CN106512002A - 集ct成像与光疗于一体的多功能纳米杂化物及制备方法 - Google Patents

集ct成像与光疗于一体的多功能纳米杂化物及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种集CT成像与光疗于一体的多功能纳米杂化物及制备方法，该纳米杂化物用MoS2‑AuNPs‑Ce6所示，所述MoS2为巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板的简写；所述AuNPs为2‑巯基吡啶修饰的金纳米粒简写；所述Ce6为二氢卟酚e6简写。本发明的纳米杂化物MoS2‑AuNPs‑Ce6制备工艺简单、反应可控性强、低耗能、易规模化，所用原料易得、价格便宜；可用于CT成像；表现出好的水溶性，生物相容性，强的近红外吸收和良好的光热稳定性，可同时用于光热治疗和红外热成像；表现出较强的光动力治疗的作用。对肿瘤细胞有抑制作用。

Description

集CT成像与光疗于一体的多功能纳米杂化物及制备方法
技术领域
本发明属于医药领域，具体涉及一种集CT成像与光疗于一体的纳米杂化物及制备方法及用途。
背景技术
光热治疗是近年来发展起来的一种微创治疗肿瘤技术，主要是通过将近红外光直接照射到具有光吸收性能的光热治疗剂导入的肿瘤部位，而使其局部温度升高来杀伤肿瘤细胞，大大降低了全身系统毒性，因此光热治疗被看作是非常有潜力的替代手术治疗肿瘤的技术之一。由于生物组织内水和蛋白质对近红外光的吸收较弱，所以理想的光热治疗剂应该在近红外光区域(650-950nm)具有较强的吸收。
对于肿瘤治疗，单一治疗方法存在许多的局限，为了达到更好治疗肿瘤的效果，越来越多的研究人员开始关注联合治疗的方法，通常将光热治疗与光动力治疗方法相结合达到联合治疗肿瘤的目的。光动力治疗是近年来发展起来的另外一种光疗技术，利用光动力效应进行肿瘤治疗的一种新技术,主要是将特定波长的激光直接照射到具有光吸收性能的光敏治疗剂导入的肿瘤部位，使光敏剂受到激发，而激发态的光敏剂又把能量传递给周围的氧，生成活性很强的单态氧，单态氧和相邻的生物大分子发生氧化反应，产生细胞毒性作用，进而导致肿瘤细胞受损乃至死亡。
然而，成功的光热和光动力联合治疗手段需要依赖合适的成像技术来确定肿瘤的位置、数目、大小及光热治疗剂和光敏疗剂在体内的分布及在肿瘤组织的富集情况；其次需要实时监测光热治疗过程中肿瘤及周围健康组织温度的变化；最后借助于成像技术来进行治疗效果的评价。
Computed tomography(CT)成像技术是一种十分便利和高效的影像技术已经成为了临床上重要的影像学诊断方法之一。CT成像的原理是基于人体的不同组织或器官对X摄像的衰减能力的不同而对人体的器官和组织进行成像的高分辨率成像技术。CT成像是根据X射线扫描人体后的衰减(吸收)值来反映不同的组织和器官，从而形成不同组织或器官的灰阶影像对比分布图，进而发现病灶并确定病灶的相对位置、数目和大小。但是由于某些器官或者结构与周围组织缺乏自然对比，一些病灶部位或者组织就无法被发现从而影响正确的诊断。在CT扫描时CT造影剂(对比剂)用来增加病灶部位与正常部位的密度差别，使得肿瘤或者器官显像。对CT造影剂而言，出现了无机碘，而无机碘的不良反应很大。后来又出现了离子型，离子型碘具有高渗性，对人体影响较大。因此，开发多功能，高特异和高灵敏度的CT造影剂来提高肿瘤的精确诊断是当前医学的发展趋势。理想的CT造影剂应具有很好的显影效果，良好的生物相容性和体内稳定性，无毒性，能特异的被肿瘤细胞摄取。
目前，尚未有集CT成像与光疗于一体的多功能纳米杂化物及制备方法及用途的报导。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种集CT成像与光疗于一体的多功能纳米杂化物。
本发明的第二个目的是提供一种集CT成像与光疗于一体的多功能纳米杂化物的制备方法。
本发明的第三个目的是提供一种集CT成像与光疗于一体的多功能纳米杂化物在制备抗癌药物的用途。
本发明的技术方案概述如下：
集CT成像与光疗于一体的多功能纳米杂化物，是用MoS2-AuNPs-Ce6所示，所述MoS2为巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板的简写；所述AuNPs为2-巯基吡啶修饰的金纳米粒简写；所述Ce6为二氢卟酚e6简写。
上述集CT成像与光疗于一体的多功能纳米杂化物的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板：
按比例，将90-110mg二硫化钼粉末加入到100mL氮甲基吡咯烷酮中,于功率为20-40kHz的条件下超声分散3-6小时；静置4-6小时，取60-80mL上清液在1000-3000rpm离心5-10分钟；加10-15mL乙酸乙酯析出沉淀，过滤，所得固体为二硫化钼纳米板；将所述二硫化钼纳米板与8-10mg巯基聚乙二醇2000放入3-5mL水中，搅拌10-12小时,得到巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板的水分散液；
