CN108904471A - 纳米药物载体Au/MnO2及其制备方法与应用 - Google Patents

纳米药物载体Au/MnO2及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米药物载体Au/MnO2，该纳米药物载体为核壳结构，以金纳米棒AuNRs为核，介孔二氧化锰MnO2为壳；其制备方法先采用种子生长法制备AuNRs，然后利用碱性或中性环境中高锰酸钾与无水乙醇反应，在AuNRs表面包覆上具有介孔结构的MnO2，在提高AuNRs光热稳定性的同时，达到对药物负载的目的；将MnO2与AuNRs结合，可以有效地提高其协同治疗效果，在进一步杀伤原始肿瘤的同时，可通过与肿瘤微环境中存在的GSH、H+和H2O2反应分解为水和氧，缓解肿瘤缺氧改善肿瘤微环境，有效地抑制远端肿瘤的生长，显示了MnO2基杂化材料在肿瘤治疗领域巨大的应用潜力。

Description

纳米药物载体Au/MnO2及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于药物载体技术，具体涉及一种纳米药物载体Au/MnO2及其制备方法与应用。
背景技术
2017年世界卫生组织(WHO)发布数据表明，世界各国每年死于癌症的总人数高达880万，约占全年死亡总人数的1/6，而且每年新发癌症病例高达1400万，预计到2030年，每年的新增病例将达到2100万，癌症依旧是严重危害人类生命健康和寿命的主要疾病之一。无论是死亡人数还是新增病例，中国均居全球首位。
金纳米棒(AuNRs)在可见或近红外光(NIR)区具有可调的表面等离子体共振(SPR)性质和良好的生物相容性，在NIR激光照射时可通过光热转换效应成为局域化热源，不仅可以用于光热治疗，在药物控制释放领域也显现出令人瞩目的应用前景。但是,AuNRs为棒状实心结构，载药量并不理想。此外,NIR激光照射可使AuNRs的局部温度迅速升高，来不及散去的热量会使AuNRs由棒状变为球状，从而丧失NIR光热转换性能。将AuNRs与具有介孔结构的无机基底结合是提高AuNRs稳定性，并赋予其较高载药率的一种有效途径，不但可将其作为药物载体用于药物的控制释放，还可利用AuNRs的光热转换效应产生的热量杀死肿瘤细胞，实现化学治疗和光热治疗的一体化。
传统治疗方法如手术治疗和化学治疗等，虽然具有一定的治疗效果，但是都存在明显的局限性。它们都是直接切除或杀灭肿瘤细胞，没能改变肿瘤的微环境，使复发和转化率居高不下。肿瘤的微环境常常表现为高乳酸、高过氧化氢(H2O2)、高谷胱甘肽(GSH)、低pH值以及乏氧等，这些因素极大地降低了肿瘤的治疗效果，增加了肿瘤的复发和转化率。研究表明，细胞中H2O2含量的升高可诱导细胞恶性转化，为此，本发明设计了将二氧化锰(MnO2)与AuNRs结合，MnO2可催化肿瘤中高浓度的H2O2分解为氧气，既解决了肿瘤的乏氧问题，又抑制了肿瘤的转化。MnO2还可与肿瘤中高浓度的乳酸和GSH发生氧化还原反应分解为Mn2+,赋予纳米载体pH/GSH响应性而达到在肿瘤环境的药物控释目的。另外，MnO2不仅具有杀死肿瘤细胞和改善肿瘤微环境的效果，而且产生的Mn2+可通过肾脏完全排出，具有极好的生物相容性(G.Yang.Nat.Commun.,2017,8:902)。目前为止，鲜有文献以及专利报道MnO2基杂化材料应用于包载抗肿瘤药物。
发明内容
发明目的：鉴于现有癌症治疗和药物载体存在的上述问题，本发明提供了一种高载药量NIR/pH/GSH多重响应型抗肿瘤纳米药物载体及其制备方法，以及将其用以包载抗肿瘤药物的应用。
技术方案：为了解决以上技术问题，本发明所述的纳米药物载体Au/MnO2，该纳米药物载体为核壳结构，以金纳米棒AuNRs为核，介孔MnO2为壳；其中，金纳米棒长度为5-200nm，长径比为1-30，包覆于其表面的壳层为具有介孔结构的二氧化锰，其壳层厚度为0.1-500nm，孔径大小为0.1-100nm。
优选的，所述金纳米棒长径比为1-20，进一步优选的为2-6，最优选为2.5-4.5，上述更优选的长径比更有利于达到肿瘤组织并适于通过NIR激光控制。
本发明纳米药物载体Au/MnO2的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备AuNRs的种子溶液：将CTAB溶于去离子水中，然后逐滴加入HAuCl4溶液，直至溶液颜色由无色透明变为金黄色，恒温水浴并搅拌，迅速加入NaBH4溶液并剧烈搅拌，得到AuNRs种子溶液；
