CN106177951B - 一种光热转换纳米材料负载青蒿素类药物的复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents
一种光热转换纳米材料负载青蒿素类药物的复合材料及其制备方法与应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种光热转换纳米材料负载青蒿素类药物的复合材料及其制备方法与应用。它包括光热转换纳米材料负载的青蒿素类药物后形成的复合物。其制备方法，包括如下步骤：将所述光热转换纳米材料的水溶液和青蒿素类药物溶液混合后结合，使所述光热转换纳米材料负载上所述青蒿素类药物，即得到所述复合材料。本发明运用含有金属离子的光热转换纳米材料与青蒿素类药物的复合使部分降解的光热转换材料中游离的金属离子促进青蒿素类药物过氧桥键的断裂，协同青蒿素类药物发挥化学治疗的作用，可以使得抑制肿瘤生长的效果显著增强。
Description
技术领域
本发明涉及一种光热转换纳米材料负载青蒿素类药物的复合材料及其制备方法与应用，属于新型纳米材料领域。
背景技术
光热转换的纳米材料是一种能吸收某种光尤其是近红外光，通过等离子体共振或者能量跃迁带产生的热，从而在局部导致高温，最终杀死肿瘤细胞的功能材料，很多生物材料学者致力于合成这种材料，将它应用于光热治疗等。光热转换材料在生物医学上具有很大的应用潜能。
青蒿素(ART)是从黄花蒿中提取的有效成分，为目前最有效的抗疟疾药物之一。近年来，青蒿素及其衍生物的抗肿瘤作用也得到了科学家的证实，其主要衍生物有双氢青蒿素、蒿甲醚、蒿乙醚、青蒿琥酯等。青蒿素类药物主要是通过过氧桥键的断裂产生氧自由基来抑制肿瘤细胞的生长。
发明内容
本发明的目的是提供一种光热转换纳米材料负载青蒿素类药物的复合材料及其制备方法与应用，本发明复合材料能显著增强抑制肿瘤细胞生长的效果。
本发明提供的复合材料，它包括光热转换纳米材料负载的青蒿素类药物后形成的复合物。
上述的复合材料中，所述光热转换纳米材料为含有金属离子的纳米材料；
所述青蒿素类药物为青蒿素、双氢青蒿素、蒿甲醚、蒿乙醚和青蒿琥酯中的至少一种。
上述的复合材料中，所述青蒿素类药物与所述光热转换纳米材料的摩尔质量比可为0.0010～0.0220：1，具体可为0.00354：1、0.0010～0.00354：1、0.00354～0.0220：1、0.0020～0.0120：1或0.0015～0.0200：1。
上述的复合材料中，所述含有金属离子的纳米材料的粒径为10nm～999nm，具体可为10nm、100nm、10nm～100nm或10nm～500nm；
所述含有金属离子的纳米材料中的金属离子选自Fe3+、Fe2+、Co3+、Ni3+、Mn3+、Mn4+和Cu2+中的至少一种；
所述含有金属离子的纳米材料中的金属离子的摩尔分数为0～100％，但不包括0和100％。
本发明中，所述含有金属离子的光热转换纳米材料可通过常规方法制备得到，如：固相法、液相法或气相法等。
上述的复合材料中，所述含有金属离子的纳米材料为所述金属离子的氧化物、氢氧化物、硫化物以及络合物中的至少一种；
所述复合材料还包括负载材料，所述负载材料负载所述光热转换纳米材料和所述青蒿素类药物；所述负载材料与所述光热转换纳米材料的摩尔比可为0.1～1.0：1，具体可为0.5：1、0.1～0.5：1、0.5～1.0：1或0.2～0.8：1；
所述负载材料具体包括多孔UCNP、介孔UCNP、多孔硅和介孔硅中的至少一种。
本发明中，所述光热转换纳米材料为具体可为Mn3O4纳米颗粒、Fe3O4纳米颗粒和铁卟啉中的至少一种。
