CN108721321A - 一种肿瘤靶向的纳米诊疗剂、其制备方法及其用途 - Google Patents

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Abstract

一种肿瘤靶向的纳米诊疗剂，包括具有空腔和介孔孔道的二氧化硅纳米颗粒和装载于所述二氧化硅纳米颗粒的空腔和介孔孔道中的过渡金属羰基化合物。本发明还提供一种肿瘤靶向的纳米诊疗剂的制备方法及其用途。本发明通过真空纳米浇铸法将所述过渡金属羰基化合物装载于所述二氧化硅纳米颗粒内，不仅制备工艺简单、成本低廉，且所述过渡金属羰基化合物的装载效率较高。此外，本发明的纳米诊疗剂具有被动靶向肿瘤输运和在肿瘤部位响应释放CO及CO释放MRI成像监测，因此，本发明的纳米诊疗剂治疗肿瘤是一种无创、低毒、绿色的治疗方式。

Description

一种肿瘤靶向的纳米诊疗剂、其制备方法及其用途
技术领域
本发明涉及一种肿瘤靶向的纳米诊疗剂、其制备方法及其用途，属于纳米材料技术领域和生物医学材料领域。
背景技术
化学药物治疗是临床上治疗癌症，尤其中晚期癌症的主要方法，是一种有效的全身性治疗手段。然而，传统的化疗药物和给药方式，存在着化疗药物无特异性识别，易损伤正常细胞和组织，甚至引发全身性中毒，并且肿瘤细胞摄入药物效率低，反复给药易致肿瘤细胞产生耐药性等缺点。当前，采用纳米药物输运系统将化疗药物靶向输运至肿瘤细胞内，从而解决了化疗药物的高效定向输运。然而，化疗药物在输运过程仍会存在药物泄漏，并且通常不能从根本消除化疗的毒副作用。
气体治疗作为一种新兴的肿瘤治疗技术，主要利用具有治疗性的气体(一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)、氧气(O2)等)取代传统的化疗药物。CO治疗性气体药物是在适当的浓度下，能够选择性地诱导肿瘤细胞的凋亡，同时又可以保护正常细胞，因而被视为一种“绿色”的治疗技术。然而，临床上的气体治疗的两种给药方式——直接吸入治疗性气体和注射能够释放气体的分子化合物(CO releasing moleculars，即CORMs)，均难以控制气体的血药浓度和病灶区的有效浓度。
目前，气体药物的靶向运载和可控性释放的主要研发技术包括：(1)以CORM-3[(Ru(CO)3Cl(glycinate)]为代表的配体交换型CORMs，稳定溶解于水，在生物缓冲液和生理溶液中快速释放CO气体。(2)基于η4-酰氧基丁二烯-Fe(CO)3的酶响应型CORMs，可在体内酶环境触发下，释放CO气体。(3)基于[H3BCO2]2-的pH响应型CORMs，在酸性pH环境中进行水解作用，释放CO气体。(4)以过渡金属羰基化合物为代表的光响应型CORMs，能够在体外的紫外、可见光甚至近红外光触发下释放CO气体，如笼状结构的氧化石墨烯-羰基锰复合物(MnCO-GO)能够通过体外的近红外光开关实现体内的按需性释放CO气体。然而，这些纳米诊疗剂需要外源性刺激，缺乏释放特异性，且这些纳米诊疗剂的化学合成工艺较为繁琐。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种特异性强、释放可控、且合成工艺简单肿瘤靶向的纳米诊疗剂。本发明还进一步提供一种上述纳米诊疗剂的制备方法及用途。
一种肿瘤靶向的纳米诊疗剂包括具有空腔和介孔孔道的二氧化硅纳米颗粒和装载于所述二氧化硅纳米颗粒的空腔和介孔孔道中的过渡金属羰基化合物。
在一实施例中，所述二氧化硅纳米颗粒的粒径为80nm-150nm，所述二氧化硅纳米颗粒的外壳厚度为30nm-50nm，所述介孔孔径的大小为2nm-15nm。
