CN108721249A - 一种载药金纳米枝晶颗粒的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种载药金纳米枝晶颗粒的制备方法。具体是以金纳米颗粒为种子，制备出亲水性的金纳米枝晶颗粒，再将模式药物装载到金纳米枝晶颗粒表面，制备出一种载药金纳米枝晶颗粒，通过近红外光或者pH调控药物的释放。本发明的载药金纳米枝晶颗粒分散性良好，载药性能优越，具有较强的光热转换效应，光热促发的释放性能以及pH响应的释放性能，在药物释放、抗癌疗法等领域有广泛的应用前景。

Description

一种载药金纳米枝晶颗粒的制备方法
技术领域
本发明属于生物医药材料领域，涉及一种载药金纳米枝晶颗粒的制备方法。
背景技术
药物载体是一种能装载功能性药物，进入人体后将药物输送到体内病灶部位或者靶向器官(如：肿瘤组织、病变组织)的一种体系。药物载体的作用在于对人体中的病灶部位或者靶向器官提供持续的药物递送，为患者提供了给药的便利性，并且减少了治疗频率，同时也减轻了无载体药物对身体其他健康组织造成的副作用。然而传统的药物载体存在载药量少，分散效果不好，药物释放速率不可控等缺点。
近年来，由于金纳米材料光热转换效率高、易合成、易表征、易修饰、性质稳定、生物相容性好等，基于金纳米材料的光热治疗越来越受到研究者的关注。金纳米材料具有许多独特的光学特性，这些光学性质主要是由于它的局域表面等离子体共振特性。入射光会与金纳米材料的自由电子相互作用：当入射光的波长与自由电子的振动频率发生共振耦合时，就会产生表面等离子体共振。由于近红外光的波长范围赋予了它的独特光学安全性质,可透过人体皮肤和深层组织，并对组织的损伤较小等特点可以用作肿瘤光热治疗的激发光源。然而金纳米材料光热转换效应的研究主要集中在对肿瘤组织的光热效应方面，即通过近红外光的激发下，金纳米材料温度上升，使得肿瘤组织大面积杀伤，在其它领域(如药物释放领域)的应用还没有深入的研究，需要更深入的探索。
综上所述，目前还没有一种技术将金纳米材料与光热转换效应结合，用于药物递送领域。因此开发具有多孔形貌、较高药物装载量、良好分散性、可控的释放速率的载药金纳米材料体系已是刻不容缓。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种载药金纳米枝晶颗粒的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种载药金纳米枝晶颗粒的制备方法，包括如下步骤：
(1)球形金纳米粒籽的制备：将0.5-5mL的50mM的四氯金酸水溶液加入到50mL去离子水中煮沸5分钟，然后加入1-20mL的30mM的柠檬酸钠水溶液进行还原，使混合物反应15分钟，然后冷却至室温，11000rpm离心30min，再分散到50mL的去离子水中，得到球形金纳米粒籽。
(2)金纳米枝晶的生长：将10-500μL步骤1制备的球形金纳米粒籽、1-8mL浓度为0.2M的油胺的甲醇溶液、20-500μL浓度为150mM的氯金酸的乙醇溶液和30μL浓度为0.3M的维生素C的甲醇溶液加入反应瓶中进行反应，再将其置于搅拌摇床上约10分钟至24小时，以生成疏水性金纳米枝晶。
(3)金纳米枝晶的相转化：将步骤2制备的疏水性金纳米枝晶用氯仿和乙醇分别洗涤一次，加入0.1-10mg的聚乙二醇-巯基(HS-PEG)，超声处理，并静置过夜；随后通过离心收集纳米颗粒，用乙醇洗涤一次后再分散入水中，得到亲水性金纳米枝晶。
