CN107596430B - 含无机纳米材料的复合微球的合成方法及其在肝癌介入栓塞化疗中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了含无机纳米材料的复合微球的合成方法及其在肝癌介入栓塞化疗中的应用，其是将均匀分散在水中的无机纳米材料与溶解在乙酸溶液中的壳聚糖混合均匀后，再与司班/环己烷混合溶液通过注射器注入到含有氢氧化钠的乙醇溶液中，所得产物经超临界干燥后即获得粉末状纳米材料/壳聚糖复合微球。本发明通过简单的搅拌、注射、超临界干燥即可获得尺寸均一、具有良好生物安全性的微球，其可用于作为肝癌介入栓塞化疗中的栓塞剂，同时可用于作为肝癌区域的血管CT造影剂，具有很好的肝癌介入栓塞化疗能力，具有较大的临床应用价值。
Description
技术领域
本发明属于微米材料合成技术领域，具体涉及一种含无机纳米材料的复合微球的合成方法及其在肝癌介入栓塞化疗中的应用。
背景技术
在恶性肿瘤中，按照城市居民疾病死亡率统计，肝癌以22.68/10万人的死亡率位于第二，仅次于肺癌。因此研究肝癌诊断和治疗的新技术和新方法是肿瘤临床医学领域重要的研究方向。虽然手术切除、肝脏移植和局部消融是肝癌的首选疗法，但是仅用于早期肝癌的处理。而对于不能手术切除的原发性或者转移性肝癌，尤其对于癌肿较多或较大以及已经发生血管侵犯的中晚期病患，经皮经导管肝动脉介入治疗则是首选的治疗手段。介入治疗区别于传统的外科和内科，是指通过CT等多种影像技术，使用最低限度的手术侵入对病灶局部进行诊断和治疗。
对于中晚期肝癌患者，肝动脉栓塞可以引起肿瘤缺血而抑制肿瘤生长。
基于多种无机纳米生物材料的优越性能，如何将其有效应用于肝癌多模式诊断与多模式治疗的研究具有重要的科学价值和临床意义。因此，寻找一种普适、通用的组装方法将多种无机纳米生物材料组装成用于肿瘤介入手术的复合功能性栓塞微球结构是一个亟待解决的关键科学问题。
发明内容
本发明为解决现有技术所存在的不足之处，提供了一种含无机纳米材料的复合微球的合成方法及其在肝癌介入栓塞化疗中的应用，旨在以壳聚糖为结构模版构建基于水溶性无机纳米材料的复合功能多级结构微球，通过复合功能多级结构微球的可控制备将当前肝癌主流的TACE-DEBDOX介入手术与CT成像技术相结合，有望在CT成像造影的引导下，一次肝脏动脉栓塞介入治疗即可到达肿瘤血管CT造影成像、物理栓塞，成为新型的肝癌治疗方案。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明含无机纳米材料的复合微球的合成方法，其特点在于，包括如下步骤：
a、将无机纳米材料加入水中，配制浓度为5-80mg/mL的纳米材料水溶液；将壳聚糖溶解在体积浓度为2％的乙酸溶液中，获得壳聚糖质量浓度为2％的壳聚糖溶液；
b、将纳米材料水溶液和壳聚糖溶液等体积混合，搅拌过夜，得纳米材料/壳聚糖混合液；
c、将环己烷和司班按体积比100：1混合，得司班/环己烷混合液；
d、将NaOH溶解于乙醇中，得浓度为0.6M的NaOH/乙醇溶液；
e、将所述纳米材料/壳聚糖混合液和所述司班/环己烷混合液分别吸入注射器中，然后注入所述NaOH/乙醇溶液中，即在所述NaOH/乙醇溶液中形成微球；
f、将在NaOH/乙醇溶液中的微球依次使用去离子水、乙醇和丙酮沉降洗涤，再通过超临界干燥，即获得粉末状纳米材料/壳聚糖复合微球。
具体的，所述无机纳米材料为银纳米线或氧化石墨烯。当所述无机纳米材料为银纳米线时，步骤a中所述纳米材料水溶液的浓度为20-80mg/mL；当所述无机纳米材料为氧化石墨烯时，步骤a中所述纳米材料水溶液的浓度为5-20mg/mL。
