CN109432053A - 一种pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统及其制备方法,其结构为:有双层结构,内层为载药的磁性介孔硅纳米颗粒,外层为支化聚乙烯亚胺,其中外层的支化聚乙烯亚胺采用柠康酸酐处理;所述磁性介孔硅纳米颗粒具有核壳结构,其中核为四氧化三铁纳米粒子;所述载药的药物为盐酸阿霉素;该系统具有磁响应型,课实现细胞示踪,实时、精确的诊断病情并同步实现药物的靶向递送和控缓释;将酰胺化的PEI通过GSH敏感的双硫键包裹于MMSN表面,从而实现肿瘤微环境的酸响应的“被动靶向”富集;采用pH敏感与GSH敏感的机制实现了逐级响应,实现对癌症的高精确度靶向治疗,实现有效的癌症诊疗一体化。
Description
技术领域
本发明涉及药物控制释放领域,具体涉及pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统及其制备方法的领域。
技术背景
近年来,超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒因其独特的电学和磁学性能,稳定的理化性能,在磁记录材料、高梯度磁分离、微波吸收材料、特种涂料、催化剂载体、医药等领域均已有了广泛的应用。
其中,以超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒为核,介孔二氧化硅为壳,制备的磁性介孔硅纳米颗粒越来越受到成像引导治疗的关注,因为该载体具有磁响应特性,可以跟踪药代动力学过程,指导治疗并监测治疗过程和结果,外壳层的介孔赋予了载体极大的比表面积、均一的介孔通道,这有利于客体分子的载入与缓慢释放,同时具有优良的生物相容性,并且较高的表面活性易于进一步修饰,从而实现载体功能化达到肿瘤诊疗的要求。
诊疗一体化纳米平台是指通过对纳米材料进行理性的设计和合成,从而将目前临床上诊断和治疗两个分离的过程/功能集成于一个纳米载体之上。诊疗一体化纳米平台可以实时、精确的诊断病情并同步实现药物的靶向递送和控缓释,而且在治疗过程中能够监控疗效并随时调整给药方案,有利于达到最佳治疗效果,并降低毒副作用。其中,影像介导的可视化治疗由于其可以追踪药物动力学过程和释放、纳米药物的分布和代谢,已经成为肿瘤治疗的研究热点。
癌症是世界上最具破坏性的疾病,化疗是目前治愈癌症最广泛使用的治疗方法之一。但常规的癌症化疗,在高毒性的药物作用于全身造成强烈毒副作用的同时,病灶的药效却随之大幅降低。事实上,强毒副作用与低化疗效果成为了癌症病人的主要死亡原因之一。
磁性介孔硅载体系统在诊疗一体化方面的研究取得了一定进展,同时也存在许多问题:
(1)随着体内循环时间的增加,磁性介孔硅载体系统中的Fe3O4会有部分被氧化为Fe2O3,这会给MRI成像造成一定的影响;
(2)磁性介孔硅载体系统尚处于研发阶段,该体系在分散性、稳定性、生物相容性、生物毒性方面缺乏相应的评估体系,需要建立相关纳米材料与技术标准作为指导;
(3)磁性介孔硅载体系统的研究属于医学,该研究受客观条件和伦理道德的束缚,短时间内无法通过临床试验检测该系统的疗效与安全性,载体系统控释止步于体外试验和动物试验,这些结果不能完全、真实的反应人体试验的情况,所以给评价磁性介孔硅载体系统带来了很多不准确性。
发明内容
本发明提供一种pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统及其制备方法,其制备纳米级四氧化三铁的粒子,并以此为核制备磁性介孔硅纳米颗粒,采用含巯基的硅烷偶联剂对磁性介孔硅纳米颗粒进行表面修饰,得到巯基功能化的磁性介孔硅纳米颗粒;通过与S-(2-氨乙巯基)-2-巯基吡啶盐酸盐作用,形成双硫键,得到双硫功能化的磁性介孔硅纳米颗粒,并进一步酸酐处理得到的羧基功能化的磁性介孔硅纳米颗粒;进一步负载药物后,采用支化聚乙烯亚胺包覆,之后再次酸酐化,得到pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统。
该系统具有磁响应型,磁性导向来增加靶向性,并通过磁共振成像(MRI)技术来实现细胞示踪,实时、精确的诊断病情并同步实现药物的靶向递送和控缓释;将酰胺化的PEI通过GSH敏感的双硫键包裹于MMSN表面,从而实现载体系统在肿瘤微环境的酸响应,使得载体系统可以在肿瘤组织部位“被动靶向”富集;采用pH敏感与GSH敏感的机制实现了逐级响应,本身也可以作为造影剂,以实现对癌症的高精确度靶向治疗,实现有效的癌症诊疗一体化。