(2)制备AuNRs的生长溶液：将CTAB溶于去离子水中，加入HAuCl4溶液，搅拌混匀后加入AgNO3溶液，搅拌均匀后加入抗坏血酸溶液，再迅速加入步骤(1)配制的种子溶液即可；
(3)制备介孔MnO2包覆AuNRs纳米药物载体：将步骤(2)制备所得AuNRs的生长溶液离心，往离心后的沉淀中加去离子水，搅拌加入KMnO4，持续搅拌溶解后逐滴加入无水乙醇，水浴保持20-50℃匀速搅拌反应0.5-96h；采用低速和高速离心分别除去少量沉淀和上层清液，反复离心水洗，得到介孔MnO2包覆AuNRs纳米药物载体。
进一步的，步骤(1)中，CTAB浓度为0.02-0.07g/mL，HAuCl4溶液浓度为0.1-50mmol/L，NaBH4溶液浓度为0.01-1mol/L；其中，CTAB溶液和HAuCl4溶液体积比为1-200:1，NaBH4溶液和HAuCl4溶液的体积比1-12:1。
步骤(1)中，所述恒温水浴并搅拌是指在20-50℃恒温水浴中搅拌1-60min。
优选的，步骤(1)为：将0.3-0.4g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶于8-10mL去离子水中，在CTAB溶液中加入90-100uL浓度为25mmol/L的氯金酸(HAuCl4)溶液，并在28℃恒温水浴中匀速搅拌10min，然后将0.5-1ml浓度为0.01mol/L的硼氢化钠(NaBH4)溶液迅速加入以上混合溶液中并剧烈搅拌2min，种子溶液配制完成。
进一步的，步骤(2)中，CTAB浓度为0.02-0.07g/mL，HAuCl4溶液浓度为0.1-50mmol/L，AgNO3溶液浓度为0.01-10mmol/L，抗坏血酸(Vc)溶液浓度为0.01-0.15mol/L；其中，CTAB溶液和HAuCl4溶液体积比为1-100:1，AgNO3溶液和HAuCl4溶液的体积比1-2:1，AgNO3溶液和抗坏血酸溶液的体积比1-6:1；种子溶液和抗坏血酸溶液体积比为1-3:1。
优选的，步骤(2)为：在90-100mL去离子水中加入3-4g的CTAB，在30℃恒温水浴中匀速搅拌15min，待CTAB完全溶解后加入2.0-3.0mL浓度为25mmol/L的HAuCl4溶液，匀速搅拌5min使其混合均匀，加入1-3ml浓度为4mmol/L的AgNO3溶液，搅拌均匀后加入0.7mL浓度为0.0788mol/L的抗坏血酸(AA)溶液，溶液颜色迅速由金黄色变为无色透明，迅速向溶液中加入1.0mL步骤(1)配制的种子溶液，放入28℃恒温水浴中避光静置6h以上，即为AuNRs种子溶液。
进一步的，步骤(3)中，加入KMnO4固体0.001-100mg，逐滴加入无水乙醇0.1-4mL；其中，KMnO4与无水乙醇配比(质量mg：体积mL)为1-40:1。
优选的，步骤(3)中，搅拌溶解后逐滴加入无水乙醇，水浴保持20-50℃匀速搅拌反应12-48h。
进一步的，步骤(3)中，往离心后的沉淀中加去离子水后，再加入浓度为0.01-0.2mol/L的氢氧化钠溶液，无水乙醇和氢氧化钠溶液体积比为1-4:1。
优选的，步骤(3)中，水浴保持20-50℃匀速搅拌反应0.5-96h，然后将温度升高到50-90℃继续反应0.5-96h。升高温度不仅可以加快反应速率，而且有利于将反应进行地更加彻底，使纳米粒的结构更加稳定。
优选的，步骤(3)为：往步骤(2)制得的AuNRs离心后的沉淀中加去离子水至100mL，向其中加入1-2mL浓度0.1mol/L氢氧化钠(NaOH)溶液，向混合物中加入1-40mg KMnO4，搅拌溶解后，在1.0h内将1-2mL无水乙醇(CH3CH2OH)逐滴加入其中，水浴保持30℃，维持此温度匀速搅拌使其反应，将其温度升高到50℃继续反应，低速和高速离心分别除去少量沉淀和上层清液，将其反复离心水洗2-6次，得到介孔MnO2包覆AuNRs纳米药物载体。
本发明方法中，搅拌是指以转速200-400rpm匀速搅拌，剧烈搅拌的转速为600-1000rpm。
本发明纳米药物载体Au/MnO2用于包载抗肿瘤药物的应用也在本发明的保护范围内。
其中，肿瘤的种类没有特别要求，只需要根据肿瘤的类型负载适合的药物即可。例如，可应用治疗的肿瘤包括：乳腺癌、肺癌、黑色素瘤、肝癌、皮肤癌、宫颈癌、膀胱癌、胰腺癌、胃癌等。