优选的，在步骤e中，所述纳米材料/壳聚糖混合液所用的注射器为配有内径0.06-0.1mm注射针头的5mL注射器，所述司班/环己烷混合液所用的注射器为配有内径为0.55mm的医用采血针管的60mL注射器；注入时，将所述纳米材料/壳聚糖混合液的注射针头插入所述司班/环己烷混合液的医用采血针管中，使所述纳米材料/壳聚糖混合液和所述司班/环己烷混合液在医用采血针管中混合后同时注出并滴入所述NaOH/乙醇溶液中。
本发明所得纳米材料/壳聚糖复合微球的直径在50-500μm，通过控制步骤e中所述纳米材料/壳聚糖混合液和/或所述司班/环己烷混合液的注入速度来调控所述纳米材料/壳聚糖复合微球的直径。
优选的，所述纳米材料/壳聚糖混合液以0.01-0.05mL/min的流速注出，所述司班/环己烷混合液以0.6-1.0mL/min的流速注出。
本发明还公开了上述合成方法所合成的含无机纳米材料的复合微球，及其在肝癌介入栓塞化疗中的应用，其特点在于：用于作为肝癌介入栓塞化疗中的栓塞剂，同时用于作为肝癌区域的血管CT造影剂。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明所提供的合成方法，通过搅拌、注射、洗涤、超临界干燥即可获得生物安全性很好的粉末状含无机纳米材料的复合微球，方法简单、易于实现，且所得产物尺寸可控；
2、本发明所合成的复合微球材料经超临界干燥成粉末后，仍然具有很好的结构保持性能，能长期保存；
3、本发明所合成的复合微球材料，因其结构中含有银纳米线和氧化石墨烯，能表现出优益的CT成像能力，达到指导肿瘤治疗的效果；
4、本发明所合成的复合微球材料，直径在50～500μm，能够达到优异的肝动脉栓塞效果，从而起到肿瘤抑制效果。
附图说明
图1为实施例1所合成的银纳米线/壳聚糖复合微球的小倍率扫描电镜(SEM)照片；
图2为实施例1所合成的银纳米线/壳聚糖复合微球的大倍率扫描电镜(SEM)照片；
图3为实施例1所合成的银纳米线/壳聚糖复合微球的Mapping照片；
图4为实施例1所合成的银纳米线/壳聚糖复合微球的XRD数据图片；
图5为实施例1所合成的银纳米线/壳聚糖复合微球的FTIR数据图片；
图6为实施例2所合成的银纳米线/壳聚糖复合微球的大倍率扫描电镜(SEM)照片；
图7为实施例3所合成的银纳米线/壳聚糖复合微球的大倍率扫描电镜(SEM)照片；
图8为实施例5所合成的GO/壳聚糖复合微球的大倍率扫描电镜(SEM)照片；
图9为实施例6所合成的GO/壳聚糖复合微球的大倍率扫描电镜(SEM)照片。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步细致说明。
实施例1
本实施例按如下步骤制备银纳米线/壳聚糖复合微球：
a、在已知浓度的水溶性银纳米线溶液中加入纯水，配制浓度为40mg/mL(以ICP测得Ag浓度计算)的银纳米线水溶液；将壳聚糖溶解在体积分数为2％的乙酸溶液中，获得壳聚糖质量浓度在2％的壳聚糖溶液；
b、将银纳米线水溶液和壳聚糖溶液等体积混合，搅拌过夜，得20mg/mL银纳米线/1％壳聚糖混合液；
c、将500mL环己烷溶液和5mL司班溶液混合，得司班/环己烷混合液；
d、将NaOH溶解于乙醇中，配制浓度为0.6M的NaOH/乙醇溶液；