在一实施例中，所述过渡金属羰基化合物的装载量为25％-40％，所述过渡金属羰基化合物为羰基锰类化合物、羰基铁类化合物及其衍生物，所述羰基锰类化合物为羰基锰和羰基锰溴，所述羰基铁类化合物为羰基铁。
一种采用上述肿瘤靶向的纳米诊疗剂作为制备治疗肿瘤的制剂的用途。
在一实施例中，所述治疗肿瘤的制剂为所述纳米诊疗制剂在所述肿瘤富双氧水(H2O2)环境中响应性释放的CO气体。
在一实施例中，所述纳米诊疗制剂与所述双氧水的反应产物作为核磁共振成像信号。
一种上述肿瘤靶向的纳米诊疗剂的制备方法，其包括如下步骤：
制备实心二氧化硅纳米颗粒；
在所述实心二氧化硅纳米颗粒的表面包裹一层具有介孔孔道的二氧化硅层，以得到核壳型二氧化硅纳米颗粒；
采用蚀刻剂以去除所述壳核型二氧化硅纳米颗粒中的实心二氧化硅纳米颗粒，以得到具有空腔和介孔孔道的二氧化硅纳米颗粒；及
采用真空纳米浇铸法，将过渡金属羰基化合物装载于所述二氧化硅纳米颗粒的空腔和介孔孔道中，以得到所述纳米诊疗剂。
在一实施例中，所述过渡金属羰基化合物为羰基锰类化合物、羰基铁类化合物及其衍生物，所述羰基锰类化合物为羰基锰和羰基锰溴，所述羰基铁类化合物为羰基铁。
在一实施例中，所述真空纳米浇铸法的具体步骤为：将所述二氧化硅纳米颗粒分散于有机溶剂，以得到二氧化硅纳米颗粒分散液；向所述二氧化硅纳米颗粒分散液中加入所述过渡金属羰基化合物，溶解后以得到纳米诊疗剂前驱体；将所述纳米诊疗剂前驱体真空干燥处理；经离心、清洗，以得到所述纳米诊疗剂。
在一实施例中，所述纳米诊疗剂前驱体真空干燥处理步骤包括待所述纳米诊疗剂前驱体中的溶剂挥发50％后，停止真空干燥处理。
相较于现有技术，本发明的纳米诊疗剂，通过采用生物相容性好且可降解的空心介孔二氧化硅纳米颗粒为载体，并高效担载过渡金属羰基化合物药物(CO前驱体药物)，以构建一种集气体治疗和治疗监控于一体的纳米诊疗剂。本发明的纳米诊疗剂具有肿瘤部位原位响应性的释放CO气体的特性，无需外界刺激源的介导，因此，采用上述纳米诊断剂治疗肿瘤是一种无创、绿色的治疗方式。本发明的过渡金属羰基化合物与双氧水(H2O2)的反应产物iCORMs具有MRI成像信号，从而能够利用产物iCORMs的MRI造影来实时而有效地监控肿瘤中的CO释放，以实现CO气体在体内可控释放和释放监控的一体化。此外，本发明的纳米诊疗剂合成工艺简单，且合成效率高。进一步地，由于药物合成的原料低廉，从而降低生产成本，因而适合大规模生产。
附图说明
图1是本发明纳米诊疗剂的一较佳实施方式的合成示意图，其中所述纳米诊疗剂包括二氧化硅纳米颗粒和过渡金属羰基化合物药物。
图2是本发明纳米诊疗剂的一较佳实施方式的合成流程图。
图3是本发明的纳米诊疗剂的TEM照片及对应的元素分布图。
图4是本发明的纳米诊疗剂通过作用不同H2O2浓度后的响应性释放CO的结果图。
图5是本发明的纳米诊疗剂通过作用正常细胞和肿瘤细胞后的响应性释放CO的示踪图。
图6是本发明的二氧化硅纳米颗粒通过作用正常细胞和肿瘤细胞后的响应性释放CO的示踪图。
图7是本发明的纳米诊疗剂通过作用不同细胞的毒性测试结果图。
图8是本发明的纳米诊疗剂在细胞水平上的治疗效果的评价图。
图9是小鼠经过不同模式治疗22天后的主要的器官(心、肝、脾、肺、肾)的生理组织切片图。
具体实施方式
为详细说明本发明的结构特征、技术手段以及所实现的目的及效果，以下结合实施方式并配合附图进行详细说明。
请参阅图1至图2，本发明的一较佳实施方式的纳米诊疗剂的合成示意图及合成流程图。所述纳米诊疗剂的制备方法包括以下步骤：
步骤S100，采用反相微乳法制备实心二氧化硅(SiO2)纳米颗粒。