(4)载药金纳米枝晶的制备：将模式药物加入到步骤3制备的亲水性金纳米枝晶溶液中，在振荡转速150rpm、37℃避光孵育24小时；经7000rpm离心处理去除上清液，体积浓度为50％的酒精洗涤后，再次离心去除上清液、冷冻干燥，得到直径为50-300nm直径的载药金纳米枝晶颗粒。
进一步地，所述步骤3中，所述亲水性金纳米枝晶形貌为球形金纳米颗粒为中心，从中心向外周发散的多级枝晶结构，直径约为50-300nm。
进一步地，所述步骤4中，所述模式药物种类包括：抗癌药物、小分子药物、多肽药物、基因药物、蛋白药物。
由于上述技术方案的运用，本发明的有益效果是：
1、优良的生物相容性：金纳米枝晶颗粒的主要成分是金属金和大分子PEG，金和PEG普遍用于生物医药行业，对细胞或组织无毒性反应；且PEG是一种在体内半衰期长的大分子物质，不易被免疫细胞识别。
2、合理的尺寸(50-300nm)和形貌(球形枝晶)，因此有利于药物在血液循环中流动，不至于堵塞血管。
3、具有光热和pH双开关控制缓释速率：由于枝晶由很多纳米颗粒组装形成，当近红外光的照射或者酸性pH的条件下，能够自行裂解，使得药物从纳米枝晶中释放出来，达到释放速率可控的目的。
4、比表面积大：金纳米枝晶表面的枝晶结构显著增大了药物载体的比表面积，可将多种药物装载于微球中，能够显著提高药物的载药量。
附图说明
图1为实施例1中制备的载药金纳米枝晶透射电镜图；
图2为实施例3中金纳米枝晶对药物的载药率柱状图；
图3为实施例5中MCF-7肿瘤细胞加入载药金纳米枝晶颗粒的荧光染色图片。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
本发明的实施例如下：
实施例1
本实施例中一种载药金纳米枝晶颗粒的制备方法依次包括如下步骤：
(1)球形金纳米粒籽的制备：将0.5mL的50mM的四氯金酸水溶液加入到50mL去离子水中煮沸5分钟，然后加入1mL的30mM的柠檬酸钠溶液进行还原，使混合物反应15分钟，然后冷却至室温，11000rpm离心30min，再分散到50mL的去离子水中，得到球形金纳米粒籽。
(2)金纳米枝晶的生长：将步骤(1)中500μL的球形金纳米粒籽、8mL浓度为0.2M的油胺甲醇溶液、、500μL浓度为150mM的氯金酸乙醇溶液和30μL浓度为0.3M的维生素C甲醇溶液加入反应瓶中进行反应，再将其置于搅拌摇床上约10分钟至24小时以生成疏水性金纳米枝晶。
(3)金纳米枝晶的相转化：再将步骤(2)中疏水性金纳米枝晶用氯仿和乙醇分别洗涤一次，加入0.1mg的HS-PEG，超声处理，并静置过夜；随后通过离心收集纳米颗粒，用乙醇洗涤一次后再分散入水中，得到亲水性金纳米枝晶(如图1所示)。
(4)载药金纳米枝晶的制备：将100mg的盐酸阿霉素加入到步骤(3)中亲水性金纳米枝晶溶液中，在振荡转速150rpm，37度避光孵育24小时；经7000rpm离心处理去除上清液，50％酒精洗涤再次离心去除上清液、冷冻干燥，得到载药金纳米枝晶颗粒。
实施例2
本实施例中一种载药金纳米枝晶颗粒的制备方法依次包括如下步骤：
(1)球形金纳米粒籽的制备：将5mL的50mM的四氯金酸水溶液加入到50mL去离子水中煮沸5分钟，然后加入20mL的30mM的柠檬酸钠溶液进行还原，使混合物反应15分钟，然后冷却至室温，11000rpm离心30min，再分散到50mL的去离子水中，得到球形金纳米粒籽。
(2)金纳米枝晶的生长：将步骤(1)中10μL的球形金纳米粒籽、1mL浓度为0.2M的油胺甲醇溶液、20μL浓度为150mM的氯金酸乙醇溶液和30μL浓度为0.3M的维生素C甲醇溶液加入反应瓶中进行反应，再将其置于搅拌摇床上约10分钟至24小时以生成疏水性金纳米枝晶。