e、将银纳米线/壳聚糖混合液吸入配有内径0.06mm注射针头的5mL注射器中，将司班/环己烷混合液吸入配有内径为0.55mm的医用采血针管的60mL注射器中，然后将银纳米线/壳聚糖混合液的注射针头插入司班/环己烷混合液的医用采血针管中，使司班/环己烷混合液以0.8mL/min的流速、银纳米线/壳聚糖混合液以0.01mL/min的流速同时注出并在采血针管中混合后滴入NaOH/乙醇溶液中，即在NaOH/乙醇溶液中形成微球；
f、将在NaOH/乙醇溶液中的微球依次使用去离子水、乙醇和丙酮沉降洗涤，再通过超临界干燥，即获得粉末状银纳米线/壳聚糖复合微球。
图1为本实施例所合成的银纳米线/壳聚糖复合微球干粉的低倍率扫描电镜图片，从图中可以看出本实施例所合成的复合微球的直径约为150μm。
图2为本实施例所合成的复合微球干粉的高倍率扫描电镜图片，从图中可以看出本实施例所合成的复合微球内部结构是以壳聚糖为框架、银线为载负物。
图3为本实施例所合成的复合微球干粉的扫描电镜mapping图片，从图中可以看出本实施例所合成的复合微球含有大量的Ag、N元素，分别证明了微球中存在银线、壳聚糖。
图4为本实施例所合成的复合微球干粉的XRD数据图，从图中可以看出本实施例所合成的复合微球的XRD出峰处与纯银线XRD出峰处相匹配，证明微球中银线的存在。
图5为本实施例所合成的复合微球干粉的FTIR数据图，从图中可以看出本实施例所合成的复合微球的FTIR特征峰与纯壳聚糖FTIR特征峰相匹配，证明微球中壳聚糖的存在。
实施例2
本实施例按如下步骤制备银纳米线/壳聚糖复合微球：
a、在已知浓度的水溶性银纳米线溶液中加入纯水，配制浓度为80mg/mL(以ICP测得Ag浓度计算)的银纳米线水溶液；将壳聚糖溶解在体积分数为2％的乙酸溶液中，获得壳聚糖质量浓度在2％的壳聚糖溶液；
b、将银纳米线水溶液和壳聚糖溶液等体积混合，搅拌过夜，得40mg/mL银纳米线/1％壳聚糖混合液；
c、将500mL环己烷溶液和5mL司班溶液混合，得司班/环己烷混合液；
d、将NaOH溶解于乙醇中，配制浓度为0.6M的NaOH/乙醇溶液；
e、将银纳米线/壳聚糖混合液吸入配有内径0.06mm注射针头的5mL注射器中，将司班/环己烷混合液吸入配有内径为0.55mm的医用采血针管的60mL注射器中，然后将银纳米线/壳聚糖混合液的注射针头插入司班/环己烷混合液的医用采血针管中，使司班/环己烷混合液以0.8mL/min的流速、银纳米线/壳聚糖混合液以0.01mL/min的流速同时注出并在采血针管中混合后滴入NaOH/乙醇溶液中，即在NaOH/乙醇溶液中形成微球；
f、将在NaOH/乙醇溶液中的微球依次使用去离子水、乙醇和丙酮沉降洗涤，再通过超临界干燥，即获得粉末状银纳米线/壳聚糖复合微球。
图6为本实施例所合成的复合微球干粉的高倍率扫描电镜图片，从图中可以看出本实施例所合成的复合微球内部结构是以壳聚糖为框架、银线为载负物，其中银纳米线的负载率与实施例1相比较大。
实施例3
本实施例按如下步骤制备银纳米线/壳聚糖复合微球：
a、在已知浓度的水溶性银纳米线溶液中加入纯水，配制浓度为20mg/mL(以ICP测得Ag浓度计算)的银纳米线水溶液；将壳聚糖溶解在体积分数为2％的乙酸溶液中，获得壳聚糖质量浓度在2％的壳聚糖溶液；
b、将银纳米线水溶液和壳聚糖溶液等体积混合，搅拌过夜，得10mg/mL银纳米线/1％壳聚糖混合液；
c、将500mL环己烷溶液和5mL司班溶液混合，得司班/环己烷混合液；
d、将NaOH溶解于乙醇中，配制浓度为0.6M的NaOH/乙醇溶液；
