CN107802834B - 锰锌铁氧体靶向纳米复合载体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锰锌铁氧体靶向纳米复合载体及其制备方法，采用化学共沉淀法，将壳寡糖、γ‑聚谷氨酸与锰锌铁氧体复合，三种物质交联反应后生成100nm以下的颗粒，该方法操作简单，得到的锰锌铁氧体靶向纳米复合载体呈现典型的核壳结构，这种磁性纳米晶可通过改变磁场及温度具有靶向和缓释的能力，比单一锰锌铁氧体更具有临床实际应用的前途。

Description

锰锌铁氧体靶向纳米复合载体及其制备方法
技术领域
本发明属于生物医药领域，涉及一种锰锌铁氧体/壳寡糖/γ-聚谷氨酸靶向纳米载体及其制备方法。
背景技术
药物的传递方式对于癌症的治疗效果具有至关重要的影响，其中肿瘤靶向药物传递具有很大挑战性。随着纳米技术在生物医学领域的研究不断深入,磁性纳米材料也受到了很多关注。锰锌铁氧体作为一种重要的软磁材料，它的应用价值和长期的基础研究使得该类软磁铁氧体材料被广泛应用于变压器、磁芯、磁头等。近年来，纳米锰锌铁氧体因其软磁特性和较高的稳定性等特点，又在肿瘤热疗和磁流变液等方面受到人们的广泛关注。但是裸露的磁性铁氧体纳米结构由于具有高的比表面积、较强的磁偶极相互作用，容易诱导颗粒间的聚集，导致粒径增大、稳定性变差，无法达到生物医学应用的要求。因此，必须通过磁性纳米结构的表面修饰来降低颗粒间的相互作用、提高其水溶性、稳定性和表面功能性。值得注意的是，由于磁性纳米颗粒表面原子的不饱和性，导致表面存在很多悬空键和高的反应活性位点，极易与其它原子结合而使其结构趋于稳定，这为其有效的表面修饰提供了可能性。
壳寡糖是世界上仅次于纤维素的第二大可再生天然高分子化合物。它具有生物可降解、无毒性、生物活性、生物相容性和抗菌性等众多优点。分子中同时含有羟基和氨基，性质比较活泼，可以对其进行偶联、活化和修饰。γ－聚谷氨酸是一种水溶性的可生物降解的高分子物质，具有可食用、无毒、黏结性、保湿性等特点。其应用领域涵盖了医药、化工、食品、化妆品与日化用品等多个方面。特别在医药领域，作为药物靶向载体，γ－聚谷氨酸在人体内可降解成内源性氨基酸，对人体无毒副作用。同时，由于其存在较多的侧链羧基，可以对其修饰后作为药物载体使用。
目前尚无制备壳寡糖/γ-聚谷氨酸与锰锌铁氧体靶向纳米载体的报道。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供一种锰锌铁氧体靶向纳米复合载体，具有较高的稳定性并可实现自动调节热源温度，具有靶向性，在生物医药领域可用于药物载体。
同时，本发明还提供了上述锰锌铁氧体靶向纳米复合载体的制备方法，采用化学共沉淀法，将壳寡糖、γ -聚谷氨酸与锰锌铁氧体复合，方法操作简单。
本发明技术方案如下：
一种锰锌铁氧体靶向纳米复合载体，为多晶型的核壳结构，内核是锰锌铁氧体的球形磁性纳米晶，锰锌铁氧体表面包裹均一、致密的壳寡糖和γ -聚谷氨酸的混合物；所述锰锌铁氧体的包含率为85～92%，其中铁锰锌摩尔比例为1～12:1～4:1～2；锰锌铁氧体与壳聚糖、γ -聚谷氨酸的质量比为1:1-20:10-200。
优选地，所述锰锌铁氧体靶向纳米复合载体，粒度小于100nm。
优选地，所述壳寡糖分子量大小为1KD， γ -聚谷氨酸分子量大小为40KD。
