CN108379581A - 一种四氧化三铁-碳-金药物载体及其制备方法 - Google Patents

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张扬
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Abstract

本发明公开了一种四氧化三铁‑碳‑金药物载体及其制备方法。在该药物载体中，四氧化三铁核被球形碳壳所包覆，碳壳中间存在较大空间，纳米金颗粒负载于碳壳表面。其制备方法：首先使用氯化铁和氯化亚铁在柠檬酸钠辅助下通过共沉淀法制备单分散四氧化三铁颗粒，随后借助正硅酸四乙酯包覆在其表面包覆一层二氧化硅，再使用甲醛‑间苯二酚共聚物包覆一层碳。使用氢氧化钠处理以除去二氧化硅模板，最后通过浸渍法将金纳米颗粒负载于碳壳上，便得到本发明的药物载体。本发明制得的药物载体具有良好的化学稳定性、生物相容性、磁学特性和光热疗法特性等优良性能，本发明所制备的药物载体合成温度低，环境友好，可大规模生产。

Description

一种四氧化三铁-碳-金药物载体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种药物载体材料，尤其涉及一种碳基药物载体材料，属于药物载体制备领域。
背景技术
近年来，医学技术不断发展，人类的医疗需求日益增长，传统的直接给药方式越来越受到限制。很多药物虽然对病灶部位有良好的治疗效果，但同时也会极大地损害人体正常组织和器官。而随着纳米技术的进步，纳米药物载体逐渐进入了研究人员的视野。通过靶向药物载体，可以将药物定向输送到有效部位，大大提高其疗效，并降低副作用。
在诸多药物载体中，碳基药物载体因其具有良好的化学稳定性和生物相容性，从而受到广泛的关注。相对于一维的碳纳米管和二维的石墨烯，三维的纳米空心碳球有着最大的载药能力，也十分利于在其基础上设计负载其他功能材料的新型复合结构，从而获得更多的功能特性，达到更加优良的治疗效果。其中磁学特性和光热疗法特性是应用最为广泛的功能特性。如Applied Materials&Interface杂志2016年第8期14470-14480页报道了负载四氧化三铁的药物载体，并因此获得了良好的磁学特性。2015年第7期4354-4367页则报道了同时负载四氧化三铁和纳米金颗粒的药物载体，获得了优良的磁学特性和光热疗法特性。这些研究表明了四氧化三铁和纳米金在药物载体领域中的广泛应用，将其与碳基药物载体进行复合，则可以得到具有良好的化学稳定性、生物相容性、磁学特性和光热疗法特性等优良性能的药物载体。
因此，本发明的研究人员致力于设计并合成一种具有多种功能的四氧化三铁-碳-金药物载体。
发明内容
鉴于现有技术的缺陷，本发明要解决的问题是设计一种具有多种功能的四氧化三铁-碳-金药物载体并提供及其制备方法。
为获得如上所述的具有多种功能特性的性能优良的药物载体，本发明提供了一种四氧化三铁-碳-金药物载体及其制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将氯化铁、氯化亚铁在室温下溶解于盛有经过氩气脱氧过的去离子水的烧杯中，在机械搅拌下向烧杯中加入氢氧化钠溶液，将烧杯放在磁力搅拌器上搅拌0.5-5h后，将烧杯水浴加热到60-120℃搅拌0.5-5h，用磁铁收集所得产物，将产物分散于盛有柠檬酸钠溶液的烧杯中，将烧杯水浴加热至60-120℃搅拌0.5-5h，再次用磁铁收集所得产物并用丙酮清洗，将产物在真空条件下干燥后分散于去离子水中，透析处理至一定浓度，得到四氧化三铁分散液；
