即得到PDMS微针阵列模板；
(2)含有金纳米笼的透明质酸水溶液的制备：
将金纳米笼、罗丹明B和透明质酸均匀分散到超纯水中得到含有金纳米笼的透明质酸水溶液，所述含有金纳米笼的透明质酸水溶液中所述金纳米笼的浓度为0～5mg/mL，所述罗丹明B的浓度为0.01mg/mL，所述透明质酸的浓度为100～1000mg/mL，所述透明质酸的数均分子量为3～100kDa；
(3)载有金纳米笼的透明质酸微针阵列的制备：
将所述步骤(1)得到的所述PDMS微针阵列模板用氧等离子体处理0～5min，然后，取10～100mg所述步骤(2)得到的所述含有金纳米笼的透明质酸水溶液涂在该PDMS微针阵列模板的表面；接着，将该PDMS微针阵列模板于15℃下在-0.01～-0.1MPa真空度的真空环境中放置10min后取出，然后再在15℃下干燥12h，接着将所述PDMS微针阵列模板剥离，即得到载有金纳米笼的透明质酸微针阵列。
作为本发明的进一步优选，所述步骤(1)中所述PDMS和所述固化剂的质量比为10:1，所述加热固化是在80℃下加热2h。
作为本发明的进一步优选，所述步骤(2)得到的所述含有金纳米笼的透明质酸水溶液中，所述金纳米笼的浓度为0～2mg/mL；优选的，所述金纳米笼的浓度为0～1mg/mL。
作为本发明的进一步优选，所述步骤(2)得到的所述含有金纳米笼的透明质酸水溶液中，所述透明质酸的浓度为100～600mg/mL，所述透明质酸的数均分子量为10kDa；优选的，所述透明质酸的浓度为200～600mg/mL。
作为本发明的进一步优选，所述步骤(3)中所述氧等离子体处理的时间为0～2min；优选的，所述氧等离子体处理的时间为0～1min。
作为本发明的进一步优选，所述步骤(3)中所述真空环境的真空度为-0.04～-0.1MPa；优选的，所述真空环境的真空度为-0.04～-0.08MPa。
作为本发明的进一步优选，所述步骤(1)中的所述四棱锥金属微针阵列模板的规格如下：任意一个四棱锥的高度为450μm，底部宽度为200μm；相邻两个四棱锥的尖端距离为500μm。
按照本发明的另一方面，提供了上述载金纳米笼的透明质酸微针阵列的制备方法制备得到的载有金纳米笼的透明质酸微针阵列，其特征在于，该载有金纳米笼的透明质酸微针阵列包括载金纳米笼的透明质酸层和纯透明质酸层，其中，所述载金纳米笼的透明质酸层位于所述微针阵列的微针尖端部分，所述纯透明质酸层位于所述微针阵列的微针底部部分。
按照本发明的又一方面，提供了上述载金纳米笼的透明质酸微针阵列的制备方法制备得到的载有金纳米笼的透明质酸微针阵列在抑制皮肤浅表肿瘤生长上的应用。
作为本发明的进一步优选，所述载有金纳米笼的透明质酸微针通过近红外光照射使小鼠皮肤温度升高20～60℃，从而杀伤所述小鼠皮肤浅表肿瘤细胞，抑制所述小鼠皮肤浅表肿瘤生长；所述近红外光的波长为700～1100nm。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，通过在常温下将可溶性透明质酸(HA)和金纳米笼(AuNCs)溶解在水中，将上述水溶液涂覆到微针阵列模板上后在抽真空形成的负压协助下，制备出结构规整的、载有金纳米笼的透明质酸微针阵列，利用微针阵列的良好透皮性和金纳米笼的光热效应可以用来抑制皮肤浅表肿瘤生长。该微针阵列包括载金纳米笼的透明质酸层和纯透明质酸层，金纳米笼在透明质酸层中均匀分散，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的可溶性微针阵列制备材料透明质酸是一种生物相容性好、生物可溶解、易溶于水、廉价易得的高分子材料，有利于微针阵列的大规模制备和生物应用。
(2)本发明提供的一种载有金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列,其制备方法及在抑制皮肤浅表肿瘤生长中的应用，针对可溶微针阵列制备条件苛刻、制备方法复杂的难题，借助于负压的协助用作，在常温下以透明质酸水溶液为前体溶液制备可溶性微针阵列。同时，本发明将具有近红外光热效应的金纳米笼载入透明质酸微针阵列尖端，制备出具有近红外光热效应的透明质酸可溶性微针阵列。