优选地，所述铁锰锌摩尔比例为12:4:1。
优选地，所述的锰锌铁氧体，粒径为10～30nm，多分散系数在0.2以下。
所述锰锌铁氧体靶向纳米复合载体，药物负载率为8～14%，药物包裹率为 89.6～98.7%；优选地，负载的药物为喜树碱。
一种锰锌铁氧体靶向纳米复合载体的制备方法，步骤包括：
1）按配比称量FeCl3·6H2O、ZnSO4·7H2O、MnSO4·H2O，用去离子水溶解，在95℃下搅拌加热，加入NaOH后恒温反应 1h，得包含锰锌铁氧体的反应体系；
进一步地，步骤1）中，FeCl3·6H2O、ZnSO4·7H2O、MnSO4·H2O的摩尔比为1～12 :1～4: 1～2。
进一步地，步骤1）中， FeCl3·6H2O、ZnSO4·7H2O、MnSO4·H2O溶解于去离子水中的总摩尔浓度为0.1mmol/mL。
进一步地，步骤1）中， NaOH加入到反应体系中的浓度为1mg/mL。
2）在步骤1）反应体系中，加入负载药物后搅拌30min，再加入1/3～2/3量的壳寡糖，混合，95℃反应1h后，超声、离心，将其中的大颗粒液氮球磨处理后，加入剩余的壳寡糖和γ - 聚谷氨酸60℃再反应1h，冷冻干燥，得到锰锌铁氧体水基磁性流体；
进一步地，步骤2）中，壳寡糖加入到反应体系中的浓度为0.8mg/mL。
进一步地，步骤2）中，γ - 聚谷氨酸加入到反应体系中的浓度为5mg/mL。
进一步地，步骤2）中，液氮球磨120～150 min至粒度为10～30 nm。
3）将磁性流体通过无水乙醇洗涤，磁铁沉降分离，最后在 90℃真空烘干，得锰锌铁氧体靶向纳米复合载体。
本发明利用的壳寡糖具有抑菌、无毒、很好的生物相容性等特点；γ -聚谷氨酸具有保湿、无毒、很好的生物相容性等特点；纳米锰锌铁氧体因其软磁特性和较高的稳定性可实现自动调节热源温度，具有靶向性，三种物质交联反应后生成100nm以下的颗粒，该方法操作简单。得到的锰锌铁氧体靶向纳米复合载体呈现典型的核壳结构，其内核是球形的磁性纳米晶，外壳由均一、致密的CS/γ-PGA組成，显示出良好的分散性，且具有较好的胶体稳定性；磁性表征结果显示其具有优越的磁学性质,且矫顽力和剩磁均近似为零，体现了显著的超顺磁性。40天后再次检测，结果与之前一致，证明具有很好的稳定性。
本发明锰锌铁氧体靶向纳米复合载体，在常温下非常稳定，且内含的药物释放速率较低，而在交变磁场（ACMF）作用下，基于其内核的磁热效应，,纳米晶表面的CS/γ-PGA膜结构和渗透性发生变化，从而促进其内部的药物可控释放。通过发挥载体高磁性和主动靶向性，在机体组织内充分地富集并交变产热，起到热疗作用。同时，加热还可促使药物释放到肿瘤组织内部及药物分子的增敏作用，从而起到化疗作用。本发明复合载体结合磁热疗和化疗的作用方式，所负载药物可实现在一段时间内有效抑制肿瘤的生长，比单一的热疗或化疗更具有临床实际应用的前途。
附图说明
图1为透射电子显微镜（TEM）对壳寡糖纳米粒子的外貌及粒径表征；
图2为透射电子显微镜（TEM）对壳寡糖/γ -聚谷氨酸纳米粒子的外貌及粒径表征；
图3为透射电子显微镜（TEM）对实施例3负载喜树碱锰锌铁氧体靶向纳米复合载体的外貌及粒径表征。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