本发明方法先采用种子生长法制备AuNRs，然后利用碱性或中性环境中高锰酸钾(KMnO4)与无水乙醇(CH3CH2OH)反应，在AuNRs表面包覆上具有介孔结构的二氧化锰，在提高金纳米棒光热稳定性的同时，达到对药物负载的目的。二氧化锰可催化肿瘤中高浓度的H2O2分解为氧气，既解决了肿瘤的乏氧问题，又抑制了肿瘤的转化。MnO2还可与肿瘤中高浓度的酸和谷胱甘肽(GSH)发生氧化还原反应分解为Mn2+,赋予纳米载体pH/GSH响应性而达到在肿瘤环境的药物控释目的，可应用于光热治疗、化学治疗和微环境治疗相结合的治疗方式对抗癌症，具有杀死肿瘤细胞及改善肿瘤的微环境来抑制肿瘤的复发和转化。
有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明制备的核壳结构纳米药物载体，材料内核是具有表面等离子体共振特性的AuNRs，AuNRs具有独特的光学和化学性质，在NIR区具有很强的吸收带，通过表面等离子体共振效应将吸收的NIR光转化为热而表现出光热效应，而且AuNRs的大小和形状具有可调性。通过制备具有不同长径比的AuNRs，可以达到对光学吸收波长范围的改变。通过NIR激光照射，AuNRs就会有表面等离子体共振耦合的现象发生，具有光热转换的能力，能够解离载体与药物的相互作用，使得药物释放出来，通过外界能量刺激进行肿瘤靶向治疗,同时利用高温杀死肿瘤细胞，实现NIR激光诱导的光热治疗与化学治疗相结合的治疗方式。
(2)本发明制备的纳米药物载体使用的为NIR激光，在NIR区血液和组织是透明的，NIR光能够进入到更深入的组织内部，正常组织对NIR光的吸收很低，不会对周围的健康组织造成损害。在NIR光照射下，药物载体可以持续地或脉动式地进行药物释放，药物释放速率可以通过调节NIR光的照射周期和强度来控制。因为水和血红蛋白对这一波长光的吸收量最小，为肿瘤治疗提供了一个“黄金窗口”。采用这种通过外界能量刺激进行肿瘤靶向治疗的方法，外界刺激的位点、时机和强度可以非常方便地进行精准的控制。
(3)本发明制备的核壳纳米药物载体，外壳的介孔MnO2材料具有巨大的比表面积和三维孔道结构。对药物的负载能力优异，负载药物的质量可以达到材料本身质量的1到3倍，为后续肿瘤的化学治疗准备了必要的条件。
(4)本发明制备的纳米药物载体，外壳的介孔MnO2可催化肿瘤中高浓度的H2O2分解为氧气，解决肿瘤的乏氧问题，又抑制了肿瘤的转化。MnO2还可与肿瘤中高浓度的酸和GSH发生氧化还原反应分解为Mn2+，赋予纳米载体pH/GSH响应性，达到药物在肿瘤环境的控释目的，而且可改善肿瘤的微环境来抑制肿瘤的复发和转化。对改善肿瘤微环境，抑制肿瘤的复发和转化，提高存活率具有十分重要的意义。
(5)本发明制备的纳米药物载体具有良好的生物相容性，AuNRs和介孔MnO2均具有良好的生物相容性。MnO2可与肿瘤中高浓度的酸和GSH发生氧化还原反应分解为Mn2+，Mn2+可通过肾脏完全排出，具有良好的生物相容性。
(6)本发明制备的纳米药物载体，在生理溶液中展现出优异的稳定性，为后续提高肿瘤的治疗疗效准备了必要的条件。
(7)本发明制备的纳米药物载体为纳米尺度的复合物，具有很好的尺度优势，利于肿瘤细胞摄取和内化，使其各种成分协调发挥作用，进一步开拓纳米药物在肿瘤治疗中的应用空间，增强治疗效果。
附图说明
图1为实施例1制得的AuNRs的透射电镜图；
图2为实施例1制得的AuNRs的紫外光谱图；
图3为实施例4制得的Au/MnO2纳米药物载体的紫外光谱图；
图4为实施例4制得的Au/MnO2纳米药物载体的透射电镜图；
图5为实施例4制得的Au/MnO2纳米药物载体的扫描电镜图和元素分析图谱；
图6为实施例4中Au/MnO2纳米药物载体的氮气吸附脱附曲线和孔径分布图；
图7为实施例13中Au/MnO2纳米药物载体在不同激光密度照射下的升温曲线；
图8为实施例14中Au/MnO2纳米药物载体载入抗癌药盐酸阿霉素(DOX)后的紫外光谱图；
图9为实施例15和实施例16中Au/MnO2纳米药物载体载入抗癌药DOX后药物的释放曲线(其中，a为GSH溶液中的药物释放曲线，b为生理缓冲液中的药物释放曲线)。
具体实施方式
以下实施例所用到的试剂或测试仪器，如无特别说明，均为市售可以获得的。
实施例1AuNRs的制备