(3)本发明提供的一种载有金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列,其制备方法及在抑制皮肤浅表肿瘤生长中的应用，在常温和负压条件下，可以制备出结构规整的不同浓度、不同分子量的透明质酸可溶性微针阵列，方法简单易行，整个过程耗时短，可重复强，便于大规模制备。
(4)本发明提供的一种载有金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列,其制备方法及在抑制皮肤浅表肿瘤生长上的应用，不仅增加了可溶性微针阵列的机械强度，还使得可溶性微针阵列具有近红外光热治疗的效果。
(5)本发明提供的一种载有金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列,其制备方法及该微针阵列在抑制皮肤浅表肿瘤生长上的应用，在近红外光照下，对于小鼠浅表黑素瘤的生长抑制效果明显，适合于对浅表肿瘤的治疗。本发明中的可溶性微针阵列可广泛应用在抑制皮肤浅表肿瘤生长上。
本发明中的微针阵列制备方法，是将PDMS微针阵列模板的制备步骤、含有金纳米笼的透明质酸水溶液的制备步骤、以及载有金纳米笼的透明质酸微针阵列的制备步骤三者相互配合，最终得到载有金纳米笼的透明质酸微针阵列。在PDMS微针阵列模板的制备步骤中，PDMS和固化剂两者的配比，固化条件等均会对制备得到PDMS微针阵列模板的形貌造成影响；而在含有金纳米笼的透明质酸水溶液的制备步骤中，金纳米笼和透明质酸两者的配比，透明质酸的数均分子量等也会对制备得到的含有金纳米笼的透明质酸水溶液具有关键作用；而在载有金纳米笼的透明质酸微针阵列的制备步骤中，表面涂覆含有金纳米笼的透明质酸水溶液的PDMS微针阵列模板的处理方式与处理条件(如氧等离子体处理时间、真空度、干燥温度与时间等)会对制备得到的载有金纳米笼的透明质酸微针阵列的性质产生关键影响。本发明正是通过对PDMS微针阵列模板的制备步骤、含有金纳米笼的透明质酸水溶液的制备步骤、以及载有金纳米笼的透明质酸微针阵列的制备步骤具体的反应条件与步骤进行控制，确保最终得到的微针阵列结构规整，并具有一定的金纳米笼负载量。
综上，本发明通过改进微针阵列的制备工艺(包括各种工艺的具体参数)，克服了现有可溶微针阵列制备过程中需要的离心、加热、有机溶剂等不利于载药的辅助手段，有助于可溶性微针阵列的大规模制备和应用。
附图说明
图1中(a)是本发明制备载有金纳米笼的透明质酸微针阵列的方法的制备示意图，(b)是制备得到的载有金纳米笼的透明质酸微针阵列的光学显微镜图，(c)是制备得到的载有金纳米笼的透明质酸微针阵列的电子显微镜图；
图2a是不同金纳米笼含量的可溶性微针阵列光学显微镜图；
图2b是不同金纳米笼含量的可溶性微针阵列的压力-位移曲线图；
图2c是尺寸为50nm的金纳米笼的透射电子显微镜图(左图)以及金纳米笼的近红外光热效应示意图(右图)；
图3是载有金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列联合近红外光对黑素瘤的治疗效果图；图3(a)是实验终点各组肿瘤重量，微针阵列加光照组肿瘤重量较阴性对照组显著减小；图3(b)是实验终点各组肿瘤图，微针阵列加光照组肿瘤较阴性对照组显著变小；图3(a)纵坐标为肿瘤重量，横坐标自左向右分别为阴性对照组、微针组、光照组、以及微针+光照组；图3(b)自上而下分别为阴性对照组、微针组、光照组、以及微针+光照组。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明所述的载金纳米笼透明质酸可溶性微针阵列的制备方法包括微针阵列模板的制备、透明质酸水溶液的配制、金纳米笼在透明质酸水溶液中的分散、常温负压法使透明质酸填充到微针阵列模板、挥发溶剂得到微针阵列并使其从模板上剥离。
本发明提供的一种载金纳米笼透明质酸可溶性微针阵列，结构规整，机械强度大；载金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列具有显著的近红外光热效应，能够有效抑制小鼠浅表黑素瘤的生长。
如图1(a)所示，本发明中载金纳米笼透明质酸可溶性微针阵列，其制备方法包括以下步骤：