(2)2-巯基吡啶修饰的金纳米粒的制备：
在装有回流冷凝管的容器中加120-130μL浓度为10M的氯金酸水溶液，400-500rpm搅拌下加热至沸腾，加入20-26μL浓度为0.189M的柠檬酸钠水溶液，保持沸腾反应15-20min，停止加热，搅拌下自然冷却至室温，所得溶液即为金纳米粒溶液,取158-162μL浓度为1.5×10-3M的2-巯基吡啶水溶液，滴加到金纳米粒溶液中，搅拌10-12小时，在10000-13000rpm离心15-20分钟，弃上清液，所得沉淀即为2-巯基吡啶修饰的金纳米粒；
(3)MoS2-AuNPs-Ce6的制备:
取1-2mL步骤(1)获得的水分散液滴加到4-5mL浓度为125mg/mL步骤(2)获得的2-巯基吡啶修饰的金纳米粒子水分散液中搅拌10-12小时，在5000-6000rpm离心5-10分钟，得到的沉淀物为巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板-2-巯基吡啶修饰的金纳米粒子合金；取200mg巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板-2-巯基吡啶修饰的金纳米粒子合金溶于2mL水中，再与40μL 1mg/mL二氢卟酚e6的二甲基亚砜溶液混合，在室温下持续搅拌18-24小时，通过透析技术除去多余的二氢卟酚e6，得到的溶液冷冻干燥得到简写为MoS2-AuNPs-Ce6的巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板-2-巯基吡啶修饰的金纳米粒-二氢卟酚e6纳米杂化物。
上述集CT成像与光疗于一体的多功能纳米杂化物在制备抗癌药物中的应用。
有益效果
本发明的纳米杂化物MoS2-AuNPs-Ce6制备工艺简单、反应可控性强、低耗能、易规模化，所用原料易得、价格便宜；可用于CT成像；表现出好的水溶性，生物相容性，强的近红外吸收和良好的光热稳定性，可同时用于光热治疗和红外热成像；表现出较强的光动力治疗的作用。对肿瘤细胞有抑制作用。
附图说明
图1(a)为实施例2中合成的MoS2的电镜图；图1(b)为实施例2中合成的AuNPs的电镜图；图1(c)实施例2中合成的MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物电镜图；
图2为实施例2中所制备的MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物的粒径分布图；
图3为实施例2中所制备的MoS2，AuNPs，Ce6，MoS2-AuNPs-Ce6，MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物的紫外可见光谱图；
图4为实施例2制备的AuNPs，MoS2，MoS2-AuNPs，MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物和水光热升温曲线及各自的近红外图像；
图5为实施例2中MTT法测试的4T1细胞经过本发明制备的MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物(给予或不给于NIR光照)处理24小时后的细胞活力；
图6为实施例2中MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物注射裸鼠前后的CT成像图；
图7为实施例2中静脉注射8小时后，于肿瘤局部施加NIR光照5分钟后的近红外成像图；
图8，实施例2中不同样品处理后的肿瘤体积变化曲线图。
最佳实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，它们只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。除特别标明外，所用试剂和测试设备均为市售。
实施例1
集CT成像与光疗于一体的多功能纳米杂化物的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板：
将90mg二硫化钼粉末加入到100mL氮甲基吡咯烷酮中,于功率为20kHz的条件下超声分散6小时；静置4小时，取60mL上清液在1000rpm离心10分钟；加10mL乙酸乙酯析出沉淀，过滤，所得固体为二硫化钼纳米板；将所述二硫化钼纳米板与8mg巯基聚乙二醇2000放入3mL水中，搅拌10小时,得到巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板的水分散液；
