CN108553643B - 碳酸钙包裹聚多巴胺载药磁性纳米颗粒的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及药物化学的合成领域，更具体地涉及从四氧化三铁、PDA包裹四氧化三铁、上载光敏剂和最终的碳酸钙包裹及各步的具体方法。碳酸钙包裹聚多巴胺的磁性纳米颗粒制备方法具体包括以下步骤：（1）利用碱性共沉淀法合成四氧化三铁（2）在四氧化三铁存在下多巴胺在碱性条件下的自聚合（3）ICG通过静电吸附作用上载到PDA包裹的磁性纳米颗粒上（4）利用共沉淀法合成的碳酸钙将ICG包裹在磁性纳米颗粒的表面。所得到的复合纳米药物递送系统具有靶向传递、高的药物上载量、良好的生物相容性等优点。

Description

碳酸钙包裹聚多巴胺载药磁性纳米颗粒的制备方法
技术领域
本发明涉及化学药物领域，具体涉及具有靶向作用及协同疗法的碳酸钙包裹多巴胺的载药磁性纳米颗粒制备与用途。
背景技术
吲哚菁绿（Indocyaninegree, ICG, 别称靛菁绿，心脏绿等，化学结构式C43H47N2NaO6S2，CAS号：3599-32-4，相对分子量：774.96 ）是一种两亲性的三碳菁染料。它的结构是由两个多苯环连接到一个碳链上，两个磺酸基团连接到两个苯环上，这是它具有两亲性的根本原因。ICG及其他近红外染料具有减少光散射、良好的组织渗透性和对自体荧光生物样品干扰小等优点，在生物医学的诸多领域备受青睐。尽管近红外光谱显示其他多种染料具有许多优于ICG 的性能，但 ICG 由于它良好的生物安全性，被应用于临床领域。ICG进入人体内后，能够快速与血浆蛋白结合，被肝脏胆汁排出体外。在无光照条件下，即使高浓度的 ICG 对人体的产生的毒性也非常微小。目前为止，ICG 是唯一被 FDA 批准应用于临床研究的唯一一种近红外光热剂。
光热治疗是一种纯物理治疗方法。主要利用物理能量对人体进行整体或局部加热，通过产热量使得肿瘤组织区域的温度上升到有效治疗温度，并维持一段时间，从而改变肿瘤细胞所处的微环境，抑制肿瘤血管形成和肿瘤细胞转移，并使其调亡、坏死，最终达到治疗肿瘤的目的。多巴胺(DA)是一种典型的神经递质，在大脑中自然存在，在碱性条件下可以自发聚合成聚多巴胺(PDA)，而不需要额外的氧化剂。PDA具有优良的生物相容性和生物可降解性，在实际应用中可防止长期毒性。碳酸钙作为一种无机材料具有良好的生物相容性、可降解型、安全性以及价格低廉等特点。此外，碳酸钙具有pH敏感性，其结构在中性条件中保持稳定的同时，可在实体肿瘤组织和溶酶体等酸性环境中分解，并实现对其载负的药物的可控释放。
为了进一步提高治疗效果和减少不良副作用，针对肿瘤部位的特异性靶向作用也极具吸引性。磁靶向技术是一种已被证实的技术，可以将纳米复合材料传送到由外部磁场引导的肿瘤区域。超顺磁性Fe3O4纳米粒子被广泛应用于各种药物的磁性运输，以到达单个肿瘤细胞。因此，从PDA、Fe3O4和碳酸钙合成的纳米复合材料被认为是一个用于临床应用很有前景的药物递送平台。
发明内容
由于目前用于治疗肿瘤的药物递送载体其作用单一，生物相容性、降解性较差，本发明旨在合成一种具有较好生物相容性和可降解性同时又能在磁靶向的作用下结合传统化疗方法和光热疗法的新型药物递送平台。
本发明的技术方案具体如下：
碳酸钙包裹聚多巴胺载药磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
（1）将二价铁盐和三价铁盐溶于去离子水中，加入浓盐酸，得到混合溶液；
（2）将步骤（1）得到的混合溶液逐滴加到氢氧化钠溶液中搅拌半个小时，用一块强磁铁磁性分离得到四氧化三铁磁性纳米颗粒，用去离子水洗涤三次；
（3）将步骤（2）所得到的四氧化三铁磁性纳米颗粒分散在三羟甲基氨基甲烷（Tris）缓冲溶液中，加入盐酸多巴胺，在室温下机械搅拌12小时，磁铁分离，用去离子水洗涤，得到多巴胺包裹的磁性纳米颗粒（Fe3O4@PDA）；