将0.3645g的CTAB溶于9.9mL去离子水中配制浓度为1mmol/L的CTAB溶液，待CTAB完全溶解后，在CTAB溶液中加入100uL浓度为25mmol/L的HAuCl4溶液，溶液颜色由无色透明变为金黄色，并在28℃恒温水浴中搅拌10min。将0.6ml浓度为0.01mol/L的NaBH4溶液迅速加入以上混合溶液中并快速搅拌2min，此时溶液颜色迅速由金黄色变为茶褐色，种子溶液配制完成，将种子溶液在28℃恒温水浴中避光静置2h备用。在100mL去离子水中加入3.645g的CTAB，在30℃恒温水浴中搅拌15min，待CTAB完全溶解后加入2mL浓度为25mmol/L的HAuCl4溶液，溶液此时由无色透明变为金黄色，搅拌5min使其混合均匀后，加入2.35ml浓度为4mmol/L的AgNO3溶液，搅拌均匀后加入0.7mL浓度为0.0788mol/L的抗坏血酸(AA)溶液，此时溶液颜色迅速由金黄色变为无色透明，迅速向溶液中加入1mL种子溶液，生长溶液配制完成。将生长溶液放入28℃恒温水浴中避光静置6h以上备用。
实施例1制得的产物AuNRs的透射电镜图见图1，紫外光谱图见图2。由图1中AuNRs的透射电镜图可观察到AuNRs是棒状实心结构，AuNRs的平均长度为30±0.5nm，平均宽度为10±0.5nm，长径比为3：1。图2的紫外光谱图表明，AuNR具有长波长区(780nm)的较强的纵向表面等离子体共振吸收峰和短波长区(510nm)的较弱的横向表面等离子体共振吸收峰。由此可见，具有AuNRs的上述结构的纳米药物载体，对NIR的吸收和光热转换效率高，能通过NIR激光照射可控地进行肿瘤的光热治疗及对药物的控制释放。
实施例2AuNRs的制备
将0.3g的CTAB溶于8.0mL去离子水中配制CTAB溶液，待CTAB完全溶解后，在CTAB溶液中加入40uL浓度为50mmol/L的HAuCl4溶液，溶液颜色由无色透明变为金黄色，并在28℃恒温水浴中搅拌10min。将0.48ml浓度为0.1mol/L的NaBH4溶液迅速加入以上混合溶液中并快速搅拌2min，此时溶液颜色迅速由金黄色变为茶褐色，种子溶液配制完成，将种子溶液在28℃恒温水浴中避光静置2h备用。在90mL去离子水中加入3.0g的CTAB，在30℃恒温水浴中搅拌15min，待CTAB完全溶解后加入1mL浓度为50mmol/L的HAuCl4溶液，溶液此时由无色透明变为金黄色，搅拌5min使其混合均匀后，加入10ml浓度为1mmol/L的AgNO3溶液，搅拌均匀后加入0.4mL浓度为0.15mol/L的抗坏血酸(AA)溶液，此时溶液颜色迅速由金黄色变为无色透明，迅速向溶液中加入1.2mL种子溶液，生长溶液配制完成。将生长溶液放入28℃恒温水浴中避光静置6h以上备用。
实施例3 AuNRs的制备
将0.4g的CTAB溶于6.0mL去离子水中配制CTAB溶液，待CTAB完全溶解后，在CTAB溶液中加入70uL浓度为40mmol/L的HAuCl4溶液，溶液颜色由无色透明变为金黄色，并在28℃恒温水浴中搅拌10min。将2ml浓度为0.03mol/L的NaBH4溶液迅速加入以上混合溶液中并快速搅拌2min，此时溶液颜色迅速由金黄色变为茶褐色，种子溶液配制完成，将种子溶液在28℃恒温水浴中避光静置2h备用。在95mL去离子水中加入4g的CTAB，在30℃恒温水浴中搅拌15min，待CTAB完全溶解后加入20mL浓度为2.5mmol/L的HAuCl4溶液，溶液此时由无色透明变为金黄色，搅拌5min使其混合均匀后，加入2ml浓度为5mmol/L的AgNO3溶液，搅拌均匀后加入2mL浓度为0.05mol/L的抗坏血酸(AA)溶液，此时溶液颜色迅速由金黄色变为无色透明，迅速向溶液中加入2mL种子溶液，生长溶液配制完成。将生长溶液放入28℃恒温水浴中避光静置6h以上备用。
实施例4 Au/MnO2纳米药物载体的制备
将实施例1制备的AuNRs以10000rpm的转速离心30min并去除上层清液，在沉淀物中加入去离子水至98mL，向其中加入1.3mL浓度0.1mol/L氢氧化钠(NaOH)溶液，并持续地搅拌，向混合物中加入40mg的KMnO4，搅拌溶解后，将2mLCH3CH2OH逐滴加入其中，水浴温度保持30℃，维持此温度匀速搅拌24h，将其温度升高到50℃继续反应6h。低速和高速离心分别除去少量沉淀和上层清液，再将其反复离心水洗5次，得到Au/MnO2纳米药物载体。