步骤2，将正硅酸四乙酯溶于乙醇中得到正硅酸四乙酯分散液，将四氧化三铁分散液和氨水加入盛有水和乙醇的混合溶液的烧杯中，将烧杯放在超声仪上超声混合均匀，然后向烧杯中加入正硅酸四乙酯分散液，搅拌4-20h，离心分离所得产物并用乙醇清洗数次后，将得到的固体产物分散到盛有甲醇溶液的烧杯中，向烧杯中加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌1-6h，反应结束；
步骤3，离心收集步骤2反应产物并用乙醇清洗数次后干燥，将其加入盛有水和乙醇的混合溶液的烧杯中，然后依次加入氨水，间苯二酚和甲醛，在20-60℃下搅拌1-6h，反应结束；
步骤4，离心收集步骤3反应产物并用乙醇和去离子水清洗数次后干燥，将干燥产物转移至马弗炉中，在氩气保护下加热至600-900℃煅烧2-6h，冷却后加入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中，将烧杯水浴加热至40-80℃搅拌10-30h后透析、离心分离得到固体产物并将其干燥；
步骤5，将乙二胺加入氯金酸溶液中得到反应溶液，将反应溶液和步骤4所得干燥产物加入去离子水中，搅拌2-10h后离心分离得到固体产物并将其干燥后转移至马弗炉中，在含有5％氢气的氢气-氩气混合气氛中，在150-350℃煅烧0.5-4h，得到四氧化三铁-碳-金药物载体。
进一步地，步骤1中，所述的氯化铁和所述氯化亚铁其摩尔比为2:1，所述去离子水和所述氯化亚铁的摩尔比为200:1～2000:1，所述的氢氧化钠溶液浓度为10mol/L，所述氢氧化钠与所述氯化亚铁的摩尔比为6:1～12:1，所述柠檬酸钠溶液浓度为0.1mol/L～1.0mol/L。
进一步地，步骤2中，所述正硅酸乙酯和所述乙醇的体积比为1:50～1:5，所述水和所述乙醇的体积比为1:2～1:6，所述正硅酸乙酯分散液、氨水、四氧化三铁分散液、水和乙醇混合溶液的体积比为15～25:2～4:1～3:160，所述固体产物与甲醇溶液的质量比为1:40～1:100，所述3-氨丙基三乙氧基硅烷与甲醇溶液的体积比为1:100～1:600。
进一步地，，步骤3中，所述的水和乙醇的体积比为1:0.5～1:5，所述反应产物、氨水、间苯二酚、甲醛及水和乙醇混合溶液的质量比为1:1:1:1:100～500。
进一步地，，步骤4中，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.5-4mol/L。
进一步地，步骤5中，所述氯金酸溶液浓度为10mg/mL，所述乙二胺和所述氯金酸溶液的体积比为1:50～1:400，所述反应产物、所述混合溶液和所述去离子水的质量比为1:10～50:200～600。
进一步地，一种四氧化三铁-碳-金药物载体的制备方法所得四氧化三铁-碳-金药物载体，所述四氧化三铁-碳-金药物载体，包括四氧化三铁核、球形碳壳和纳米金颗粒。
进一步地，所述四氧化三铁核为球形，被所述球形碳壳所包覆，所述球形碳壳中间存在较大空间，所述纳米金颗粒负载于碳壳表面。
进一步地，所述四氧化三铁核为晶态四氧化三铁，所述球形碳壳为无定型态，所述纳米金颗粒为晶态金。
进一步地，所述四氧化三铁核的直径为10nm，所述球形碳壳的内径为80nm，厚度为10nm，所述纳米金颗粒的粒径为4nm。
本发明与现有技术比较的优势在于，本发明制备的碳基药物载体是一种由纳米四氧化三铁颗粒、纳米空心碳球和纳米金颗粒所组成的复合结构，其中四氧化三铁颗粒被包覆于纳米空心碳球内部，二者之间有较大的空间，纳米金颗粒负载于碳球表面。这种结构的好处是纳米空心碳球内部较大的空间提供了出色的载药能力，四氧化三铁颗粒提供了优秀的磁响应性能，纳米金颗粒则提供了良好的光热治疗性能。其次，本发明所制备的这种材料合成温度低，环境友好，可大规模生产。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1为本发明的一个较佳实施例1获得的四氧化三铁-碳-金药物载体的TEM照片；