具体的，将有机溶剂、乳化剂、碱源混合，并逐滴加入硅源在适当的温度反应一段时间。随后加入破乳剂，经离心、清洗，以得到所述实心SiO2纳米颗粒。
所述有机溶剂、所述乳化剂、所述碱源及所述破乳剂为本领域制备SiO2纳米颗粒常用的原料。所述有机溶剂为环己烷，所述乳化剂采用市售的产品，产品型号为CO-520，所述碱源为氨水，所述硅源为正硅酸乙酯(TEOS)，所述破乳剂为无水甲醇。
所述硅源的滴加速度控制在0.003mL/min-0.01mL/min范围内，反应温度为18℃-25℃，反应时间为12h-24h。经离心后得到的产物依次用醇溶液清洗和水洗。将清洗后得到的所述实心SiO2纳米颗粒溶解于去离子水中，以得到SiO2溶液。
可以理解的，所述实心SiO2纳米颗粒的制备不限于本实施例采用的反相微乳法，现有的其他制备方法也可以用于本发明，例如溶胶-凝胶法。
步骤S102，在所述实心SiO2纳米颗粒的表面包裹一层具有介孔的二氧化硅层，以得到核壳型二氧化硅纳米颗粒(SiO2@MSN)。
将造孔剂和胺类物质搅拌溶解于溶剂中；按比例加入所述SiO2溶液；待溶液升温至70℃-85℃时，逐滴加入适量的TEOS，并反应12h-24h；经离心、水洗，以得到所述壳核型SiO2@MSN。
在本实施例中，所述壳核型SiO2@MSN包括核心部分和包裹所述核心部分的壳核部分。所述核心部分为所述实心SiO2纳米颗粒，所述壳核部分为具有介孔的二氧化硅层。
在本实施例中，所述造孔剂为阴离子表面活性剂。所述阴离子表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)。所述胺类物质为氢氧化四乙基铵(TEAH)。所述溶剂为去离子水。所述硅源的滴加速度控制在0.003mL/min-0.01mL/min范围内。
步骤S104，采用蚀刻剂以去除所述核壳型SiO2@MSN中的实心SiO2纳米颗粒，以得到具有空腔和介孔孔道的二氧化硅纳米颗粒(hollow mesoporous silica nanoparticles,hMSN)。
向所述壳核型SiO2@MSN加入适量的蚀刻剂在一定温度下反应一段时间；经离心、清洗、萃取、离心、清洗，以得到hMSN。
所述蚀刻剂为Na2CO3。所述蚀刻反应的温度为40℃-60℃，蚀刻反应的时间为1h-2h。蚀刻反应后的离心产物依次用水洗和醇溶液清洗。
在本实施例中，所述萃取步骤具体为加入无水甲醇的氯化钠(NaCl)溶液多次萃取所述造孔剂。萃取后的产物依次用水洗和醇溶液清洗，以得到hMSN。
所述hMSN的粒径为80nm-150nm，所述hMSN的外壳厚度为30nm-50nm，所述介孔孔径的大小为2nm-15nm。
可以理解的，hMSN的粒经大小可以通过控制所述实心SiO2纳米颗粒的粒径和所述具有介孔的二氧化硅层的厚度来调控。
步骤S106，采用真空纳米浇铸法，将过渡金属羰基化合物(Me-CORMs)装载于所述二氧化硅纳米颗粒的空腔和介孔孔道中，以得到纳米诊疗剂(Me-CORMs@hMSN)。
将所述hMSN分散于有机溶液中；加入适量的所述Me-CORMs，并使其充分溶解于所述有机溶剂，以得到纳米诊疗剂的前驱体(Mn-CORM溶液@hMSN)；置于真空干燥箱中，待溶液挥发一定量后停止真空干燥处理；经离心、水洗，以得到所述Me-CORMs@hMSN。
所述Me-CORMs例如是，但不局限于，羰基锰类化合物、羰基铁类化合物及其衍生物。所述羰基锰类化合物包括羰基锰(Mn2(CO)10)和羰基锰溴(Mn(CO)Br)。所述羰基铁类化合物例如是羰基铁(Fe(CO)5)。
为了提高所述Me-CORMs的装载量及封装效率，所述Me-CORMs优选为羰基锰化合物。在本实施例中，所述Me-CORMs为(Mn2(CO)10)。