（4）将步骤（3）得到的Fe3O4@PDA纳米颗粒分散在去离子水中，将二水合氯化钙和ICG加入到所得的Fe3O4@PDA纳米颗粒悬浮液中，避光搅拌12小时后, 磁铁磁性分离洗涤三次，得到吸附了ICG和钙离子的磁性纳米颗粒（Fe3O4@PDA/ICG/Ca2+）；
(5) 将步骤（4）得到的Fe3O4@PDA/ICG/Ca2+纳米颗粒分散在去离子水中，加入碳酸钠和ICG，避光搅拌6小时，磁铁磁性分离洗涤三次。
进一步，所述步骤（1）中的二价铁盐为七水合硫酸亚铁和氯化亚铁的一种或两种；所述步骤（1）中的三价铁盐是六水合三氯化铁和硫酸铁的一种或两种；所述步骤（1）中的二价铁盐与三价铁盐的摩尔比是1:1-1:3；所述步骤（1）中的浓盐酸摩尔浓度为12 M，并与铁离子摩尔比为1:1-1:2。
进一步，所述步骤（2）中的氢氧化钠溶液摩尔浓度为1.5 M，体积为50 mL。
进一步，所述步骤（3）中的Tris缓冲溶液PH=8.5，摩尔浓度为10 mM；所述步骤（3）中的四氧化三铁磁性纳米颗粒浓度为2 mg/mL，多巴胺浓度为2-4 mg/mL。
进一步，所述步骤（4）中的Fe3O4@PDA纳米颗粒与ICG质量比为1:2-1:3；Fe3O4@PDA纳米颗粒与二水合氯化钙质量比为1:2-1:3。
进一步，所述步骤（5）中的Fe3O4@PDA/ICG/Ca2+纳米颗粒与ICG质量比为1:2-1:3；Fe3O4@PDA/ICG/Ca2+纳米颗粒与碳酸钠质量比为1:2-1:3。
本发明主要优点有：
针对目前纳米药物载体存在的问题，本项目创造性地提出能够实现多种治疗方法联合治疗同时又具有较好生物相容性及靶向性的纳米药物递送平台。本项目中，四氧化三铁具有磁靶向功能，ICG用于光热治疗，PDA能显著提高纳米递送系统的生物相容性，碳酸钙可显著提高药物的上载效率，整个纳米药物递送系统能有效提高治疗效果，解决纳米递送系统的靶向性和协同性等问题，推动肿瘤的高效治疗。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图：
图1为本发明实施例1磁性复合纳米颗粒（Fe3O4@PDA/ ICG/CaCO3）的合成示意图。
图2为本发明实施例1中磁性复合纳米颗粒红外图。
图3为本发明实施例1中磁性复合纳米颗粒的TEM图。
图4为本发明实施例1中Fe3O4及Fe3O4@PDA@CaCO3/ICG磁性复合纳米颗粒298K的磁化曲线图。
图5为本发明实施例1中磁性复合纳米颗粒对4T1和HeLa癌细胞体外毒性图。
图6为本发明实施例1中磁性复合纳米颗粒对小鼠皮下肿瘤治疗图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1 制备碳酸钙包裹聚多巴胺载药磁性纳米颗粒
制备碳酸钙包裹聚多巴胺载药磁性纳米颗粒的合成示意图如图1所示，具体步骤包含如下步骤：
（1）Fe3O4@PDA磁性复合材料的制备：将0.556g七水合硫酸亚铁和1.04 g六水合三氯化铁溶于5mL去离子水中，加入0.17mL浓盐酸，将混合溶液逐滴加到50mL 1.5M氢氧化钠溶液中80℃下剧烈搅拌半个小时，自然冷却到室温后磁性分离用去离子水洗涤3遍，将Fe3O4纳米颗粒分散在PH=8.5，10mM三羟甲基氨基甲烷缓冲液中，室温下机械搅拌12小时，磁性分离，用去离子水洗涤三遍。