本发明所用原料均从市场购买得到，以喜树碱作为负载模型药物。壳寡糖分子量大小为1KD， γ -聚谷氨酸分子量大小为40KD。
实施例1：
一种锰锌铁氧体靶向纳米复合载体的制备方法，步骤包括：
1）按摩尔比53.8:13.0：33.2 分别称量FeCl3·6H2O、ZnSO4·7H2O、MnSO4·H2O 置于烧杯中，用10mL去离子水溶解；转移到三口烧瓶中，在 95℃ 下加热和搅拌，并在此过程中加入 10mgNaOH ，恒温反应 1h ，得包含锰锌铁氧体（粒径为10～30nm，多分散系数在0.2以下）的反应体系；
2）向步骤1）反应体系中加入5mg喜树碱后搅拌30min，再加入4mg壳寡糖，混合，95℃反应1h后，超声10min、离心，将其中的大颗粒液氮球磨120min至粒度为30nm，加4mg壳寡糖和50mg的γ - 聚谷氨酸，60℃再反应1h，经冷冻干燥12h，得到锰锌铁氧体水基磁性流体；
3）将磁性流体通过无水乙醇洗涤，磁铁沉降分离，最后在 90℃ 的真空烘箱中烘干，得锰锌铁氧体靶向纳米复合载体。
本实施例1制得的负载了喜树碱的锰锌铁氧体靶向纳米复合载体经检测粒径为10-30nm，呈现典型的多晶型的核壳结构，内核是锰锌铁氧体的球形磁性纳米晶，锰锌铁氧体表面包裹均一、致密的壳寡糖和γ -聚谷氨酸的混合物（CS/γ-PGA）；所述锰锌铁氧体的包含率为87%，锰锌铁氧体与壳聚糖、γ -聚谷氨酸的质量比为150:4: 25,且分散性良好，多分散系数在0.2以下，具有较好的胶体稳定性；
磁性表征结果显示其具有优越的磁学性质,且矫顽力和剩磁均近似为零，体现了显著的超顺磁性；药物负载率为8 %，药物包裹率为 89.6%，药物浓度达有效浓度可持续释放72h，有良好的缓释性能。40天后检测，结果与其一致，证明具有很好的稳定性。
实施例2：
一种锰锌铁氧体靶向纳米复合载体的制备方法，步骤包括：
1）按摩尔比23：23:25 分别称量FeCl3·6H2O、ZnSO4·7H2O、MnSO4·H2O 置于烧杯中，用10mL去离子水溶解；转移到三口烧瓶中，在 95℃ 下加热和搅拌，并在此过程中加入10mgNaOH ，恒温反应 1h ，得包含锰锌铁氧体（粒径为10～30nm，多分散系数在0.2以下）的反应体系；
2）向步骤1）反应体系中加入5mg喜树碱后搅拌30min，再加入3mg壳寡糖，混合， 95℃反应1h后，超声 10min、离心，将其中的大颗粒液氮球磨150min至粒度为20nm，加5mg壳寡糖和50mg的γ - 聚谷氨酸，60℃再反应1h，经冷冻干燥12h，得到锰锌铁氧体水基磁性流体；
3）将磁性流体通过无水乙醇洗涤，磁铁沉降分离，最后在 90℃ 的真空烘箱中烘干，得锰锌铁氧体靶向纳米复合载体。
本实施例2制得的负载了喜树碱的锰锌铁氧体靶向纳米复合载体经检测粒径为10-30nm，呈现典型的多晶型的核壳结构，内核是锰锌铁氧体的球形磁性纳米晶，锰锌铁氧体表面包裹均一、致密的壳寡糖和γ -聚谷氨酸的混合物（CS/γ-PGA）；所述锰锌铁氧体的包含率为90%，锰锌铁氧体与壳聚糖、γ -聚谷氨酸的质量比为150: 4:25, 且分散性良好，多分散系数在0.2以下，具有较好的胶体稳定性；
磁性表征结果显示其具有优越的磁学性质,且矫顽力和剩磁均近似为零，体现了显著的超顺磁性；药物负载率为10 %，药物包裹率为 95.2%，药物浓度达有效浓度可持续释放72h，有良好的缓释性能。40天后检测，结果与其一致，证明具有很好的稳定性。