可以理解的，所述过渡金属羰基化合物与所述二氧化硅纳米颗粒的质量比为2:1，以使所述过渡金属羰基化合物充分地装载于所述hMSN内。
所述纳米诊疗剂中的Me-CORMs的装载量为25-40wt％。可以理解的，所述Me-CORMs的装载量表示为所述Me-CORMs装载于所述具有空腔和介孔孔道的二氧化硅纳米颗粒内的重量百分比。
可以理解的，所述Me-CORMs不易溶于水中，易溶于有机溶剂，且所述Me-CORMs在溶解状态下才能够负载和封装于所述hMSN中。
所述有机溶剂例如是，但不局限于，无水甲醇、无水乙醇、二氯甲烷。本领域技术人员能够理解的，其他可以溶解所述hMSN、且沸点较低的有机溶剂都适用于本发明。
可以理解的，当所述溶液挥发50％左右时，且剩余溶液中无沉淀时，所述Me-CORMs的负载量能够达到最大效率。
可以理解的，本发明采用真空纳米浇铸法将Mn-CORMs溶液真空浇灌至所述二氧化硅纳米颗粒的空腔和介孔孔道内，不仅能够使所述Mn-CORMs快速结晶，还能够提高所述Me-CORMs的装载量及封装效率。
上述制备方法得到的肿瘤靶向的纳米诊疗剂，包括具有空腔和介孔孔道的二氧化硅颗粒和装载于所述二氧化硅颗粒的空腔和介孔孔道中的过渡金属羰基化合物。
所述二氧化硅颗粒的粒径为80nm-150nm，所述二氧化硅颗粒的外壳厚度为30nm-50nm，所述介孔孔径的大小为3nm-15nm。
所述过渡金属羰基化合物的装载量为25％-40％。
所述过渡金属羰基化合物例如是羰基锰类化合物、羰基铁类化合物及其衍生物。所述羰基锰类化合物包括羰基锰或羰基锰溴。所述羰基铁类化合物为羰基铁。
所述过渡金属羰基化合物优选为所述羰基锰类化合物。
可以理解的，本发明的纳米诊疗剂具有被动靶向肿瘤输运，在肿瘤部位响应释放CO及CO释放MRI成像监测。本发明的过渡金属羰基化合物能够在含H2O2环境下响应性释放CO气体。所述过渡金属羰基化合物通过“类芬顿(Fenton)反应”在肿瘤部位响应性释放CO气体，以杀死肿瘤细胞且抑制肿瘤细胞的生长。此外，“类Fenton反应”的产物iCORMs具备核磁共振成像(MRI)造影功能，因此通过建立MRI信号强度和CO释放量的定量关系，从而实现通过所述产物iCORMs的MRI造影信号来实时而有效地监控CO的释放。因此，本发明的纳米诊疗剂实现了CO气体的内源性响应性可控释放，同时实现磁共振造影成像监测CO的释放，进而实现肿瘤的精确定位和治疗。
可以理解的，上述制备得到的肿瘤靶向的纳米诊疗剂能够作为制备治疗肿瘤的制剂的应用。
所述治疗肿瘤的制剂为所述纳米诊疗制剂在所述肿瘤富双氧水环境中响应性释放的CO气体。
可以理解的，所述CO气体能够抑制癌细胞生长并杀死癌细胞，因此，本发明的纳米诊疗剂治疗肿瘤是一种无创、低毒、绿色的治疗方式。
所述纳米诊疗剂与所述双氧水的反应产物作为核磁共振成像信号。
本发明肿瘤靶向的纳米诊疗剂的制备方法，其合成原料价格低廉易得，制备工艺简单、易于大规模生产。此外，利用本发明制备方法制得的纳米诊疗剂具有良好分散性和稳定性、良好生物相容性、粒径和孔径可控、高前药装载量和优异封装稳定性、灵敏的H2O2响应性释放CO以及CO释放影像监测功能。
下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
(1)制备实心二氧化硅纳米颗粒。
以60mL环己烷为油相，以3g CO@520为乳化剂，420uL 30％氨水作为碱源，以600uLTEOS为硅源，逐滴加入(滴加速度控制在0.003mL/min)，反应温度控制在20℃，搅拌24h。采用10mL的无水甲醇作为破乳剂，10000rpm离心得到二氧化硅纳米颗粒，分别醇溶液清洗和水洗后，重新分散在6mL去离子水中，以得到SiO2溶液。