(2)2-巯基吡啶修饰的金纳米粒的制备：
在装有回流冷凝管的容器中加120μL浓度为10M的氯金酸水溶液，450rpm搅拌下加热至沸腾，加入20μL浓度为0.189M的柠檬酸钠水溶液，保持沸腾反应15min，停止加热，搅拌下自然冷却至室温，所得溶液即为金纳米粒溶液,取158μL浓度为1.5×10-3M的 2-巯基吡啶水溶液，滴加到金纳米粒溶液中，搅拌10小时，在10000rpm离心15分钟，弃上清液，所得沉淀即为2-巯基吡啶修饰的金纳米粒；
(3)MoS2-AuNPs-Ce6的制备:
取1mL步骤(1)获得的水分散液滴加到4mL浓度为125mg/mL步骤(2)获得的2-巯基吡啶修饰的金纳米粒子水分散液中搅拌10小时，在5000rpm离心5分钟，得到的沉淀物为巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板-2-巯基吡啶修饰的金纳米粒子合金；取200mg巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板-2-巯基吡啶修饰的金纳米粒子合金溶于2mL水中，再与40μL1mg/mL二氢卟酚e6的二甲基亚砜溶液混合，在室温下持续搅拌18小时，通过透析技术除去多余的二氢卟酚e6，得到的溶液冷冻干燥得到简写为MoS2-AuNPs-Ce6的巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板-2-巯基吡啶修饰的金纳米粒-二氢卟酚e6纳米杂化物。
实施例2
集CT成像与光疗于一体的多功能纳米杂化物的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板(MoS2)：
按比例，将100mg二硫化钼粉末加入到100mL氮甲基吡咯烷酮中,于功率为30kHz的条件下超声分散4小时；静置5小时，取70mL上清液在2000rpm离心8分钟；加13mL乙酸乙酯析出沉淀，过滤，所得固体为二硫化钼纳米板；将所述二硫化钼纳米板与9mg巯基聚乙二醇2000放入4mL水中，搅拌11小时,得到巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板的水分散液；
(2)2-巯基吡啶修饰的金纳米粒(AuNPs)的制备：
在装有回流冷凝管的容器中加125μL浓度为10M的氯金酸水溶液，400rpm搅拌下加热至沸腾，加入23μL浓度为0.189M的柠檬酸钠水溶液，保持沸腾反应18min，停止加热，搅拌下自然冷却至室温，所得溶液即为金纳米粒溶液,取160μL浓度为1.5×10-3M的 2-巯基吡啶水溶液，滴加到金纳米粒溶液中，搅拌11小时，在12000rpm离心18分钟，弃上清液，所得沉淀即为2-巯基吡啶修饰的金纳米粒；
(3)MoS2-AuNPs-Ce6的制备:
取1.5mL步骤(1)获得的水分散液滴加到4.5mL浓度为125mg/mL步骤(2)获得的2-巯基吡啶修饰的金纳米粒子水分散液中搅拌11小时，在5800rpm离心8分钟，得到的沉淀物为巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板-2-巯基吡啶修饰的金纳米粒子合金；取200mg巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板-2-巯基吡啶修饰的金纳米粒子合金溶于2mL水中，再与40μL 1mg/mL二氢卟酚e6的二甲基亚砜溶液混合，在室温下持续搅拌20小时，通过透析技术除去多余的二氢卟酚e6，得到的溶液冷冻干燥得到简写为MoS2-AuNPs-Ce6的巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板-2-巯基吡啶修饰的金纳米粒-二氢卟酚e6纳米杂化物。
实施例3
集CT成像与光疗于一体的多功能纳米杂化物的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板：
按比例，将110mg二硫化钼粉末加入到100mL氮甲基吡咯烷酮中,于功率为40kHz的条件下超声分散3小时；静置6小时，取80mL上清液在3000rpm离心5分钟；加15mL乙酸乙酯析出沉淀，过滤，所得固体为二硫化钼纳米板；将所述二硫化钼纳米板与10mg巯基聚乙二醇2000放入5mL水中，搅拌12小时,得到巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板的水分散液；
(2)2-巯基吡啶修饰的金纳米粒的制备：
在装有回流冷凝管的容器中加130μL浓度为10M的氯金酸水溶液，500rpm搅拌下加热至沸腾，加入26μL浓度为0.189M的柠檬酸钠水溶液，保持沸腾反应20min，停止加热，搅拌下自然冷却至室温，所得溶液即为金纳米粒溶液,取162μL浓度为1.5×10-3M的 2-巯基吡啶水溶液，滴加到金纳米粒溶液中，搅拌12小时，在13000rpm离心20分钟，弃上清液，所得沉淀即为2-巯基吡啶修饰的金纳米粒；