(3)金纳米枝晶的相转化：再将步骤(2)中疏水性金纳米枝晶用氯仿和乙醇分别洗涤一次，加入1mg的HS-PEG，超声处理，并静置过夜；随后通过离心收集纳米颗粒，用乙醇洗涤一次后再分散入水中，得到亲水性金纳米枝晶。
(4)载药金纳米枝晶的制备：将1mg的重组BMP-2蛋白加入到步骤(3)中亲水性金纳米枝晶溶液中，在振荡转速150rpm，37度避光孵育24小时；经7000rpm离心处理去除上清液，50％酒精洗涤再次离心去除上清液、冷冻干燥，得到载BMP-2蛋白的金纳米枝晶。
实施例3
本实施例中一种载药金纳米枝晶颗粒的制备方法依次包括如下步骤：
(1)球形金纳米粒籽的制备：将2mL的50mM的四氯金酸水溶液加入到50mL去离子水中煮沸5分钟，然后加入8mL的30mM的柠檬酸钠溶液进行还原，使混合物反应15分钟，然后冷却至室温，11000rpm离心30min，再分散到50mL的去离子水中，得到球形金纳米粒籽。
(2)金纳米枝晶的生长：将步骤(1)中100μL的球形金纳米粒籽、2mL浓度为0.2M的油胺甲醇溶液、100μL浓度为150mM的氯金酸乙醇溶液和30μL浓度为0.3M的维生素C甲醇溶液加入反应瓶中进行反应，再将其置于搅拌摇床上约10分钟至24小时以生成疏水性金纳米枝晶。
(3)金纳米枝晶的相转化：再将步骤(2)中疏水性金纳米枝晶用氯仿和乙醇分别洗涤一次，加入10mg的HS-PEG，超声处理，并静置过夜；随后通过离心收集纳米颗粒，用乙醇洗涤一次后再分散入水中，得到亲水性金纳米枝晶。
(4)载药金纳米枝晶的制备：将5mg的肿瘤靶向肽(RGD肽)加入到步骤(3)中亲水性金纳米枝晶溶液中，在振荡转速150rpm，37度避光孵育24小时；经7000rpm离心处理去除上清液，50％酒精洗涤再次离心去除上清液、冷冻干燥，得到载RGD肽的金纳米枝晶，疏水性和亲水性金纳米枝晶的载药图如图2所示。
实施例4
本实施例中一种载药金纳米枝晶颗粒的制备方法依次包括如下步骤：
(1)球形金纳米粒籽的制备：将2mL的50mM的四氯金酸水溶液加入到50mL去离子水中煮沸5分钟，然后加入8mL的30mM的柠檬酸钠溶液进行还原，使混合物反应15分钟，然后冷却至室温，11000rpm离心30min，再分散到50mL的去离子水中，得到球形金纳米粒籽。
(2)金纳米枝晶的生长：将步骤(1)中50μL的球形金纳米粒籽、4mL浓度为0.2M的油胺甲醇溶液、100μL浓度为150mM的氯金酸乙醇溶液和30μL浓度为0.3M的维生素C甲醇溶液加入反应瓶中进行反应，再将其置于搅拌摇床上约10分钟至24小时以生成疏水性金纳米枝晶。
(3)金纳米枝晶的相转化：再将步骤(2)中疏水性金纳米枝晶用氯仿和乙醇分别洗涤一次，加入2mg的HS-PEG，超声处理，并静置过夜；随后通过离心收集纳米颗粒，用乙醇洗涤一次后再分散入水中，得到亲水性金纳米枝晶。
(4)载药金纳米枝晶的制备：将20mg的盐酸阿霉素加入到步骤(3)中亲水性金纳米枝晶溶液中，在振荡转速150rpm，37度避光孵育24小时；经7000rpm离心处理去除上清液，50％酒精洗涤再次离心去除上清液、冷冻干燥，得到载盐酸阿霉素金纳米枝晶颗粒。
(5)载药金纳米枝晶的释放：近红外光808nm的照射步骤(3)中亲水性金纳米枝晶5min，使得药物被释放，达到药物释放速率可控的目的。
实施例5
本实施例中一种载药金纳米枝晶颗粒的制备方法依次包括如下步骤：