(2)制备核壳型SiO2@MSN。
取2mL的CTAC和200uL TEAH(10wt％)加入到11mL去离子水中，搅拌均匀后，加入2mL上述步骤的SiO2溶液。升温到80℃，以一定速率加入适量TEOS(滴加速率控制在0.001mL/min)，继续反应12h。离心水洗后，以得到核壳型SiO2@MSN。
(3)制备hMSN。
取10mL上述步骤的SiO2@MSN，加入0.974mg的Na2CO3，控制反应温度在50℃，搅拌时间约为1h。趁热离心后，分别水洗和醇洗1次后，加入无水甲醇的NaCl溶液萃取CTAC。最终离心水洗和醇溶液清洗，以得到hMSN载体。
(4)制备Mn2(CO)10@hMSN。
首先取2mL hMSN的无水甲醇溶液(2.5mg/mL)，然后加入6mg的Mn2(CO)10，充分溶解后，置于真空干燥箱中，待溶液挥发50％左右后，离心水洗后，以制得肿瘤靶向的Mn2(CO)10@hMSN(简写为MnCO@hMSN)。在本实施例中，所述Mn2(CO)10的负载量约为32％。
图3展示了实施例1制得的二氧化硅纳米颗粒和纳米诊疗剂的TEM照片及对应的元素分布图。其中，图示(A)表示为实施例1制备的hMSN的TEM照片，图示(B)表示为实施例1制备的MnCO@hMSN的TEM照片，结果表明，图示(B)中能够观察到前体药物Mn2(CO)10已经载入hMSN的空腔和介孔孔道中。从图3中元素分布图可以看出，所述纳米诊疗剂中含有锰(Mn)、硅(Si)、碳(C)及氧(O)元素。
图4展示了实施例1制得的肿瘤靶向的纳米诊疗剂通过作用不同H2O2浓度后的响应性释放CO的结果图。将实施例1制得的MnCO@hMSN分别分散于浓度为0uM(微摩尔/升)、32uM、1.25mM(毫摩尔/升)、12.5mM、37.5mM)10μM-200mM的H2O2的磷酸盐缓冲溶液(PBS，pH＝7.4)中，并采用脱氧血红蛋白作为CO分子探针，实时采集420nm和520nm处的紫外吸光度值。本发明通过Lambert-Beer定律定量CO浓度，从而检测CO的释放量。
从图4可以看出，本发明的纳米诊疗剂在双氧水浓度37.5mM-32uM范围均能够响应性释放CO，并且随H2O2浓度的增大，其释放CO的速率也加快。此外，本发明纳米诊疗剂中的过渡金属羰基化合物在磷酸盐缓冲溶液中能够稳定存在，而在含H2O2的磷酸盐缓冲溶液中则能够响应性缓慢释放CO。因此，这种H2O2响应性释放CO气体能够将肿瘤区域的富H2O2环境作为本发明纳米诊疗剂的触发源，从而实现肿瘤区域微环境的定点响应性CO释放，进而有效地规避CO气体中毒的风险、并提高CO气体治疗的效率。
图5展示了实施例1制得的肿瘤靶向的纳米诊疗剂通过作用正常细胞和肿瘤细胞后的响应性释放CO的示踪图。将实施例1制备的MnCO@hMSN灭菌处理后，再将浓度为200ug/mL的MnCO@hMSN分别与正常细胞和肿瘤细胞共培养，培养4h后，洗去培养液中的纳米诊疗剂。然后，在细胞培养基中加入CO荧光探针COP-1(用COP-1作为细胞内荧光探针，可与CO特异性结合产生绿色荧光)，培养60分钟(min)、90min、120min后，利用共聚焦显微镜在明视野和暗视野(荧光成像区)定性检测细胞内CO的释放情况。所述正常细胞采用视网膜感光细胞(661W cell)，所述肿瘤细胞采用胃癌细胞(AGS cell)。