(3)MoS2-AuNPs-Ce6的制备:
取2mL步骤(1)获得的水分散液滴加到5mL浓度为125mg/mL步骤(2)获得的2-巯基吡啶修饰的金纳米粒子水分散液中搅拌12小时，在6000rpm离心10分钟，得到的沉淀物为巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板-2-巯基吡啶修饰的金纳米粒子合金；取200mg巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板-2-巯基吡啶修饰的金纳米粒子合金溶于2mL水中，再与40μL1mg/mL二氢卟酚e6的二甲基亚砜溶液混合，在室温下持续搅拌24小时，通过透析技术除去多余的二氢卟酚e6，得到的溶液冷冻干燥得到简写为MoS2-AuNPs-Ce6的巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板-2-巯基吡啶修饰的金纳米粒-二氢卟酚e6纳米杂化物。
实施例4
实施例2所制备的AuNPs、MoS2和MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物，透射电镜下微观形态如图1所示，表明AuNPs呈完整球形，大小均一,MoS2呈薄片状，MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物表示AuNPs和Ce6成功的被连结到MoS2表面。用马尔文激光粒度仪测得MoS2的粒径为151nm(见图2)；MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物，经紫外-可见分光光度计测得其吸收光谱见图3所示，MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物的主吸收峰位于Ce6:404nm和AuNPs:560nm附近,意味着Ce6和AuNPs被成功的链接在了MoS2上了。测试MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物溶液的光热升温曲线：取1.5mL的MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物溶液至泡照管中，调节激光功率密度为1.5W·cm-2，测量808nm激光照射下溶液在0-5分钟之间的温度变化曲线。利用一台配有热电偶微探针(φ＝0.5mm)的温度监测器，将微探针浸入溶液中，微探针在溶液中的位置要避免受到激光的直接照射和接触泡照管的底部或侧面。如图4所示为相应的MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物溶液的光热升温曲线。可见MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物溶液在光照下可以快速升温，有望用于光热治疗。
测定不同浓度下的MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物对于小鼠乳腺癌细胞(4T1)的毒性：采用MTT的方法对MoS2-Ce6+808nm、MoS2-Ce6+808/660nm、Free Ce6+660nm、MoS2-AuNPs-Ce6+808nm和MoS2-AuNPs-Ce6+808/660nm纳米杂化物的体外毒性进行表征。取对数生长期细胞以1×105个/孔接种于96孔板，每组设6个复孔。将不同浓度的不同处方分别与4T1细胞孵育6h后加或不加激光照射后继续孵育12h，加入20μL四甲基偶氮唑盐溶液(5mg/mL)进行孵育4h后，吸出孔内培养液，每孔加入150μL二甲基亚砜，置摇床上低速振荡10min，使结晶物充分溶解。在酶联免疫检测仪在490nm处测量各孔的吸光值。实验证明(图5)，于808nm近红外光下照射5min和660nm 2min，本发明的集CT成像与光疗于一体的多功能纳米杂化物可直接影响4T1细胞的增殖，光照组比不光照组细胞增殖抑制率约增加50％左右。另外，相比于MoS2，本发明制备生物相容性良好的MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物具有很好的抑制肿瘤细胞的功效。
MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物的体内肿瘤部位的CT成像和光热治疗作用，200μL，8mg/mL的MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物通过尾静脉注射到接种有4T1肿瘤的小鼠体内，并在注射后0h和6h后对其进行CT成像的扫描，以此可以观察不同时间点小鼠各部位及其肿瘤部位成像的变化(图6)。结果发现当注射6h后，MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物在肿瘤(T)和肝脏(L)部位大量富集，此时于肿瘤局部施加NIR照射，用近红外成像仪观察5内肿瘤局部的升温情况。结果显示，在同样MoS2-AuNPs-Ce6的浓度下，MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物比对照材料MoS2具有更好的升温效果(图7)。以上结果表明MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物能够有效用于CT成像和光热治疗肿瘤，是治疗肿瘤药物上的一大创新，具有很强的实用价值。
负荷肿瘤的裸鼠被分为六组(每组3只)，然后分别经过不同方式处理：(a)静脉注射生理盐水(Saline)但不经过激光照射；(b)静脉注射Free Ce6+660nm；(c)静脉注射MoS2t+808nm；(d)静脉注射MoS2-AuNPs+808nm；(e)静脉注射MoS2-AuNPs-Ce6+808nm；(f)静脉注射MoS2-AuNPs-Ce6+808/660nm纳米杂化物；注射8小时后激光照射5分钟。随后观察并记录各组老鼠的肿瘤体积变化情况。从图8可以看出，14天后，a，b，c组裸鼠的肿瘤体积增加，而d，e，f组裸鼠的肿瘤体积经过照射后都有减小趋势。e组裸鼠的治疗效果最好，肿瘤体积最小。因此表明，本发明制备的MoS2-AuNPs-Ce6纳米杂化物对肿瘤的光热和光动力治疗效果良好，能有效抑制肿瘤的生长。实施例1和3制备集CT成像与光疗于一体的多功能纳米杂化物，其实验结果与实施例2实验结果相似。

Claims (3)

1.集CT成像与光疗于一体的多功能纳米杂化物，其特征是用MoS2-AuNPs-Ce6所示，所述MoS2为巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板的简写；所述AuNPs为2-巯基吡啶修饰的金纳米粒简写；所述Ce6为二氢卟酚e6简写。
2.权利要求1的集CT成像与光疗于一体的多功能纳米杂化物的制备方法，其特征是包括如下步骤：
(1)制备巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板：
按比例，将90-110mg二硫化钼粉末加入到100mL氮甲基吡咯烷酮中,于功率为20-40kHz的条件下超声分散3-6小时；静置4-6小时，取60-80mL上清液在1000-3000rpm离心5-10分钟；加10-15mL乙酸乙酯析出沉淀，过滤，所得固体为二硫化钼纳米板；将所述二硫化钼纳米板与8-10mg巯基聚乙二醇2000放入3-5mL水中，搅拌10-12小时,得到巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板的水分散液；
(2)2-巯基吡啶修饰的金纳米粒的制备：
在装有回流冷凝管的容器中加120-130μL浓度为10M的氯金酸水溶液，400-500rpm搅拌下加热至沸腾，加入20-26μL浓度为0.189M的柠檬酸钠水溶液，保持沸腾反应15-20min，停止加热，搅拌下自然冷却至室温，所得溶液即为金纳米粒溶液,取158-162μL浓度为1.5×10-3M的2-巯基吡啶水溶液，滴加到金纳米粒溶液中，搅拌10-12小时，在10000-13000rpm离心15-20分钟，弃上清液，所得沉淀即为2-巯基吡啶修饰的金纳米粒；
(3)MoS2-AuNPs-Ce6的制备:
取1-2mL步骤(1)获得的水分散液滴加到4-5mL浓度为125mg/mL步骤(2)获得的2-巯基吡啶修饰的金纳米粒子水分散液中搅拌10-12小时，在5000-6000rpm离心5-10分钟，得到的沉淀物为巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板-2-巯基吡啶修饰的金纳米粒子合金；取200mg巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板-2-巯基吡啶修饰的金纳米粒子合金溶于2mL水中，再与40μL 1mg/mL二氢卟酚e6的二甲基亚砜溶液混合，在室温下持续搅拌18-24小时，通过透析技术除去多余的二氢卟酚e6，得到的溶液冷冻干燥得到简写为MoS2-AuNPs-Ce6的巯基聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米板-2-巯基吡啶修饰的金纳米粒-二氢卟酚e6纳米杂化物。
3.权利要求1的集CT成像与光疗于一体的多功能纳米杂化物在制备抗癌药物中的应用。
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