实施例3：
一种锰锌铁氧体靶向纳米复合载体的制备方法，步骤包括：
1）按摩尔比12：4:1， 分别称量FeCl3·6H2O、ZnSO4·7H2O、MnSO4·H2O 置于烧杯中，用10mL去离子水溶解；转移到三口烧瓶中，在 95℃ 下加热和搅拌，并在此过程中加入10mgNaOH ，恒温反应 1h ，得包含锰锌铁氧体（粒径为10～30nm，多分散系数在0.2以下）的反应体系；
2）向步骤1）反应体系中加入5mg喜树碱后搅拌30min，再加入5mg壳寡糖，混合， 95℃反应1h后，超声10min、离心，将其中的大颗粒液氮球磨150min至粒度为20nm，加3mg壳寡糖和50mg的γ - 聚谷氨酸，60℃再反应1h，经冷冻干燥12h，得到锰锌铁氧体水基磁性流体；
3）将磁性流体通过无水乙醇洗涤，磁铁沉降分离，最后在 90℃的真空烘箱中烘干，得锰锌铁氧体靶向纳米复合载体。
本实施例2制得的负载了喜树碱的锰锌铁氧体靶向纳米复合载体经检测粒径为10-30nm，呈现典型的多晶型的核壳结构，内核是锰锌铁氧体的球形磁性纳米晶，锰锌铁氧体表面包裹均一、致密的壳寡糖和γ -聚谷氨酸的混合物（CS/γ-PGA）；所述锰锌铁氧体的包含率为92%，锰锌铁氧体与壳聚糖、γ -聚谷氨酸的质量比为150: 4:25，且分散性良好，多分散系数在0.2以下，具有较好的胶体稳定性；
磁性表征结果显示其具有优越的磁学性质,且矫顽力和剩磁均近似为零，体现了显著的超顺磁性；药物负载率为14 %，药物包裹率为98.7%，药物浓度达有效浓度可持续释放72h，有良好的缓释性能。40天后检测，结果与其一致，证明具有很好的稳定性。
对比例1：锰锌铁氧体单独使用
1）将 FeCl3·6H2O、ZnSO4·7H2O、MnSO4·H2O （12:4:1mol%）分别称量置于烧杯中，用10mL去离子水溶解；
2）转移到三口烧瓶中，在95℃下加热和搅拌，并在此过程中加入10mgNaOH，恒温反应1h ；
3）加入5mg喜树碱后搅拌30min，将制备得到的样品经过超声、液氮球磨除去大颗粒后，经冷冻干燥12h即可得到锰锌铁氧体水基磁性流体；
4）将磁性流体通过无水乙醇洗涤，磁铁沉降分离，最后真空冷冻干燥得到负载喜树碱的锰锌铁氧体靶向纳米载体。
对比例1所得的负载喜树碱的锰锌铁氧体靶向纳米载体，经检测粒径为10-20nm，多分散系数在1左右，相较于复合载体，其胶体稳定性较差；药物负载率为5～9%，药物包裹率为60.8～75.6%，药物浓度达有效浓度可持续释放24h。结果表明负载喜树碱的锰锌铁氧体靶向纳米复合载体在分散性、稳定性及载药性能方面优于锰锌铁氧体。
对比例2
锰锌铁氧体靶向纳米复合载体
与实施例1不同之处在于：步骤2）向步骤1）反应体系中加入5mg喜树碱后搅拌30min，再加入8mg壳寡糖和50mg γ - 聚谷氨酸，95℃反应 2h，然后超声、离心除去大颗粒后，得到锰锌铁氧体水基磁性流体。
对比例2所得的负载喜树碱的锰锌铁氧体靶向纳米复合载体，经检测粒径为40nm，多分散系数在0.3 左右，相较于复合载体，其胶体稳定性较差；药物负载率为6～11%，药物包裹率为69.4～72.3%，药物浓度达有效浓度可持续释放60 h。40天后检测，出现明显聚集现象，相对于实施例1中的锰锌铁氧体靶向纳米复合载体稳定性较差。

Claims (10)