（2）Fe3O4@PDA@CaCO3/ICG的制备：将1 mL 10 mg·mL-1二水合氯化钙和2 mL 2.5mg·mL-1 ICG加入到20 mL Fe3O4@PDA溶液中，避光条件下搅拌12 h，磁性分离用去离子水清洗三遍。将得到的产物分散到20 mL去离子水中，加入0.2 mL 10 mg·mL-1 Na2CO3 和2 mL2.5 mg·mL-1 ICG，搅拌6 h，磁性分离用去离子水洗涤三遍。其红外光谱见图2，结果显示Fe3O4、PDA、ICG、CaCO3的特征峰在Fe3O4@PDA@CaCO3/ICG上均存在，说明Fe3O4@PDA@CaCO3/ICG已成功的合成。其透射电镜（TEM）见图3， TEM结果显示纳米颗粒直径约为17.4 ± 3.1 nm。图4为Fe3O4及Fe3O4@PDA@CaCO3/ICG磁性复合纳米颗粒298K的磁化曲线图。图5是所得纳米颗粒对4T1和HeLa肿瘤细胞体外毒性示意图，显示对细胞施加纳米颗粒和808-nm激光照射以后，对4T1和HeLa肿瘤细胞的杀伤效率最高。图6是所得纳米颗粒对皮下荷瘤裸鼠的抗肿瘤效果，显示对荷瘤裸鼠进行尾静脉注射纳米颗粒，肿瘤部位磁靶向以及808-nm激光照射之后对皮下肿瘤生长的抑制最强。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.碳酸钙包裹聚多巴胺载药磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
（1）将二价铁盐和三价铁盐溶于去离子水中，加入浓盐酸，得到混合溶液；
（2）将步骤（1）得到的混合溶液逐滴加到氢氧化钠溶液中搅拌半个小时，用一块强磁铁磁性分离得到四氧化三铁磁性纳米颗粒，用去离子水洗涤三次；
（3）将步骤（2）所得到的四氧化三铁磁性纳米颗粒分散在三羟甲基氨基甲烷Tris缓冲溶液中，加入盐酸多巴胺，在室温下机械搅拌12小时，磁铁分离，用去离子水洗涤，得到多巴胺包裹的磁性纳米颗粒Fe3O4@PDA；
（4）将步骤（3）得到的Fe3O4@PDA纳米颗粒分散在去离子水中，将二水合氯化钙和ICG加入到所得的Fe3O4@PDA纳米颗粒悬浮液中，避光搅拌12小时后, 磁铁磁性分离洗涤三次，得到吸附了ICG和钙离子的磁性纳米颗粒Fe3O4@PDA/ICG/Ca2+；
(5) 将步骤（4）得到的Fe3O4@PDA/ICG/Ca2+纳米颗粒分散在去离子水中，加入碳酸钠和ICG，避光搅拌6小时，磁铁磁性分离洗涤三次。
2.根据权利要求1所述的碳酸钙包裹聚多巴胺载药磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的二价铁盐为七水合硫酸亚铁和氯化亚铁中的一种或两种；所述步骤（1）中的三价铁盐是六水合三氯化铁和硫酸铁中的一种或两种；所述步骤（1）中的二价铁盐与三价铁盐的摩尔比是1:1-1:3；所述步骤（1）中的浓盐酸摩尔浓度为12 M，并与铁离子摩尔比为1:1-1:2。
3.根据权利要求1所述的碳酸钙包裹聚多巴胺载药磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的氢氧化钠溶液摩尔浓度为1.5 M，体积为50 mL。
4.根据权利要求1所述的碳酸钙包裹聚多巴胺载药磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的Tris缓冲溶液PH=8.5，摩尔浓度为10 mM；所述步骤（3）中的四氧化三铁磁性纳米颗粒浓度为2 mg/mL，多巴胺浓度为2-4 mg/mL。
5.根据权利要求1所述的碳酸钙包裹聚多巴胺载药磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中的Fe3O4@PDA纳米颗粒与ICG质量比为1:2-1:3；Fe3O4@PDA纳米颗粒与二水合氯化钙质量比为1:2-1:3。
6.根据权利要求1所述的碳酸钙包裹聚多巴胺载药磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中的Fe3O4@PDA/ICG/Ca2+纳米颗粒与ICG质量比为1:2-1:3；Fe3O4@PDA/ICG/Ca2+纳米颗粒与碳酸钠质量比为1:2-1:3。
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