制备所得Au/MnO2纳米药物载体的紫外光谱图如图3所示，根据图示可见，用介孔二氧化锰包覆后，与AuNRs相比，Au/MnO2的纵向表面等离子体共振吸收峰从780nm向760nm出现少量红移，可能是由于不同组分对光的折射率不同。Au/MnO2纳米药物载体的透射电镜图如图4所示，根据图示可见，用介孔二氧化锰包覆后，可以清楚地观察到纳米颗粒为核壳结构，MnO2在AuNRS表面包覆，二氧化锰壳的厚度约为70nm。扫描电镜图和元素分析图谱如图5所示，根据图示可见，Au/MnO2纳米粒子为球形结构，平均粒径约为140nm。由相应的元素分析图谱证实了来自MnO2的Mn和O元素的存在，表明MnO2壳层的成功包覆。由此可见，具有上述结构的本发明的Au/MnO2纳米药物载体，药物负载量大，能通过NIR激光照射可控地进行肿瘤的光热治疗、化疗和肿瘤微环境改善。
实施例5 Au/MnO2纳米药物载体的制备
将实施例1制备的AuNRs以10000rpm的转速离心30min并去除上层清液，在沉淀物中加入去离子水至98mL，并持续地搅拌，向混合物中加入40mg的KMnO4，搅拌溶解后，将2mLCH3CH2OH逐滴加入其中，水浴温度保持30℃，维持此温度匀速搅拌24h，将其温度升高到50℃继续反应6h。低速和高速离心分别除去少量沉淀和上层清液，再将其反复离心水洗5次，得到Au/MnO2纳米药物载体。
实施例6 Au/MnO2纳米药物载体的制备
将实施例1制备的AuNRs以10000rpm的转速离心30min并去除上层清液，在沉淀物中加入去离子水至98mL，并持续地搅拌，向混合物中加入40mg的KMnO4，搅拌溶解后，将2mLCH3CH2OH逐滴加入其中，水浴温度保持30℃，维持此温度匀速搅拌24h。低速和高速离心分别除去少量沉淀和上层清液，再将其反复离心水洗5次，得到Au/MnO2纳米药物载体。
实施例7 Au/MnO2纳米药物载体的制备
将实施例3制备的AuNRs以10000rpm的转速离心30min并去除上层清液，在沉淀物中加入去离子水至98mL，向其中加入1.3mL浓度0.1mol/L氢氧化钠(NaOH)溶液，并持续地搅拌，向混合物中加入40mg的KMnO4，搅拌溶解后，将2mLCH3CH2OH逐滴加入其中，水浴温度保持30℃，维持此温度匀速搅拌24h。低速和高速离心分别除去少量沉淀和上层清液，再将其反复离心水洗5次，得到Au/MnO2纳米药物载体。
实施例8 Au/MnO2纳米药物载体的制备
将实施例2制备的AuNRs以10000rpm的转速离心30min并去除上层清液，在沉淀物中加入去离子水至98mL，向其中加入0.7mL浓度0.2mol/L氢氧化钠(NaOH)溶液，并持续地搅拌，向混合物中加入100mg的KMnO4，搅拌溶解后，将4mLCH3CH2OH逐滴加入其中，水浴温度保持35℃，维持此温度匀速搅拌12h，将其温度升高到55℃继续反应12h。低速和高速离心分别除去少量沉淀和上层清液，再将其反复离心水洗5次，得到Au/MnO2纳米药物载体。
实施例9 Au/MnO2纳米药物载体的制备
将实施例3制备的AuNRs以10000rpm的转速离心30min并去除上层清液，在沉淀物中加入去离子水至98mL，向其中加入12mL浓度0.01mol/L氢氧化钠(NaOH)溶液，并持续地搅拌，向混合物中加入0.1mg的KMnO4，搅拌溶解后，将0.1mLCH3CH2OH逐滴加入其中，水浴温度保持30℃，维持此温度匀速搅拌24h，将其温度升高到50℃继续反应6h。低速和高速离心分别除去少量沉淀和上层清液，再将其反复离心水洗5次，得到Au/MnO2纳米药物载体。
实施例10 Au/MnO2纳米药物载体的制备
将实施例2制备的AuNRs以10000rpm的转速离心30min并去除上层清液，在沉淀物中加入去离子水至98mL，并持续地搅拌，向混合物中加入40mg的KMnO4，搅拌溶解后，将2mLCH3CH2OH逐滴加入其中，水浴温度保持30℃，维持此温度匀速搅拌24h，将其温度升高到50℃继续反应6h。低速和高速离心分别除去少量沉淀和上层清液，再将其反复离心水洗5次，得到Au/MnO2纳米药物载体。
实施例11 Au/MnO2纳米药物载体的制备
将实施例1制备的AuNRs以10000rpm的转速离心30min并去除上层清液，在沉淀物中加入去离子水至98mL，并持续地搅拌，向混合物中加入100mg的KMnO4，搅拌溶解后，将4mLCH3CH2OH逐滴加入其中，水浴温度保持33℃，维持此温度匀速搅拌12h，将其温度升高到48℃继续反应12h。低速和高速离心分别除去少量沉淀和上层清液，再将其反复离心水洗5次，得到Au/MnO2纳米药物载体。
实施例12 Au/MnO2纳米药物载体的制备