1.一种锰锌铁氧体靶向纳米复合载体，其特征在于：通过以下制备方法得到：
1）按配比称量FeCl3·6H2O、ZnSO4·7H2O、MnSO4·H2O，用去离子水溶解，在95℃下搅拌加热，加入NaOH后恒温反应 1h，得包含锰锌铁氧体的反应体系；
2）在步骤1）反应体系中，加入负载药物后搅拌30min，再加入1/3～2/3量的壳寡糖，混合，95℃反应1h后，超声、离心，将其中的大颗粒液氮球磨处理后，加入剩余的壳寡糖和γ-聚谷氨酸60℃再反应1h，冷冻干燥，得到锰锌铁氧体水基磁性流体；
3）将磁性流体通过无水乙醇洗涤，磁铁沉降分离，最后在 90℃真空烘干，得锰锌铁氧体靶向纳米复合载体;
所述的铁、锰、锌的摩尔比为1～12 : 1～4: 1～2；所述的锰锌铁氧体与壳寡糖、γ -聚谷氨酸的质量比为1:1～20:10～200。
2.根据权利要求1所述的锰锌铁氧体靶向纳米复合载体，其特征在于：粒度小于100nm；铁、锰、锌摩尔比例为12:4:1。
3.根据权利要求1所述的锰锌铁氧体靶向纳米复合载体，其特征在于：所述壳寡糖分子量大小为1KD，γ-聚谷氨酸分子量大小为40KD。
4.根据权利要求1所述的锰锌铁氧体靶向纳米复合载体，其特征在于：所述的锰锌铁氧体，粒径为10～30nm，多分散系数在0.2以下。
5.根据权利要求1所述的锰锌铁氧体靶向纳米复合载体，其特征在于：所述锰锌铁氧体靶向纳米复合载体，药物负载率为8～14%，药物包裹率为 89.6～98.7%。
6.根据权利要求1所述的锰锌铁氧体靶向纳米复合载体，其特征在于：步骤2）中所述的负载药物为喜树碱。
7.一种权利要求1～6任一项所述锰锌铁氧体靶向纳米复合载体的制备方法，其特征在于，步骤包括：
1）按配比称量FeCl3·6H2O、ZnSO4·7H2O、MnSO4·H2O，用去离子水溶解，在95℃下搅拌加热，加入NaOH后恒温反应 1h，得包含锰锌铁氧体的反应体系；
2）在步骤1）反应体系中，加入负载药物后搅拌30min，再加入1/3～2/3量的壳寡糖，混合，95℃反应1h后，超声、离心，将其中的大颗粒液氮球磨处理后，加入剩余的壳寡糖和γ-聚谷氨酸60℃再反应1h，冷冻干燥，得到锰锌铁氧体水基磁性流体；
3）将磁性流体通过无水乙醇洗涤，磁铁沉降分离，最后在 90℃真空烘干，得锰锌铁氧体靶向纳米复合载体。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤1）中，FeCl3·6H2O、ZnSO4·7H2O、MnSO4·H2O的摩尔比为1～12 : 1～4: 1～2；FeCl3·6H2O、ZnSO4·7H2O、MnSO4·H2O溶解于去离子水中的总摩尔浓度为0.1mmol/mL；NaOH加入到反应体系中的浓度为1mg/mL。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤2）中，壳寡糖加入到反应体系中的浓度为0.8mg/ml；γ- 聚谷氨酸加入到反应体系中的浓度为5mg/mL。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤2）中，液氮球磨120～150min至粒度为10～30nm。
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