(1)PDMS微针阵列模板的制备：将PDMS(即，聚二甲基硅氧烷)和固化剂(如SYLGARD184)按质量比20:1～5:1置于塑料培养皿中充分搅拌混合，优选10:1，之后倾倒在长度为450μm(该长度即为微针的长度，对应的是四棱锥的高度)、底部宽度为200μm(任意一个四棱锥为正四棱锥，底部宽度即底面边长)、尖端距离为500μm的四棱锥金属微针阵列模板表面；随后在-0.08MPa下抽真空除去混合体中的气泡，60～90℃下加热固化1～4h；优选80℃加热固化2h，冷却后剥离，即得到所需要的PDMS微针阵列模板；
(2)含有金纳米笼的透明质酸水溶液的制备：将金纳米笼、罗丹明B和透明质酸均匀分散到超纯水中，得到制备可溶性微针阵列的前体溶液。该前体溶液中含有金纳米笼0～5mg/mL、罗丹明B 0.01mg/mL、透明质酸100～1000mg/mL，透明质酸数均分子量3～100kDa；金纳米笼浓度优选0～2mg/mL，更优选为0～1mg/mL，透明质酸浓度优选100～600mg/mL，更优选为200～500mg/mL，透明质酸分子量优选10kDa；
(3)载有金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列的制备：将(1)所得到的PDMS微针阵列模板用氧等离子体处理0～5min，优选为0～1min，取10～100mg(2)中所得的可溶性微针阵列的前体溶液，涂于处理后的PDMS微针阵列模板表面；在15℃下抽真空10min后取出，真空度为-0.01～-0.1MPa，优选为-0.04～-0.08MPa，15℃下干燥12h后从PDMS微针模板上剥离，即得到载有金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列。
按照该方法能够在常温和负压条件下快速制备所述可溶性微针阵列，适用于大规模制备和生物医药应用，该微针阵列结构规整，有显著地近红外光热效应，机械强度足以透过皮肤，在近红外光(波长为700～1100nm)照射下可以为皮肤浅表肿瘤提供治疗；例如，将载有金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列溶解于200μL磷酸盐缓冲溶液中(溶解需要的时间不超过1min)，用功率为0.5～5W的808nm近红外光照射可使溶液温度升高20～60℃，更优选地，用功率为0.5～2.5W的808nm近红外光照射可使溶液温度升高20～40℃。
本发明提供的可溶性微针阵列应用于各种生物医疗中的治疗、免疫、美容等领域，如用本发明提供用于治疗黑素瘤的载有金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列具有显著的近红外光热效应，能够有效抑制小鼠浅表黑素瘤的生长；也可以结合化疗和光热治疗，提高肿瘤治疗效果。
以下为具体实施例：
实施例1
一种载金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列，按照如下方法制备：
(1)PDMS微针阵列模板的制备：将PDMS和其固化剂按质量比10:1置于塑料培养皿中充分搅拌混合，之后倾倒在长度为450μm、底部宽度为200μm、尖端距离为500μm的四棱锥金属微针阵列模板表面；随后在-0.08MPa下抽真空除去混合体中的气泡，80℃加热固化2h，冷却后剥离，即得到所需要的PDMS微针阵列模板；
(2)含有金纳米笼的透明质酸水溶液的制备：将金纳米笼、罗丹明B和透明质酸均匀分散到超纯水中，得到制备可溶微针阵列的前体溶液。该前体溶液中含有金纳米笼0mg/mL、罗丹明B 0.01mg/mL、透明质酸300mg/mL；透明质酸分子量为10kDa；
(3)载有金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列的制备：将(1)所得到的PDMS微针阵列模板用氧等离子体处理30s，取10～100mg(2)中所得的可溶性微针阵列的前体溶液，涂于处理后的PDMS微针阵列模板表面；在15℃下抽真空10min后取出，真空度为-0.05MPa，15℃下干燥12h后从PDMS微针阵列模板上剥离，即得到透明质酸可溶性微针阵列。
实施例2
一种载金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列，按照如下方法制备：