本发明还提供了上述的复合材料的制备方法，包括如下步骤：将所述光热转换纳米材料的水溶液和青蒿素类药物溶液混合后结合，使所述光热转换纳米材料负载上所述青蒿素类药物，即得到所述复合材料。
上述的制备方法中，所述结合的形式为包覆、静电吸附、多孔吸附和中空负载中的至少一种；
所述方法中，还包括加入所述负载材料混合的步骤。
上述的制备方法中，所述青蒿素类药物溶液为所述青蒿素类药物溶于乙醇的溶液；
所述光热转换纳米材料的水溶液的浓度为1～15mmol·mL-1，具体可为10mmol·mL-1、1～10mmol·mL-1、10～15mmol·mL-1或5～12mmol·mL-1；
所述青蒿素类药物溶液的浓度为0～0.05mmol·mL-1，具体可为0.0354mmol·mL-1、0～0.0354mmol·mL-1、0.0354～0.05mmol·mL-1或0.01～0.04mmol·mL-1；
所述负载材料的水溶液的浓度为1～10mg·mL-1，具体可为5mg·mL-1、1～5mg·mL-1、5～10mg·mL-1或2～8mg·mL-1。
本发明进一步提供了所述的复合材料在制备抑制肿瘤的药物中的应用。
上述的应用中，所述肿瘤包括结肠肿瘤、肝部肿瘤和肺部肿瘤中的至少一种。
使用本发明复合材料治疗肿瘤时，为了降解部分所述光热转换纳米材料，需要还原性物质的参与，使部分降解的所述光热转换材料中游离的金属离子促进青蒿素类药物过氧桥键的断裂，协同青蒿素发挥化学治疗的作用使最终的抑制肿瘤细胞生长效果大大增强；
其中还原性物质为可与所述光热转换纳米材料反应的离子或化合物，具体可为：氢离子、谷胱甘肽和抗坏血酸中的至少一种；本发明复合材料在体内使用时，体内都含有上述原性物质；如果离体使用，则需要加入上述原性物质。
本发明具有以下优点：
本发明运用含有金属离子的光热转换纳米材料与青蒿素类药物的复合能实现抑制肿瘤生长的显著增强的效果。与现有技术相比，本发明所提供的光热转换纳米复合材料为新型光热转换纳米材料，使部分降解的光热转换材料中游离的金属离子促进青蒿素类药物过氧桥键的断裂，协同青蒿素类药物发挥化学治疗的作用，可以使得抑制肿瘤生长的效果显著增强。
附图说明
图1为实施例1中的Mn3O4纳米颗粒溶液的TEM图。
图2为本发明实施例1中的Mn3O4纳米颗粒溶液的光热温度变化图。
图3为本发明实施例1中的ART、Mn3O4和Mn3O4-ART的细胞毒性实验图(MTT)。
图4为本发明实施例2中的Fe3O4纳米颗粒溶液的TEM图。
图5为本发明实施例2中的Fe3O4纳米颗粒溶液的光热温度变化图。
图6为本发明实施例2中的ART、Fe3O4和Fe3O4-ART的细胞毒性实验图(MTT)。
图7为本发明实施例3中同时负载铁卟啉和青蒿素的纳米颗粒的透射电镜图(TEM)。
图8为本发明实施例3中负载铁卟啉的多孔纳米颗粒溶液的光热温度变化。
图9为本发明实施例3中的仅负载铁卟啉、仅负载青蒿素(ART)和同时负载铁卟啉与青蒿素的纳米颗粒的细胞毒性实验图(MTT)。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中所用的Mn3O4纳米颗粒是按照如下方法制备得到：
1)在敞开体系中将1mmol的Mn(CH3COO)2、2mmol的油酸(OA)和10mmol的油胺(OM)溶解于15mL的二甲苯溶液中，搅拌并缓慢加热至90℃，然后在剧烈搅拌下加入1mL去离子水，使溶液在90℃陈化3h。反应结束后，自然冷却至室温，用适量的乙醇进行沉淀，离心洗涤，去除上清液得到固体产物；向固体中加入适量环己烷溶液后超声分散，再加入适量乙醇后，再离心分离，去掉上清液；重复以上步骤，继续用环己烷和乙醇洗涤几次后，即可得到油溶性Mn3O4纳米颗粒。