从图5中可以看出，实施例1制得的肿瘤靶向的纳米诊疗剂与正常细胞(661Wcell)和肿瘤细胞(AGS cell)共培养90min后，Mn2(CO)10@hMSN大量被细胞吞噬。在肿瘤细胞的示踪图中，共培养90min左右后，观测到荧光成像区的大部分细胞产生绿色荧光，这表明所述纳米诊疗剂在肿瘤细胞环境中响应性产生CO气体；然而，在正常细胞的示踪图中，未观测到绿色荧光，这表明所述诊疗试剂在正常细胞环境中没有CO气体释放。因此，本发明的纳米诊疗剂具有CO特异性控释性。
图6展示了实施例1制得的肿瘤靶向的二氧化硅纳米颗粒通过作用正常细胞和肿瘤细胞后的响应性释放CO的示踪图。将实施例1制备的hMSN灭菌处理后，再将浓度为200ug/mL的hMSN分别与正常细胞和肿瘤细胞共培养，培养4h后，洗去培养液中的二氧化硅纳米颗粒。然后，在细胞培养基中加入CO荧光探针COP-1(响应性产生绿色荧光)，培养60分钟(min)、90min、120min后，利用共聚焦显微镜明视野和暗视野(荧光成像区)定性检测细胞内CO的释放情况。
从图6中可以看出，实施例1制得的hMSN与正常细胞(661W cell)和肿瘤细胞(AGScell)共培养，随着时间的增加，培养的正常细胞和肿瘤细胞大量增殖，并且没有在荧光成像区观察到绿色荧光。这表明本发明纳米诊疗剂是通过MnCO@hMSN在肿瘤区域的富H2O2环境中响应释放CO气体，从而达到抑制并杀死肿瘤细胞的生长。
图7展示了实施例1制备的肿瘤靶向的纳米诊疗剂通过作用不同细胞的毒性测试结果图。将实施例1制备的MnCO@hMSN调成不同浓度(6.25ug/mL、12.5ug/mL、25ug/mL、50ug/mL、100ug/mL)，并灭菌处理，将灭菌后的不同浓度的MnCO@hMSN分别与多种细胞共培养24h，再评价不同浓度材料对细胞的毒性实验。所述多种细胞包括正常细胞(661W cell)和多种肿瘤细胞。所述肿瘤细胞采用人皮肤黑色素瘤细胞(A375cell)、肝癌细胞(HepG cell)、结肠癌细胞(HCT116cell)及AGS cell。
从图7中可以看出，正常细胞(661W cell)的细胞活性大约为100％，这表明本发明的纳米诊断剂对正常细胞基本没有毒性。然而，肿瘤细胞的细胞活性均小于100％，这表明本发明的纳米诊断试剂对肿瘤细胞有毒性。进一步的，从图7中可以看出，肿瘤细胞的细胞活性随着纳米诊断剂浓度的增大而减小。由此可见，本发明的纳米诊断剂对肿瘤细胞有抑制和杀死作用。
图8展示了实施例1制得的肿瘤靶向的纳米诊疗剂在细胞水平上的治疗效果的评价图。其中，图式(A)表示为小鼠经过不同模式治疗22天内肿瘤体积的变化曲线，图示(B)表示为小鼠经过不同模式治疗22天内小鼠重量的变化曲线。所述不同的治疗模式包括：模式一注射PSB缓冲溶液(对照组)，模式二注射二氧化硅纳米颗粒(对照组)，以及模式三注射纳米诊疗剂。将PBS、实施例1制备的hMSN及MnCO@hMSN灭菌处理，再将浓度为200ug/mL的PBS、hMSN及MnCO@hMSN分别通过尾静脉注入肿瘤小鼠体内，连续培养22天后，观测肿瘤小鼠肿瘤体积和小鼠体重的变化。
从图8中可以看出，注射实施例1制备的MnCO@hMSN的小鼠的体重无明显变化，这表明本发明的纳米诊疗剂对小鼠没明显的毒副作用。此外，注射实施例1制备的MnCO@hMSN的肿瘤体积无明显增加，而注入PBS和hMSN后小鼠的肿瘤体积显著增加，这表明本发明的纳米诊疗剂对肿瘤具有明显的抑制效果。
图9展示了小鼠经过不同模式治疗22天后的主要的器官(心、肝、脾、肺、肾)的生理组织切片图。将PBS、实施例1制备的hMSN及MnCO@hMSN灭菌处理，再将浓度为200ug/mL的PBS、hMSN及MnCO@hMSN分别通过尾静脉注入荷瘤小鼠的4T1肿瘤内部，经过22天培养后，观测小鼠的主要器官(心、肝、脾、肺、肾)的组织切片。从切片测试结果中可以看出，注射实施例1制得的纳米诊疗剂并没有对小鼠的主要器官(心、肝、脾、肺、肾)造成明显损伤，这表明本发明的纳米诊疗剂对正常组织没有造成明显的毒副作用。