图2为本发明的一个较佳实施例1获得的四氧化三铁-碳-金药物载体的X-射线衍射图谱；
图3为本发明的一个较佳实施例1获得的四氧化三铁-碳-金药物载体的磁滞回线；
图4为本发明的实例2获得的四氧化三铁-碳-金药物载体的磁滞回线。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
将氢氧化钠溶解于去离子水中磁力搅拌10分钟，配成浓度为0.4g/mL的溶液，将10g六水合三氯化铁和4g四水合氯化亚铁溶解于150mL氩气脱气过的去离子水中，在高速机械搅拌下在30分钟内逐滴加入20mL上述氢氧化钠溶液，室温下搅拌1小时，随后升温至90℃，再搅拌1小时。将柠檬酸钠溶解于去离子水中，磁力搅拌10分钟，得到150mg/mL的溶液。待反应结束，冷却至室温后用磁铁收集反应产物，再将产物分散至200mL上述柠檬酸钠溶液中，加热至80℃下保温1小时后，再次用磁铁收集产物，30℃下真空干燥，随后再将干燥产物分散至50mL去离子水中，透析除去多余的柠檬酸根离子，即得到四氧化三铁悬浮液，将其调整至质量分数为2％。向120mL去离子水和40mL乙醇的混合溶液中加入2mL四氧化三铁悬浮液和3mL氨水，超声分散均匀。将正硅酸四乙酯溶解于乙醇中，搅拌10分钟，得到30mg/mL的溶液，将20mL该溶液逐滴加入四氧化三铁混合溶液中，机械搅拌12小时。反应结束后，离心分离得到产物并用乙醇洗涤2次，再将产物分散至10mL甲醇中，向其中加入300μl 3-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌3小时后离心分离得到产物，用乙醇清洗产物两次并烘干。将得到的干燥产物超声分散于20mL乙醇和10mL去离子水的混合溶液中，向其中依次加入0.1g氨水，0.1g间苯二酚和0.1g甲醛，在30℃下搅拌3小时，反应结束后离心分离得到产物，用去离子水和乙醇各清洗产物两次后烘干，将干燥产物转移至马弗炉中，在氩气气氛中，650℃下煅烧4小时，冷却后将产物加入氢氧化钠溶液中，在50℃搅拌24小时，然后透析、离心分离得到固体产物并干燥。将100μl乙二胺加入10mL 10mg/mL氯金酸溶液中，搅拌10分钟得到反应溶液，将600μl上述产物和反应溶液加入5mL去离子水中，搅拌5小时，离心分离得到固体产物并干燥，将干燥产物转移至马弗炉中，在含有5％氢气的氢氩混合气氛中，在200℃下煅烧1小时，即得到最终产物四氧化三铁-碳-金药物载体。
实施例2：
将氢氧化钠溶解于去离子水中磁力搅拌10分钟，配成0.4g/mL的溶液，将10g六水合三氯化铁和4g四水合氯化亚铁溶解于150mL氩气脱气过的去离子水中，在高速机械搅拌下在30分钟内逐滴加入20mL上述氢氧化钠溶液，室温下搅拌1小时，随后升温至90℃，再搅拌1小时。将柠檬酸钠溶解于去离子水中，磁力搅拌10分钟，得到150mg/mL的溶液。待反应结束，冷却至室温后用磁铁收集反应产物，再将产物分散至200mL上述柠檬酸钠溶液中，加热至80℃保温1小时后，再次用磁铁收集产物，30℃下真空干燥，随后再将干燥产物分散至50mL去离子水中，透析除去多余的柠檬酸根离子，即得到四氧化三铁悬浮液，将其调整至质量分数为2％。向120mL去离子水和40mL乙醇的混合溶液中加入2mL四氧化三铁悬浮液和3mL氨水，超声分散均匀。将正硅酸四乙酯溶解于乙醇中，搅拌10分钟，得到30mg/mL的溶液，将20mL该溶液逐滴加入四氧化三铁混合溶液中，机械搅拌12小时。反应结束后，离心分离得到产物并用乙醇洗涤2次，再将产物分散至10mL甲醇中，向其中加入300μl 3-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌3小时后离心分离得到产物，用乙醇清洗两次并烘干。