2)将油溶性Mn3O4纳米颗粒溶液与NOBF4以质量比1:1混合超声处理，处理的温度为20℃，时间为5min，洗去表面的油溶性配体，然后分别用CH2Cl2和无水乙醇洗涤两遍，得到Mn3O4纳米颗粒(纳米颗粒，直径为10-20nm)，其中，Mn3O4纳米颗粒中Mn2+和Mn3+的质量分数为72.05％。
下述实施例中所用的Fe3O4纳米颗粒是按照如下方法制备得到：
准确称量3.3g的FeCl3·6(H2O),1.5g的柠檬酸钠，6.0g CH3COONa3(H2O)，溶解于100mL的乙二醇并通过搅拌至溶液黄色澄清液体，然后将其转入高温高压反应釜中，加热至200℃，时间为10h。冷却至室温后，将黑色的沉淀物分别用去离子水和乙醇洗涤三次后,即得到Fe3O4纳米颗粒。将制备好的Fe3O4纳米颗粒分散于去离子水中，其中，Fe3O4纳米颗粒中的Fe2+和Fe3+的质量分数是72.36％。
实施例1、Mn3O4纳米颗粒负载青蒿素(ART)的复合材料
首先，记录10mmol·mL-1的Mn3O4纳米颗粒溶液的透射电镜图(TEM)，并测量其在808nm激光照射下5分钟的升温情况。将1mL 10mmol·mL-1的Mn3O4纳米颗粒水溶液用PEG修饰后与1mL 0.0354mmol·mL-1的青蒿素(ART)的乙醇溶液搅拌混合30min，静电吸附结合，用去离子水离心洗涤，即得到Mn3O4纳米颗粒负载青蒿素(ART)的复合材料(简称Mn3O4-ART复合材料)，记录混合液的透射电镜图(TEM)。分别将Mn3O4、青蒿素(ART)和Mn3O4负载青蒿素的复合材料(Mn3O4-ART)做MTT测试。
图1为Mn3O4纳米颗粒的TEM图，从图1可得知：Mn3O4纳米颗粒的尺寸约为10nm；图2为Mn3O4纳米颗粒溶液的光热温度变化，从图2中可得知：Mn3O4纳米颗粒溶液在808nm激光下照射5分钟后可升高约31.1℃。图3为Mn3O4、ART和Mn3O4-ART的细胞毒性实验图(MTT)，从图3可知三种纳米材料对于癌细胞都有抑制生长的作用，而本发明Mn3O4-ART复合材料的抑制效果最为明显。
实施例2、Fe3O4纳米颗粒负载青蒿素(ART)的复合材料
首先，记录10mmol·mL-1的Fe3O4纳米颗粒溶液的透射电镜图(TEM)，并测量其在808nm激光照射下5分钟的升温情况。将1mL 10mmol·mL-1的Fe3O4纳米颗粒水溶液用PEG修饰后与1mL0.0354mmol·mL-1的青蒿素(ART)的乙醇溶液搅拌混合30min，静电吸附结合，用去离子水离心洗涤，即得到Fe3O4纳米颗粒负载青蒿素(ART)的复合材料(简称Fe3O4-ART复合材料)，记录混合液的透射电镜图(TEM)。分别将Fe3O4、青蒿素(ART)和Fe3O4负载青蒿素的复合材料(Fe3O4-ART)做MTT测试。
图4为Fe3O4纳米颗粒的TEM图，从图4可得知：Fe3O4纳米颗粒的尺寸约为100nm；图5为Fe3O4纳米颗粒溶液的光热温度变化，从图5中可得知：Fe3O4纳米颗粒溶液在785nm激光下照射5分钟后可升高约25.1℃。图6为Fe3O4、ART和Fe3O4-ART的细胞毒性实验图(MTT)，从图6可知三种纳米材料对于癌细胞都有抑制生长的作用，而本发明Fe3O4-ART复合材料的抑制效果最为明显。
实施例3、铁卟啉负载青蒿素(ART)的复合材料