将实施例2制备的AuNRs以10000rpm的转速离心30min并去除上层清液，在沉淀物中加入去离子水至98mL，并持续地搅拌，向混合物中加入0.2mg的KMnO4，搅拌溶解后，将0.2mLCH3CH2OH逐滴加入其中，水浴温度保持30℃，维持此温度匀速搅拌24h，将其温度升高到50℃继续反应6h。低速和高速离心分别除去少量沉淀和上层清液，再将其反复离心水洗5次，得到Au/MnO2纳米药物载体。
实施例13
Au/MnO2纳米药物载体在NIR激光照射下的光热转换性能测试
本实施例用来说明Au/MnO2纳米药物载体在NIR激光照射下的升温情况。用到的NIR激光器是808nm连续波激光器。实际治疗过程中并不限于这种激光器，只要具有NIR波段的波长且功率足够使材料升温的激光器均可。
将实施例4中制备的Au/MnO2纳米药物载体溶液，离心水洗平均分成3份，用同样体积的水分散并置于2.0mL小离心管中，采用1W/cm2、2W/cm2和4W/cm2的808nm波长的NIR进行激光照射，用热像仪记录升温过程中的最高温度。
图6为Au/MnO2纳米药物载体的氮气吸附脱附曲线和孔径分布图，根据图示可见，Au/MnO2纳米药物载体具有典型H1滞后环的IV型，根据IUPAC经典理论，表明存在介孔结构。图7为在不同激光密度照射下Au/MnO2纳米药物载体分散液的升温曲线，根据图示可见，当将Au/MnO2纳米颗粒分散液在NIR激光照射下时，温度在10min内迅速上升，并在随后的60min内保持稳定，表明Au/MnO2纳米颗粒具有优异的光热转换效率。而且随着激光函数功率增加，温度上升速率和最终温度也随之增加。由于AuNRs的表面等离子体共振效应，在NIR激光照射下，AuNRs会将NIR转变成热，通过测定升温过程中溶液的最高温度对照射时间的曲线可知该纳米药物载体具有良好的光热转化性能，从而能够解离载体与药物的相互作用，使得药物释放出来。
本实施例用来说明Au/MnO2纳米药物载体在NIR激光照射下的光热转换效果，实施例5-12所制备Au/MnO2纳米药物载体皆具有相似的升温情况。
实施例14
Au/MnO2纳米药物载体载药体系的制备
取实施例4制备的Au/MnO2纳米药物载体经离心处理并去除上层清液，用去离子水洗涤沉淀物，多次离心水洗直至Au/MnO2中不再残留具有细胞毒性的CTAB。清洗干净的Au/MnO2与2.0mg/mL的盐酸阿霉素DOX溶液混合，在35℃恒温水浴中搅拌12h。在这之后，离心处理混合物并用去离子水洗涤3次，以期除去Au/SiO2纳米粒子表面物理吸附的DOX，得到载药的Au/MnO2(Au/MnO2-DOX)。
为了计算出所制备纳米载体的载药量和载药率，具体测试过程如下：通过UV-Vis-NIR分光光度计测量载药后上清液在481nm处的吸收值，将其代入吸收值与DOX浓度的标准工作曲线的回归方程，通过得到的DOX的浓度计算出未被负载到纳米载体内的DOX质量，根据公式计算纳米载体的载药率。载药率计算公式如下：
图8为载入抗癌药盐酸阿霉素(DOX)后的紫外光谱图，由图可见，当Au/MnO2负载DOX后纵向表面等离子体共振吸收峰继续向750nm移动，481nm处具有很强的吸收峰，表明纳米颗粒对DOX具有很强的负载能力。
根据本发明的Au/MnO2纳米载药体系，优选条件下，所述药物载体与所述药物溶液中药的重量比可以为1-4，所述Au/MnO2纳米载药体系载药率为99.11％。
本发明提供了一种治疗肿瘤的纳米载药体系，所述的载药体系包括上述载体和负载在上述载体上的药物。从易于包载、载药量高和稳定性上考虑，优选条件下，所述的药物为盐酸阿霉素。本发明中，对药物负载在上述载体上的方法没有特别的限定，可以采用公知的各种方法。例如，所述将药物负载在载体上的方法可以为将药物溶液与所述药物载体接触。接触温度为20-40℃，接触时间为1-3天。优选所述接触在磁力搅拌下进行。
本实施例仅用来说明Au/MnO2纳米药物载体对药物的负载能力，实施例5-12所制备Au/MnO2纳米药物载体对DOX皆具有相似的负载能力。
实施例15
Au/MnO2纳米载药体系在GSH溶液中的药物释放测试
向实施例4所得Au/MnO2纳米药物载体载药体系内分别加入1mL不同浓度GSH溶液(1mg/mL、5mg/mL和10mg/mL)并将其放入透析袋中，透析袋外面加入12mL相同浓度的GSH溶液，容器外面用铝箔包裹并进行保温处理以防止外界环境干扰。在37℃温度下，采用波长为808nm的NIR激光进行照射，将透析袋外面的溶液每隔0.5h(共12h)取出3mL，然后向其中补加3mL相同浓度的GSH溶液，以保证透析袋外面溶液的体积始终保持在13mL。采用UV-Vis-NIR分光光度计对取出的含有DOX的3mL溶液进行吸收值测量，测量药物释放后带有DOX的溶液在波长481nm处的吸收值，将其代入吸收值与DOX浓度标准工作曲线的回归方程，通过计算得出不同释放条件下样品在各个阶段的释药率，根据所测得的DOX标准工作曲线及相关公式等计算释药率并绘制药物释放曲线图。释药率计算公式如下：