将得到的产物超声分散于20mL乙醇和10mL去离子水的混合溶液中，向其中依次加入0.1g氨水，0.1g间苯二酚和0.1g甲醛，在30℃下搅拌3小时。反应结束后离心分离得到产物，用去离子水和乙醇各清洗产物两次后烘干，将干燥产物转移至马弗炉中，在氩气气氛中，800℃下煅烧4小时，冷却后将产物加入氢氧化钠溶液中，在50℃搅拌24小时，然后透析、离心分离得到固体产物并干燥。将100μl乙二胺加入10mL 10mg/mL氯金酸溶液中搅拌10分钟得到反应溶液，将600μl上述产物和反应溶液加入5mL去离子水中，搅拌5小时，离心分离得到固体产物并干燥，将干燥产物转移至马弗炉中，在含有5％氢气的氢氩混合气氛中，在200℃煅烧1小时，即得到最终产物四氧化三铁-碳-金药物载体。
得到最终产物四氧化三铁-碳-金药物载体后，对其进行测试和表征，如图1，本发明的一个较佳实施例1获得的四氧化三铁-碳-金药物载体的TEM照片所示，在50nm尺寸下，四氧化三铁-碳-金药物载体为理想的空心球结构，包括四氧化三铁核、球形碳壳和纳米金颗粒，四氧化三铁核为球形，被球形碳壳所包覆，球形碳壳中间存在较大空间，纳米金颗粒负载于碳壳表面。空心球的直径为80nm，厚度为10nm，四氧化三铁核颗粒直径为10nm，纳米金颗粒直径为4nm。如图2，本发明的一个较佳实施例1获得的四氧化三铁-碳-金药物载体的X-射线衍射图谱所示，在衍射角为30°、36°、43°、53.5°、57.5°63.5°附近出现了四氧化三铁的衍射峰，在衍射角为38°、45°、65°、78°附近出现了金的衍射峰，这表明四氧化三铁-碳-金药物载体中的金和四氧化三铁均为晶态。如图3，本发明的一个较佳实施例1获得的四氧化三铁-碳-金药物载体的磁滞回线图所示，计算得出，药物载体的饱和磁化强度为9.30emu/g，在实施例1条件下，四氧化三铁-碳-金药物载体中四氧化三铁表现出了良好的磁学性能。如图4，本发明的实施例2与实施例1构成对比实施例，获得的四氧化三铁-碳-金药物载体的磁滞回线图所示，计算得出，药物载体的饱和磁化强度仅为6.11emu/g，分析其饱和磁化强度下降原因是由于过高的煅烧温度使得四氧化三铁的磁性消退。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可根据本发明的构思作出诸多修改和变化，因此凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种四氧化三铁-碳-金药物载体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将氯化铁、氯化亚铁在室温下溶解于盛有经过氩气脱氧过的去离子水的烧杯中，在机械搅拌下向烧杯中加入氢氧化钠溶液，然后将烧杯放在磁力搅拌器上搅拌0.5-5h后，将烧杯水浴加热到60-120℃搅拌0.5-5h，用磁铁收集所得产物，将产物分散于盛有柠檬酸钠溶液的烧杯中，将烧杯水浴加热至60-120℃搅拌0.5-5h，再次用磁铁收集所得产物并用丙酮清洗，将产物在真空条件下干燥后分散于去离子水中，透析处理得到四氧化三铁分散液；
步骤2，将正硅酸四乙酯溶于乙醇中得到正硅酸四乙酯分散液，将四氧化三铁分散液和氨水加入盛有水和乙醇的混合溶液的烧杯中，将烧杯放在超声仪上超声混合均匀，然后向烧杯中加入正硅酸四乙酯分散液，搅拌4-20h，离心分离所得产物并用乙醇清洗数次后，将所得固体产物分散到盛有甲醇溶液的烧杯中，向烧杯中加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌1-6h，反应结束；