(1)PDMS微针阵列模板的制备：将PDMS和其固化剂按质量比10:1置于塑料培养皿中充分搅拌混合，之后倾倒在长度为450μm、底部宽度为200μm、尖端距离为500μm的四棱锥金属微针阵列模板表面；随后在-0.08MPa下抽真空除去混合体中的气泡，80℃加热固化2h，冷却后剥离，即得到所需要的PDMS微针阵列模板；
(2)含有金纳米笼的透明质酸水溶液的制备：将金纳米笼、罗丹明B和透明质酸均匀分散到超纯水中，得到制备可溶微针阵列的前体溶液。该前体溶液中含有含有金纳米笼0.35mg/mL、罗丹明B 0.01mg/mL、透明质酸300mg/mL；透明质酸分子量为10kDa；
(3)载有金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列的制备：将(1)所得到的PDMS微针阵列模板用氧等离子体处理30s，取10～100mg(2)中所得的可溶性微针阵列的前体溶液，涂于处理后的PDMS微针阵列模板表面；在15℃下抽真空10min后取出，真空度为-0.05MPa，15℃下干燥12h后从PDMS微针阵列模板上剥离，即得到载金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列。
实施例3
一种载金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列，按照如下方法制备：
(1)PDMS微针阵列模板的制备：将PDMS和其固化剂按质量比10:1置于塑料培养皿中充分搅拌混合，之后倾倒在长度为450μm、底部宽度为200μm、尖端距离为500μm的四棱锥金属微针阵列模板表面；随后在-0.08MPa下抽真空除去混合体中的气泡，80℃加热固化2h，冷却后剥离，即得到所需要的PDMS微针阵列模板；
(2)含有金纳米笼的透明质酸水溶液的制备：将金纳米笼、罗丹明B和透明质酸均匀分散到超纯水中，得到制备可溶微针阵列的前体溶液。该前体溶液中含有金纳米笼0.7mg/mL、罗丹明B 0.01mg/mL、透明质酸300mg/mL；透明质酸分子量为10kDa；
(3)载有金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列的制备：将(1)所得到的PDMS微针阵列模板用氧等离子体处理30s，取10～100mg(2)中所得的可溶性微针阵列的前体溶液，涂于处理后的PDMS微针阵列模板表面；在15℃下抽真空10min后取出，真空度为-0.05MPa，15℃下干燥12h后从PDMS微针阵列模板上剥离，即得到载金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列。
实施例4
一种载金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列，按照如下方法制备：
(1)PDMS微针阵列模板的制备：将PDMS和其固化剂按质量比10:1置于塑料培养皿中充分搅拌混合，之后倾倒在长度为450μm、底部宽度为200μm、尖端距离为500μm的四棱锥金属微针阵列模板表面；随后在-0.08MPa下抽真空除去混合体中的气泡，80℃加热固化2h，冷却后剥离，即得到所需要的PDMS微针阵列模板；
(2)含有金纳米笼的透明质酸水溶液的制备：将金纳米笼、罗丹明B和透明质酸均匀分散到超纯水中，得到制备可溶微针阵列的前体溶液。该前体溶液中含有金纳米笼1.5mg/mL、罗丹明B 0.01mg/mL、透明质酸300mg/mL；透明质酸分子量为10kDa；
(3)载有金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列的制备：将(1)所得到的PDMS微针阵列模板用氧等离子体处理30s，取10～100mg(2)中所得的可溶性微针阵列的前体溶液，涂于处理后的PDMS微针阵列模板表面；在15℃下抽真空10min后取出，真空度为-0.05MPa，15℃下干燥12h后从PDMS微针阵列模板上剥离，即得到载金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列。
实施例5
一种载金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列，按照如下方法制备：