e、将银纳米线/壳聚糖混合液吸入配有内径0.06mm注射针头的5mL注射器中，将司班/环己烷混合液吸入配有内径为0.55mm的医用采血针管的60mL注射器中，然后将银纳米线/壳聚糖混合液的注射针头插入司班/环己烷混合液的医用采血针管中，使司班/环己烷混合液以0.8mL/min的流速、银纳米线/壳聚糖混合液以0.01mL/min的流速同时注出并在采血针管中混合后滴入NaOH/乙醇溶液中，即在NaOH/乙醇溶液中形成微球；
f、将在NaOH/乙醇溶液中的微球依次使用去离子水、乙醇和丙酮沉降洗涤，再通过超临界干燥，即获得粉末状银纳米线/壳聚糖复合微球。
图7为本实施例所合成的复合微球干粉的高倍率扫描电镜图片，从图中可以看出本实施例所合成的复合微球内部结构是以壳聚糖为框架、银线为载负物，其中银纳米线的负载率与实施例1相比较小。
实施例4
本实施例按与实施例1相同的方式合成银纳米/壳聚糖复合微球，区别仅在于调整步骤e中两种溶液的注出速度：
当司班/环己烷混合液以0.6mL/min的流速、银纳米线/壳聚糖混合液以0.01mL/min的流速注出时，所得复合微球的直径在200μm；
当司班/环己烷混合液以0.8mL/min的流速、银纳米线/壳聚糖混合液以0.01mL/min的流速注出时，所得复合微球的直径在150μm；
当司班/环己烷混合液以1.0mL/min的流速、银纳米线/壳聚糖混合液以0.01mL/min的流速注出时，所得复合微球的直径在100μm。
实施例5
本实施例按如下步骤制备GO/壳聚糖复合微球：
a、将一定质量的氧化石墨烯(GO)干粉溶解于去离子水中，配制浓度为6mg/mL(GO干粉由GO溶液冻干获得)的GO水溶液；将壳聚糖溶解在体积分数为2％的乙酸溶液中，获得壳聚糖质量浓度在2％的壳聚糖溶液；
b、将GO水溶液和壳聚糖溶液等体积混合，搅拌过夜，得3mg/mL GO/1％壳聚糖混合液；
c、将500mL环己烷溶液和5mL司班溶液混合，得司班/环己烷混合液；
d、将NaOH溶解于乙醇中，配制浓度为0.6M的NaOH/乙醇溶液；
e、将GO/壳聚糖混合液吸入配有内径0.06mm注射针头的5mL注射器中，将司班/环己烷混合液吸入配有内径为0.55mm的医用采血针管的60mL注射器中，然后将GO/壳聚糖混合液的注射针头插入司班/环己烷混合液的医用采血针管中，使司班/环己烷混合液以0.8mL/min的流速、GO/壳聚糖混合液以0.01mL/min的流速同时注出并在采血针管中混合后滴入NaOH/乙醇溶液中，即在NaOH/乙醇溶液中形成微球；
f、将在NaOH/乙醇溶液中的微球依次使用去离子水、乙醇和丙酮沉降洗涤，再通过超临界干燥，即获得粉末状GO/壳聚糖复合微球。
图8为本实施例所合成的GO/壳聚糖复合微球干粉的高倍率扫描电镜图片，从图中可以看出本实施例所合成的复合微球内部结构是以壳聚糖为框架、GO为载负物。
实施例6
本实施例按如下步骤制备GO/壳聚糖复合微球：
a、将一定质量的GO干粉溶解于去离子水中，配制浓度为12mg/mL(GO干粉由GO溶液冻干获得)的GO水溶液；将壳聚糖溶解在体积分数为2％的乙酸溶液中，获得壳聚糖质量浓度在2％的壳聚糖溶液；
b、将GO水溶液和壳聚糖溶液等体积混合，搅拌过夜，得6mg/mL GO/1％壳聚糖混合液；
c、将500mL环己烷溶液和5mL司班溶液混合，得司班/环己烷混合液；
d、将NaOH溶解于乙醇中，得浓度为0.6M的NaOH/乙醇溶液；
e、将GO/壳聚糖混合液吸入配有内径0.06mm注射针头的5mL注射器中，将司班/环己烷混合液吸入配有内径为0.55mm的医用采血针管的60mL注射器中，然后将GO/壳聚糖混合液的注射针头插入司班/环己烷混合液的医用采血针管中，使司班/环己烷混合液以0.8mL/min的流速、GO/壳聚糖混合液以0.01mL/min的流速同时注出并在采血针管中混合后滴入NaOH/乙醇溶液中，即在NaOH/乙醇溶液中形成微球；