步骤3，离心收集步骤2反应产物并用乙醇清洗数次后干燥，将其加入盛有水和乙醇的混合溶液的烧杯中，然后依次加入氨水，间苯二酚和甲醛，在20-60℃下搅拌1-6h，反应结束；
步骤4，离心收集步骤3反应产物并用乙醇和去离子水清洗数次后干燥，将干燥产物转移至马弗炉中，在氩气氛围保护下加热至600-900℃煅烧2-6h，冷却后加入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中，水浴加热至40-80℃搅拌10-30h后透析、离心分离得到固体产物并将其干燥；
步骤5，将乙二胺加入氯金酸溶液中得到反应溶液，将反应溶液和步骤4所得干燥产物加入去离子水中，搅拌2-10h后离心分离得到固体产物并将其干燥后转移至马弗炉中，在含有5％氢气的氢气-氩气混合气氛中，在150-350℃煅烧0.5-4h，得到四氧化三铁-碳-金药物载体。
2.如权利要求1所述的一种四氧化三铁-碳-金药物载体的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述的氯化铁和所述氯化亚铁其摩尔比为2:1，所述去离子水和所述氯化亚铁的摩尔比为200:1～2000:1，所述的氢氧化钠溶液浓度为10mol/L，所述氢氧化钠与所述氯化亚铁的摩尔比为6:1～12:1，所述柠檬酸钠溶液浓度为0.1mol/L～1.0mol/L。
3.如权利要求1所述的一种四氧化三铁-碳-金药物载体的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述正硅酸乙酯和所述乙醇的体积比为1:50～1:5，所述水和乙醇的体积比为1:2～1:6，所述正硅酸乙酯分散液、氨水、四氧化三铁分散液、水和乙醇混合溶液的体积比为15～25:2～4:1～3:160，所述固体产物与甲醇溶液的质量比为1:40～1:100，所述3-氨丙基三乙氧基硅烷与甲醇溶液的体积比为1:100～1:600。
4.如权利要求1所述的一种四氧化三铁-碳-金药物载体的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述水和乙醇的体积比为1:0.5～1:5，所述反应产物、氨水、间苯二酚、甲醛及水和乙醇混合溶液的质量比为1:1:1:1:100～500。
5.如权利要求1所述的一种四氧化三铁-碳-金药物载体的制备方法，其特征在于，步骤4中，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.5-4mol/L。
6.如权利要求1所述的一种四氧化三铁-碳-金药物载体的制备方法，其特征在于，步骤5中，所述氯金酸溶液浓度为10mg/mL，所述乙二胺和所述氯金酸溶液的体积比为1:50～1:400，所述反应产物、所述混合溶液和所述去离子水的质量比为1:10～50:200～600。
7.如权利要求1-6任意一种四氧化三铁-碳-金药物载体的制备方法制得四氧化三铁-碳-金药物载体，其特征在于，所述四氧化三铁-碳-金药物载体，包括四氧化三铁核、球形碳壳和纳米金颗粒。
8.如权利要求7所述的一种四氧化三铁-碳-金药物载体，其特征在于，所述四氧化三铁核为球形，被所述球形碳壳所包覆，所述球形碳壳中间存在较大空间，所述纳米金颗粒负载于碳壳表面。
9.如权利要求7所述的一种四氧化三铁-碳-金药物载体，其特征在于，所述四氧化三铁核为晶态四氧化三铁，所述球形碳壳为无定型态，所述纳米金颗粒为晶态金。
10.如权利要求7所述的一种四氧化三铁-碳-金药物载体，其特征在于，所述四氧化三铁核的直径为10nm，所述球形碳壳的内径为80nm，厚度为10nm，所述纳米金颗粒的粒径为4nm。
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