(1)PDMS微针阵列模板的制备：将PDMS和其固化剂按质量比10:1置于塑料培养皿中充分搅拌混合，之后倾倒在长度为450μm、底部宽度为200μm、尖端距离为500μm的四棱锥金属微针阵列模板表面；随后在-0.08MPa下抽真空除去混合体中的气泡，80℃加热固化2h，冷却后剥离，即得到所需要的PDMS微针阵列模板；
(2)含有金纳米笼的透明质酸水溶液的制备：将金纳米笼、罗丹明B和透明质酸均匀分散到超纯水中，得到制备可溶微针阵列的前体溶液。该前体溶液中含有金纳米笼0mg/mL、罗丹明B 0.01mg/mL、透明质酸300mg/mL；透明质酸分子量为4kDa；
(3)载有金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列的制备：将(1)所得到的PDMS微针阵列模板用氧等离子体处理30s，取10～100mg(2)中所得的可溶性微针阵列的前体溶液，涂于处理后的PDMS微针阵列模板表面；在15℃下抽真空10min后取出，真空度为-0.05MPa，15℃下干燥12h后从PDMS微针阵列模板上剥离，即得到透明质酸可溶性微针阵列。
实施例6
一种载金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列，按照如下方法制备：
(1)PDMS微针阵列模板的制备：将PDMS和其固化剂按质量比10:1置于塑料培养皿中充分搅拌混合，之后倾倒在长度为450μm、底部宽度为200μm、尖端距离为500μm的四棱锥金属微针阵列模板表面；随后在-0.08MPa下抽真空除去混合体中的气泡，80℃加热固化2h，冷却后剥离，即得到所需要的PDMS微针阵列模板；
(2)含有金纳米笼的透明质酸水溶液的制备：将金纳米笼、罗丹明B和透明质酸均匀分散到超纯水中，得到制备可溶微针阵列的前体溶液。该前体溶液中含有金纳米笼0.5mg/mL罗丹明B 0.01mg/mL，透明质酸300mg/mL；透明质酸分子量为4kDa；
(3)载有金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列的制备：将(1)所得到的PDMS微针阵列模板用氧等离子体处理30s，取10～100mg(2)中所得的可溶性微针阵列的前体溶液，涂于处理后的PDMS微针阵列模板表面；在15℃下抽真空10min后取出，真空度为-0.05MPa，15℃下干燥12h后从PDMS微针阵列模板上剥离，即得到载金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列。
实施例7
一种载金纳米笼的透明质酸可溶微针阵列，按照如下方法制备：
(1)PDMS微针阵列模板的制备：将PDMS和其固化剂按质量比10:1置于塑料培养皿中充分搅拌混合，之后倾倒在长度为450μm、底部宽度为200μm、尖端距离为500μm的四棱锥金属微针阵列模板表面；随后在-0.08MPa下抽真空除去混合体中的气泡，80℃加热固化2h，冷却后剥离，即得到所需要的PDMS微针阵列模板；
(2)含有金纳米笼的透明质酸水溶液的制备：将金纳米笼、罗丹明B和透明质酸均匀分散到超纯水中，得到制备可溶微针阵列的前体溶液。该前体溶液中含有金纳米笼1mg/mL、罗丹明B 0.01mg/mL、透明质酸300mg/mL；透明质酸分子量为4kDa；
(3)载有金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列的制备：将(1)所得到的PDMS微针阵列模板用氧等离子体处理30s，取10～100mg(2)中所得的可溶性微针阵列的前体溶液，涂于处理后的PDMS微针阵列模板表面；在15℃下抽真空10min后取出，真空度为-0.05MPa，15℃下干燥12h后从PDMS微针阵列模板上剥离，即得到载金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列。
实施例8
一种载金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列，按照如下方法制备：
(1)PDMS微针阵列模板的制备：将PDMS和其固化剂按质量比10:1置于塑料培养皿中充分搅拌混合，之后倾倒在长度为450μm、底部宽度为200μm、尖端距离为500μm的四棱锥金属微针阵列模板表面；随后在-0.08MPa下抽真空除去混合体中的气泡，80℃加热固化2h，冷却后剥离，即得到所需要的PDMS微针阵列模板；