本发明提供的纳米诊疗剂通过以具有空腔和介孔孔道的二氧化硅纳米颗粒为载体，并将过渡金属羰基化合物装载于所述二氧化硅纳米颗粒的空腔和介孔孔道中。首先所述具有空腔和介孔孔道的二氧化硅纳米颗粒采用硬模板法和选择性刻蚀法制备，其具有良好的生物相容性和均一的小尺寸分布，能够实现装载前体药物的肿瘤被动靶向输运，从而有助于药物在肿瘤部位的高效蓄积。其次利用过渡金属羰基化合物与H2O2通过“类Fenton反应”产生CO的特性，所构建的纳米诊疗剂在富H2O2的肿瘤区响应性释放高浓度CO，直接杀死肿瘤细胞，实现CO气体内源性的可控特异性控释以达到定点高效的气体治疗作用。再次，利用所述过渡金属羰基化合物与H2O2的反应产物iCORMs具有MRI成像功能，及反应产物iCORMs与产生的CO间的正相关性，从而能够构建MRI造影对比度与CO释放量的定量关系，进而实现原位对CO释放量进行MRI监控。最后，本发明的纳米诊疗剂能够实现针对恶性肿瘤的无创气体治疗与成像监控，且具有高效低毒的诊疗效果。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，以上实施方式仅是用于解释权利要求书。然本发明的保护范围并不局限于说明书。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种肿瘤靶向的纳米诊疗剂，其特征在于，所述纳米诊疗剂包括具有空腔和介孔孔道的二氧化硅纳米颗粒和装载于所述二氧化硅纳米颗粒的空腔和介孔孔道中的过渡金属羰基化合物。
2.如权利要求1所述的纳米诊疗剂，其特征在于，所述二氧化硅纳米颗粒的粒径为80nm-150nm，所述二氧化硅纳米颗粒的外壳厚度为30nm-50nm，所述介孔孔径的大小为2nm-15nm。
3.如权利要求1所述的纳米诊疗剂，其特征在于，所述过渡金属羰基化合物的装载量为25％-40％，所述过渡金属羰基化合物为羰基锰类化合物、羰基铁类化合物及其衍生物，所述羰基锰类化合物为羰基锰和羰基锰溴，所述羰基铁类化合物为羰基铁。
4.一种如权利要求1所述的肿瘤靶向的纳米诊疗剂作为制备治疗肿瘤的制剂的用途。
5.如权利要求4所述的用途，其特征在于，所述治疗肿瘤的制剂为所述纳米诊疗剂在所述肿瘤富双氧水环境中响应性释放的CO气体。
6.如权利要求5所述的用途，其特征在于，所述纳米诊疗剂与所述双氧水的反应产物作为核磁共振成像信号。
7.一种肿瘤靶向的纳米诊疗剂的制备方法，其包括如下步骤：
制备实心二氧化硅纳米颗粒；
在所述实心二氧化硅纳米颗粒的表面包裹一层具有介孔孔道的二氧化硅层，以得到核壳型二氧化硅纳米颗粒；
采用蚀刻剂以去除所述壳核型二氧化硅纳米颗粒中的实心二氧化硅纳米颗粒，以得到具有空腔和介孔孔道的二氧化硅纳米颗粒；以及
采用真空纳米浇铸法，将过渡金属羰基化合物装载于所述二氧化硅纳米颗粒的空腔和介孔孔道中，以得到所述纳米诊疗剂。
8.如权利要求7所述的纳米诊疗剂的制备方法，其特征在于，所述过渡金属羰基化合物为羰基锰类化合物、羰基铁类化合物及其衍生物，所述羰基锰类化合物为羰基锰和羰基锰溴，所述羰基铁类化合物为羰基铁。
9.如权利要求7所述的纳米诊疗剂的制备方法，其特征在于，所述真空纳米浇铸法的具体步骤为：将所述二氧化硅纳米颗粒分散于有机溶剂，以得到二氧化硅纳米颗粒分散液；向所述二氧化硅纳米颗粒分散液中加入所述过渡金属羰基化合物，溶解后以得到纳米诊疗剂前驱体；将所述纳米诊疗剂前驱体真空干燥处理；经离心、清洗，以得到所述纳米诊疗剂。