将实施例4中制备得到的载盐酸阿霉素金纳米枝晶颗粒加入到MCF-4肿瘤细胞(微酸性环境)中培养4小时。之后用近红外光808nm的照射5min，测试细胞的存活率和细胞形貌。如图3所示：载药枝晶添加到细胞后培养4小时(DOX组)，小部分MCF-7细胞发生凋亡；然而经过808nm照射5min后，载药枝晶组使得大部分MCF-7细胞发生凋亡(枝晶+DOX组)。
本发明首先制备了一种良好分散性、比表面积大、优越的载药性的金纳米枝晶颗粒；将药物装载到枝晶材料上后，通过近红外光和酸性pH环境以控制金纳米枝晶颗粒中药物的释放，达到定时、定量、定位释放药物的目的。从而在不减弱药效的同时，减少用药次数和药物用量，进一步增加药物释放的靶向性，并降低体内其它组织的损伤程度。本发明制备的载药金纳米枝晶颗粒具有良好的分散性，较高的比表面积，良好的生物相容性，光热和pH双可控的释放效果。

Claims (5)

1.一种载药金纳米枝晶颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)球形金纳米粒籽的制备：将0.5-5mL的50mM的四氯金酸水溶液加入到50mL去离子水中煮沸5分钟，然后加入1-20mL的30mM的柠檬酸钠水溶液进行还原，使混合物反应15分钟，然后冷却至室温，11000rpm离心30min，再分散到50mL的去离子水中，得到球形金纳米粒籽。
(2)金纳米枝晶的生长：将10-500μL步骤1制备的球形金纳米粒籽、1-8mL浓度为0.2M的油胺的甲醇溶液、20-500μL浓度为150mM的氯金酸的乙醇溶液和30μL浓度为0.3M的维生素C的甲醇溶液加入反应瓶中进行反应，再将其置于搅拌摇床上约10分钟至24小时，以生成疏水性金纳米枝晶。
(3)金纳米枝晶的相转化：将步骤2制备的疏水性金纳米枝晶用氯仿和乙醇分别洗涤一次，加入0.1-10mg的聚乙二醇-巯基(HS-PEG)，超声处理，并静置过夜；随后通过离心收集纳米颗粒，用乙醇洗涤一次后再分散入水中，得到亲水性金纳米枝晶。
(4)载药金纳米枝晶的制备：将模式药物加入到步骤3制备的亲水性金纳米枝晶溶液中，在振荡转速150rpm、37℃避光孵育24小时；经7000rpm离心处理去除上清液，体积浓度为50％的酒精洗涤后，再次离心去除上清液、冷冻干燥，得到直径为50-300nm直径的载药金纳米枝晶颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种载药金纳米枝晶颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，所述亲水性金纳米枝晶形貌为球形金纳米颗粒为中心，从中心向外周发散的多级枝晶结构，直径约为50-300nm。
3.根据权利要求2所述的一种载药金纳米枝晶颗粒的制备方法，其特征在于：所述金纳米枝晶表面的枝晶结构显著增大了药物载体的比表面积，可将多种药物装载于微球中，能够显著提高药物的载药量。
4.根据权利要求1所述的一种载药金纳米枝晶颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤4中，所述模式药物种类包括：抗癌药物、小分子药物、多肽药物、基因药物、蛋白药物。
5.根据权利要求1所述的一种载药金纳米枝晶颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤4中，所述载药金纳米枝晶颗粒在近红外激光的照射下或者微酸性环境下，金纳米枝晶颗粒的完整性遭到破坏，使得药物被释放，达到药物释放速率可控的目的。
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