f、将在NaOH/乙醇溶液中的微球依次使用去离子水、乙醇和丙酮沉降洗涤，再通过超临界干燥，即获得粉末状GO/壳聚糖复合微球。
图9为本实施例所合成的GO/壳聚糖复合微球干粉的高倍率扫描电镜图片，从图中可以看出本实施例所合成的复合微球内部结构是以壳聚糖为框架、GO为载负物。相比于实施例5，本实施例中GO的负载率高于实施例5中GO/壳聚糖复合微球的GO负载率。
以上所述仅为本发明的示例性实施例而已，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 (6)
1.含无机纳米材料的复合微球的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、将无机纳米材料加入水中，配制纳米材料水溶液；将壳聚糖溶解在体积浓度为2%的乙酸溶液中，获得壳聚糖质量浓度为2%的壳聚糖溶液；
所述无机纳米材料为银纳米线或氧化石墨烯；当所述无机纳米材料为银纳米线时，所述纳米材料水溶液的浓度为20-80mg/mL；当所述无机纳米材料为氧化石墨烯时，所述纳米材料水溶液的浓度为5-20mg/mL；
b、将纳米材料水溶液和壳聚糖溶液等体积混合，搅拌过夜，得纳米材料/壳聚糖混合液；
c、将环己烷和司班按体积比100：1混合，得司班/环己烷混合液；
d、将NaOH溶解于乙醇中，得浓度为0.6M的NaOH/乙醇溶液；
e、将所述纳米材料/壳聚糖混合液和所述司班/环己烷混合液分别吸入注射器中，然后注入所述NaOH/乙醇溶液中，即在所述NaOH/乙醇溶液中形成微球；
f、将在NaOH/乙醇溶液中的微球依次使用去离子水、乙醇和丙酮沉降洗涤，再通过超临界干燥，即获得粉末状纳米材料/壳聚糖复合微球。
2.根据权利要求1所述的含无机纳米材料的复合微球的合成方法，其特征在于：在步骤e中，所述纳米材料/壳聚糖混合液所用的注射器为配有内径0.06-0.1mm注射针头的5mL注射器，所述司班/环己烷混合液所用的注射器为配有内径为0.55mm的医用采血针管的60mL注射器；
注入时，将所述纳米材料/壳聚糖混合液的注射针头插入所述司班/环己烷混合液的医用采血针管中，使所述纳米材料/壳聚糖混合液和所述司班/环己烷混合液在医用采血针管中混合后同时注出并滴入所述NaOH/乙醇溶液中。
3.根据权利要求1或2所述的含无机纳米材料的复合微球的合成方法，其特征在于：所述纳米材料/壳聚糖复合微球的直径在50-500μm，通过控制步骤e中所述纳米材料/壳聚糖混合液和/或所述司班/环己烷混合液的注入速度来调控所述纳米材料/壳聚糖复合微球的直径。
4.根据权利要求3所述的含无机纳米材料的复合微球的合成方法，其特征在于：所述纳米材料/壳聚糖混合液以0.01-0.05mL/min的流速注出，所述司班/环己烷混合液以0.6-1.0mL/min的流速注出。
5.一种权利要求1~4中任意一项所述合成方法所合成的含无机纳米材料的复合微球。
6.一种如权利要求5所述的含无机纳米材料的复合微球用于制备肝癌介入栓塞化疗中的栓塞剂，同时用于制备肝癌区域的血管CT造影剂的应用。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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