10.如权利要求9所述的纳米诊疗剂的制备方法，其特征在于，所述纳米诊疗剂前驱体真空干燥处理步骤包括待所述纳米诊疗剂前驱体中的溶剂挥发50％后，停止真空干燥处理。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110538330A (zh) * 2019-10-12 2019-12-06 深圳大学 一种线粒体靶向传输co的药物及其制备方法
CN110585214A (zh) * 2019-09-25 2019-12-20 湖北大学 一种促进治疗肿瘤效果的纳米粒子及其合成方法
CN111281858A (zh) * 2020-02-10 2020-06-16 上海师范大学 羰基铁硫簇合物纳米粒子在药物制备中的应用
GB2600704A (en) * 2020-11-04 2022-05-11 Sumitomo Chemical Co Nanoparticle

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011136500A2 (ko) * 2010-04-30 2011-11-03 (주)차바이오메드 멀티코어-셸 나노입자
CN105031671A (zh) * 2015-07-08 2015-11-11 中国科学院上海硅酸盐研究所 基于普鲁士蓝的智能pH触发MRI监测药物释放的协同纳米诊疗剂及其制备方法
CN106511299A (zh) * 2016-10-19 2017-03-22 常州大学 一种核壳结构的四氧化三铁/金/二氧化硅纳米粒子的制备及用近红外光控制药物释放

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011136500A2 (ko) * 2010-04-30 2011-11-03 (주)차바이오메드 멀티코어-셸 나노입자
CN105031671A (zh) * 2015-07-08 2015-11-11 中国科学院上海硅酸盐研究所 基于普鲁士蓝的智能pH触发MRI监测药物释放的协同纳米诊疗剂及其制备方法
CN106511299A (zh) * 2016-10-19 2017-03-22 常州大学 一种核壳结构的四氧化三铁/金/二氧化硅纳米粒子的制备及用近红外光控制药物释放

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110585214A (zh) * 2019-09-25 2019-12-20 湖北大学 一种促进治疗肿瘤效果的纳米粒子及其合成方法
CN110538330A (zh) * 2019-10-12 2019-12-06 深圳大学 一种线粒体靶向传输co的药物及其制备方法
CN110538330B (zh) * 2019-10-12 2023-06-16 深圳大学 一种线粒体靶向传输co的药物及其制备方法
CN111281858A (zh) * 2020-02-10 2020-06-16 上海师范大学 羰基铁硫簇合物纳米粒子在药物制备中的应用
CN111281858B (zh) * 2020-02-10 2021-12-14 上海师范大学 羰基铁硫簇合物纳米粒子在药物制备中的应用
GB2600704A (en) * 2020-11-04 2022-05-11 Sumitomo Chemical Co Nanoparticle

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