(2)含有金纳米笼的透明质酸水溶液的制备：将金纳米笼、罗丹明B和透明质酸均匀分散到超纯水中，得到制备可溶微针阵列的前体溶液。该前体溶液中含有金纳米笼2mg/mL、罗丹明B 0.01mg/mL、透明质酸300mg/mL；透明质酸分子量为4kDa；
(3)载有金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列的制备：将(1)所得到的PDMS微针阵列模板用氧等离子体处理30s，取10～100mg(2)中所得的可溶性微针阵列的前体溶液，涂于处理后的PDMS微针阵列模板表面；在15℃下抽真空10min后取出，真空度为-0.05MPa，15℃下干燥12h后从PDMS微针阵列模板上剥离，即得到载金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列。
实施例9
上述实施例所制得的载有金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列为规整的四棱锥阵列结构，长度约为450μm，底部宽度约为200μm，尖端距离约为500μm，金纳米笼在透明质酸中均匀分布，微针阵列有足够的机械强度和显著的近红外光热效应。
以从实施例1到实施例4为例，制备得到的载有金纳米笼的300mg/mL的透明质酸可溶性微针阵列为规整的四棱锥阵列结构，长度约为450μm，底部宽度约为200μm，尖端距离约为500μm(图2a)，随着金纳米笼加入量的增加，微针阵列机械强度增加；金纳米笼加入量进一步增加到0.7mg/mL以上时，微针阵列机械强度有所降低(图2b)。
以实施例2为例，金纳米笼加入量为0.35mg/mL，分子量为10kDa的透明质酸浓度为300mg/mL，得到的载金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列对黑素瘤模型的小鼠进行近红外光热治疗。在实验的第1、7天将微针阵列在种有黑素瘤细胞的小鼠右背部肿瘤处垂直皮肤按压，使微针阵列垂直扎入皮肤内，保持压力按压5分钟，取出微针，30分钟后，用808nm近红外光以1W/cm2照射肿瘤处1分钟；在第4、10天再次用808nm近红外光以1W/cm2照射肿瘤处1分钟；在实验的第1、4、7、10、13天称量小鼠体重并用游标卡尺测量小鼠肿瘤大小，根据公式计算小鼠肿瘤体积(V＝L x W2/2)；第13天，处死小鼠，取出小鼠皮下黑素瘤，称量肿瘤重量。瘤重和瘤体积对比结果可以看出，载有金纳米笼的透明质酸可溶性微针阵列在近红外光照射下能显著抑制小鼠皮下黑素瘤的生长(图3)。
本发明中，金纳米笼分布在微针尖端的基体材料透明质酸中，本发明中的载金纳米笼透明质酸可溶性微针阵列的制备方法包括微针阵列模板的制备、透明质酸水溶液的配制、金纳米笼在透明质酸水溶液中的分散、真空法使透明质酸填充到微针阵列模板中，挥发溶剂得到微针阵列并使其从模板上剥离。本发明制备方法简单、条件温和、快速，可重复性强，便于大规模制备；得到的载金纳米笼透明质酸可溶性微针阵列结构规整，在近红外(NIR)光照下有强烈的光热效应，能显著抑制小鼠皮下黑素瘤的生长，适用于透皮给药生物治疗。
本发明中的金纳米笼是尺寸在40～60nm金纳米粒子(尤其是尺寸为50nm的金纳米粒子)，可在近红外激光照射下产生热量使局部温度升高，从而发挥光热效应(例如，杀伤肿瘤细胞等)。金纳米笼也可自行制备得到，制备方法可以包括以下步骤：
(1)利用硫化介导的多元醇法制备银纳米立方，其具体步骤如下：5mL乙二醇加入到100mL圆底烧瓶中，150℃磁力搅拌，注入0.06mL浓度为3mM的NaHS的乙二醇溶液。2min后加入0.5mL浓度为3mM的盐酸溶液和浓度为20mg/mL的PVP的乙二醇溶液。再过2min后加入0.4mL浓度为282mM的CF3COOAg的乙二醇溶液。以后保持溶液温度为150℃反应1h。得到的银立方溶液分别用丙酮、乙醇和超纯水各洗一遍。
(2)上述银纳米立方通过电流置换反应制备金纳米笼，具体步骤如下：将5mL银纳米立方水溶液加入45mL浓度为1.5mg/mL的PVP水溶液中，90℃磁力搅拌下以0.75mL/min的速度注入浓度为1mM的HAuCl4水溶液。检测反应液的紫外可见吸收光谱，待吸收峰波长为800nm时停止加入HAuCl4水溶液并继续搅拌反应10min。离心除去上清液，沉淀用饱和氯化钠溶液分散除去氯化银，再次离心并用超纯水分散得到金纳米笼溶液。