图9(a)为Au/MnO2纳米药物载体载入抗癌药DOX后在GSH溶液中的药物释放曲线，由图可见，在GSH溶液(1mM)中，采用4wcm-2的NIR激光照射下，12h内DOX的累积释放量达到25％。在GSH溶液(5mM和10mM)的释放分别达到38％和47％。
实施例16
Au/MnO2纳米载药体系在生理缓冲液中的药物释放测试。
向实施例4所得Au/MnO2纳米药物载体载药体系内分别加入pH＝7.4的磷酸盐(PBS)缓冲液和pH＝4.5的醋酸盐缓冲液1mL，并将其放入透析袋中，透析袋外面加入12mL相同的缓冲液，容器外面用铝箔包裹并进行保温处理以防止外界环境干扰。在37℃温度下，采用波长为808nm的NIR激光进行照射，将透析袋外面的溶液每隔0.5h(共12h)取出3mL，然后向其中补加3mL相同的缓冲液，以保证透析袋外面溶液的体积始终保持在13mL。采用UV-Vis-NIR分光光度计对取出的含有DOX的3mL溶液进行吸收值测量，测量药物释放后带有DOX的溶液在波长481nm处的吸收值，将其代入吸收值与DOX浓度标准工作曲线的回归方程，通过计算得出不同释放条件下样品在各个阶段的释药率，根据所测得的DOX标准工作曲线及相关公式等计算释药率并绘制药物释放曲线图。释药率计算公式参照实施例15中的计算公式。
与9(b)为Au/MnO2纳米药物载体载入抗癌药DOX后在生理缓冲液(PBS)中的药物释放曲线，如图所示，采用4wcm-2的NIR激光照射下，在PBS溶液中(pH＝4.5)溶液中，DOX的累积释放达到13％。在PBS(PH＝7)溶液中，几乎没有药物被释放。结果表明，该混合药物载体具有良好的NIR响应性、GSH响应性和pH响应性。
实施例15-16仅用来说明Au/MnO2纳米药物载体对药物的控制释放能力，实施例5-12所制备Au/MnO2纳米药物载体对DOX皆具有相似的控制释放效果。

Claims (9)

1.一种纳米药物载体Au/MnO2，其特征在于，该纳米药物载体为核壳结构，以金纳米棒AuNRs为核，介孔MnO2为壳；其中，金纳米棒长度为5-100nm，长径比为1-30，包覆在其表面的壳层为具有介孔结构的二氧化锰，其壳层厚度为0.1-500nm，孔径大小为0.1-100nm。
2.权利要求1所述纳米药物载体Au/MnO2的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备AuNRs的种子溶液：将CTAB溶于去离子水中，然后逐滴加入HAuCl4溶液，直至溶液颜色由无色透明变为金黄色，恒温水浴并搅拌，迅速加入NaBH4溶液并剧烈搅拌，得到AuNRs种子溶液；
(2)制备AuNRs的生长溶液：将CTAB溶于去离子水中，加入HAuCl4溶液，搅拌混匀后加入AgNO3溶液，搅拌均匀后加入抗坏血酸溶液，再迅速加入步骤(1)配制的种子溶液即可；
(3)制备介孔MnO2包覆AuNRs纳米药物载体：将步骤(2)制备所得AuNRs的生长溶液离心，往离心后的沉淀中加去离子水，搅拌加入KMnO4，持续搅拌溶解后逐滴加入无水乙醇，水浴保持20-50℃匀速搅拌反应0.5-96h；采用低速和高速离心分别除去少量沉淀和上层清液，反复离心水洗，得到介孔MnO2包覆AuNRs纳米药物载体。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，CTAB浓度为0.02-0.07g/mL，HAuCl4溶液浓度为0.1-50mmol/L，NaBH4溶液浓度为0.01-1mol/L；其中，CTAB溶液和HAuCl4溶液体积比为1-200:1，NaBH4溶液和HAuCl4溶液的体积比为1-12:1。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，CTAB浓度为0.02-0.07g/mL，HAuCl4溶液浓度为0.1-50mmol/L，AgNO3溶液浓度为0.01-10mmol/L，抗坏血酸溶液浓度为0.01-0.15mol/L；其中，CTAB溶液和HAuCl4溶液体积比为1-100:1，AgNO3溶液和HAuCl4溶液的体积比为1-2:1，AgNO3溶液和抗坏血酸溶液的体积比1-6:1；种子溶液和抗坏血酸溶液体积比为1-3:1。