首先，将1mL 10mmol·mL-1铁卟啉负载于1mL 5mmol·mL-1多孔的纳米颗粒(多孔UCNP的水溶液)上，记录负载铁卟啉的多孔纳米颗粒的透射电镜图(TEM)，并测量10mmol·mL-1纳米颗粒在750nm激光照射下5分钟的升温情况。将1mL0.0354mmol·mL-1的青蒿素(ART)负载于已负载过铁卟啉的多孔纳米颗粒上，即得到铁卟啉负载青蒿素(ART)的复合材料(又称同时负载铁卟啉与青蒿素(ART)的纳米颗粒)，记录负载铁卟啉和青蒿素的多孔纳米颗粒的透射电镜图(TEM)。分别将仅负载铁卟啉、仅负载青蒿素(ART)和同时负载铁卟啉与青蒿素的纳米颗粒做MTT测试。
图7为同时负载铁卟啉和青蒿素的纳米颗粒的透射电镜图(TEM)，从图7可得知：尺寸约为30nm；图8为负载铁卟啉的多孔纳米颗粒溶液的光热温度变化，从图8中可得知：负载铁卟啉的多孔纳米颗粒溶液在750nm激光下照射5分钟后可升高约30.7℃。图9为分别将仅负载铁卟啉、仅负载青蒿素(ART)和同时负载铁卟啉与青蒿素的纳米颗粒的细胞毒性实验图(MTT)，从图9可知三种材料对于癌细胞都有抑制生长的作用，而同时负载铁卟啉与青蒿素(ART)的纳米颗粒的抑制效果最为明显。
Claims (6)
1.一种复合材料在制备抑制肿瘤的药物中的应用：所述复合材料包括光热转换纳米材料负载的青蒿素类药物后形成的复合物；
所述光热转换纳米材料为含有金属离子的纳米材料；所述含有金属离子的纳米材料中的金属离子选自Mn2+和/或Mn3+；
所述抑制肿瘤的药物还包括谷胱甘肽和/或抗坏血酸；
所述青蒿素类药物为青蒿素、双氢青蒿素、蒿甲醚、蒿乙醚和青蒿琥酯中的至少一种；
所述青蒿素类药物与所述光热转换纳米材料的摩尔质量比为0.0010～0.0220：1；
所述含有金属离子的纳米材料为所述金属离子的氧化物、氢氧化物、硫化物以及络合物中的至少一种；
所述复合材料还包括负载材料，所述负载材料负载所述光热转换纳米材料和所述青蒿素类药物；所述负载材料与所述光热转换纳米材料的摩尔比为0.1～1.0：1；所述负载材料具体包括多孔UCNP、介孔UCNP、多孔硅和介孔硅中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述含有金属离子的纳米材料的粒径为10nm～999nm；
所述含有金属离子的纳米材料中的金属离子的摩尔分数为0～100％，但不包括0和100％。
3.权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述复合材料由包括如下步骤的方法制备：将所述光热转换纳米材料的水溶液和青蒿素类药物溶液混合后结合，使所述光热转换纳米材料负载上所述青蒿素类药物，即得到所述复合材料。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述结合的形式为包覆、静电吸附、多孔吸附和中空负载中的至少一种；
所述方法中，还包括加入所述负载材料混合的步骤。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述青蒿素类药物溶液为所述青蒿素类药物溶于乙醇的溶液；
所述光热转换纳米材料的水溶液的浓度为1～15mg·mL-1；
所述青蒿素类药物溶液的浓度为0～0.05mmol·mL-1；
所述负载材料的水溶液的浓度为1～10mg·mL-1。
6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述肿瘤包括结肠肿瘤、肝部肿瘤和肺部肿瘤中的至少一种。
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