本发明中真空度可指一个标准大气压环境下相应的真空度。本发明中的固化剂除了SYLGARD 184外，还可以采用其他种类的PDMS固化剂。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种载金纳米笼的透明质酸微针阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)PDMS微针阵列模板的制备：
将PDMS和固化剂按质量比20:1～5:1混合得到混合物，然后将该混合物倾倒在四棱锥金属微针阵列模板表面；接着，抽真空至-0.08MPa的真空度除去所述混合物中的气泡，然后在60～90℃下加热固化1～4h使PDMS固化；冷却后将固化的PDMS与所述四棱锥金属微针阵列模板分离，即得到PDMS微针阵列模板；
(2)含有金纳米笼的透明质酸水溶液的制备：
将金纳米笼、罗丹明B和透明质酸均匀分散到超纯水中得到含有金纳米笼的透明质酸水溶液，所述含有金纳米笼的透明质酸水溶液中所述金纳米笼的浓度为0～5mg/mL，所述罗丹明B的浓度为0.01mg/mL，所述透明质酸的浓度为100～1000mg/mL，所述透明质酸的数均分子量为3～100kDa；
(3)载有金纳米笼的透明质酸微针阵列的制备：
将所述步骤(1)得到的所述PDMS微针阵列模板用氧等离子体处理0～5min，然后，取10～100mg所述步骤(2)得到的所述含有金纳米笼的透明质酸水溶液涂在该PDMS微针阵列模板的表面；接着，将该PDMS微针阵列模板于15℃下在-0.01～-0.1MPa真空度的真空环境中放置10min后取出，然后再在15℃下干燥12h，接着将所述PDMS微针阵列模板剥离，即得到载有金纳米笼的透明质酸微针阵列。
2.如权利要求1所述载金纳米笼的透明质酸微针阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中所述PDMS和所述固化剂的质量比为10:1，所述加热固化是在80℃下加热2h。
3.如权利要求1所述载金纳米笼的透明质酸微针阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)得到的所述含有金纳米笼的透明质酸水溶液中，所述金纳米笼的浓度为0～2mg/mL；
所述透明质酸的浓度为100～600mg/mL，所述透明质酸的数均分子量为10kDa。
4.如权利要求3所述载金纳米笼的透明质酸微针阵列的制备方法，其特征在于，所述金纳米笼的浓度为0～1mg/mL，所述透明质酸的浓度为200～600mg/mL。
5.如权利要求1所述载金纳米笼的透明质酸微针阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中所述氧等离子体处理的时间为0～2min。
6.如权利要求5所述载金纳米笼的透明质酸微针阵列的制备方法，其特征在于，所述氧等离子体处理的时间为0～1min。
7.如权利要求1所述载金纳米笼的透明质酸微针阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中所述真空环境的真空度为-0.04～-0.1MPa。
8.如权利要求7所述载金纳米笼的透明质酸微针阵列的制备方法，其特征在于，所述真空环境的真空度为-0.04～-0.08MPa。
9.如权利要求1所述载金纳米笼的透明质酸微针阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的所述四棱锥金属微针阵列模板的规格如下：任意一个四棱锥的高度为450μm，底部宽度为200μm；相邻两个四棱锥的尖端距离为500μm。
10.利用如权利要求1-9任意一项所述载金纳米笼的透明质酸微针阵列的制备方法制备得到的载有金纳米笼的透明质酸微针阵列，其特征在于，该载有金纳米笼的透明质酸微针阵列包括载金纳米笼的透明质酸层和纯透明质酸层，其中，所述载金纳米笼的透明质酸层位于所述微针阵列的微针尖端部分，所述纯透明质酸层位于所述微针阵列的微针底部部分。
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