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，加入KMnO4固体0.001-100mg，逐滴加入无水乙醇0.1-4mL；其中，KMnO4与无水乙醇的质量体积比为1-40:1。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，往离心后的沉淀中加去离子水后，再加入浓度为0.01-0.2mol/L的氢氧化钠溶液，无水乙醇和氢氧化钠溶液体积比为1-4:1。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，水浴保持20-50℃匀速搅拌反应0.5-96h，然后将温度升高到50-90℃继续反应0.5-96h。
8.权利要求1所述纳米药物载体Au/MnO2用于包载抗肿瘤药物的应用。
9.根据权利要求8所述应用，其特征在于，所述抗肿瘤药物为盐酸阿霉素。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109926579A (zh) * 2019-04-17 2019-06-25 安徽师范大学 一种金@二氧化锰超级纳米粒子及其制备方法
CN110404071A (zh) * 2019-08-23 2019-11-05 上海师范大学 一种谷胱甘肽触发的肿瘤诊疗试剂
CN111484082A (zh) * 2020-04-01 2020-08-04 东南大学 空心结构MnO2药物控释载体及其制备方法
CN111632040A (zh) * 2020-06-17 2020-09-08 重庆医科大学 一种二氧化锰包裹的载药介孔二氧化钛纳米粒及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106944615A (zh) * 2017-05-11 2017-07-14 洛阳理工学院 一种实心二氧化硅包覆金纳米棒复合纳米材料的制备方法
CN107670040A (zh) * 2017-10-25 2018-02-09 深圳先进技术研究院 金纳米笼‑二氧化锰复合纳米颗粒及其制备方法和应用
KR20180114517A (ko) * 2017-04-07 2018-10-18 서울대학교산학협력단 암 치료용 약학 조성물

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180114517A (ko) * 2017-04-07 2018-10-18 서울대학교산학협력단 암 치료용 약학 조성물
CN106944615A (zh) * 2017-05-11 2017-07-14 洛阳理工学院 一种实心二氧化硅包覆金纳米棒复合纳米材料的制备方法
CN107670040A (zh) * 2017-10-25 2018-02-09 深圳先进技术研究院 金纳米笼‑二氧化锰复合纳米颗粒及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IVAN GORELIKOV等: "Single-step coating of mesoporous silica on cetyltrimethyl ammonium bromide-capped nanoparticles", 《NANO LETTERS》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109926579A (zh) * 2019-04-17 2019-06-25 安徽师范大学 一种金@二氧化锰超级纳米粒子及其制备方法
CN110404071A (zh) * 2019-08-23 2019-11-05 上海师范大学 一种谷胱甘肽触发的肿瘤诊疗试剂
CN111484082A (zh) * 2020-04-01 2020-08-04 东南大学 空心结构MnO2药物控释载体及其制备方法
CN111632040A (zh) * 2020-06-17 2020-09-08 重庆医科大学 一种二氧化锰包裹的载药介孔二氧化钛纳米粒及其制备方法和应用

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