为了实现上述效果,采用如下的技术方案:
本发明提供了一种pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统,其具有双层结构,内层为载药的磁性介孔硅纳米颗粒,外层为支化聚乙烯亚胺,其中外层的支化聚乙烯亚胺采用柠康酸酐处理。
其负载的药物没有明确的要求,不做特殊限定,作为优选技术方案,所述载药的药物为盐酸阿霉素(DOX·HCl)。
作为优选技术方案,所述磁性介孔硅纳米颗粒具有核壳结构,其中核为四氧化三铁纳米粒子。
本发明还提供了一种制备pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统的方法,
S1.制备双硫功能化的磁性介孔硅纳米粒子(MMSN-SS-NH2)
巯基功能化的磁性介孔硅纳米颗粒(CTAB-MMSN-SH)在甲醇中分散均匀。然后加入S-(2-氨乙巯基)-2-巯基吡啶盐酸盐,在室温下反应;将产物离心,并用去离子水和无水乙醇清洗数次,冻干后得到有表面活性剂CTAB的双硫功能化的磁性介孔硅纳米粒子(CTAB-MMSN-SS-NH2)。
配置10mg/mL的硝酸铵/乙醇溶液,将CTAB-MMSN-SH分散于之前配置的硝酸铵/乙醇溶液中,升温至50-90℃水浴回流12-96h,产物离心收集后用无水乙醇和去离子水反复洗涤,冻干后得到双硫功能化的磁性介孔硅纳米粒子(MMSN-SS-NH2)。
在本发明中,该出去模板CTAB的步骤适合各步骤中模板CTAB的去除,后面附图中各步骤需出去模板的,均采用该方法进行。
S2.制备羧基功能化的磁性介孔硅纳米粒子(MMSN-SS-COOH)
称取MMSN-SS-NH2,分散在重蒸过的DMSO中,超声分散均匀;然后将三乙胺和丁二酸酐逐滴滴加加入,反应于10-50℃下反应;固体产物离心分离并用甲醇和去离子水清洗数次,冻干后得到羧基功能化的磁性介孔硅纳米粒子(MMSN-SS-COOH)。
S3.制备PEI封堵的磁性介孔硅药物控释系统(X@MMSN-SS-PEI)
称取MMSN-SS-COOH,加入pH=5.0的PBS缓冲液,超声分散均匀,加入药物X,在常温(25℃)避光条件下,混合液剧烈搅拌;然后,加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐与N-羟基琥珀酸亚胺,在避光条件下4℃下冰浴,剧烈搅拌,即活化完成;
在上一步活化完成后,直接在反应烧瓶中加入含有bPEI(支化聚乙烯亚胺)的pH=7.4的PBS溶液,然后温热至20-40℃,在避光条件下继续搅拌,之后离心收集产物并用去离子水清洗数次,冻干后得到接枝PEI保护的磁性介孔硅药物控释系统(X@MMSN-SS-PEI)。
S4.pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统(X@MMSN-SS-PEI-cit)
称取X@MMSN-SS-PEI,分散在去离子水后,通过加入NaOH溶液将溶液pH调节至7.5-9.5,然后在室温下搅拌,逐滴缓慢滴加柠康酸酐DM,并通过滴加NaOH使溶液pH保持在8-9的范围;
当pH值稳定时,反应在室温下继续过夜,产物离心并用去离子水洗涤数次,冷冻干燥后得到pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统(X@MMSN-SS-PEI-cit)。
作为优选技术方案,所述巯基功能化的磁性介孔硅纳米颗粒(CTAB-MMSN-SH)的制备方法包括:
S01.制备四氧化三铁纳米粒子(OA-Fe3O4)
OA-Fe3O4的制备步骤如下:将FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O依次溶解在80mL去离子水中,在氮气氛围下加热至50-100℃,剧烈搅拌0.1-1.0h;之后逐滴滴加NH3·H2O溶液(25wt%),剧烈搅拌所得悬浮液,再加入油酸,让该反应继续搅拌2-40min,得到粗产物;
所得粗产物通过磁体分离,得到上层无色溶液与焦油状黑色磁性凝胶沉淀,将磁性凝胶用去离子水与乙醇反复洗涤后,在真空干燥室中干燥,即可获得油酸稳定的四氧化三铁纳米粒子(OA-Fe3O4)。优选粒径5-50nm。
S02.制备磁性介孔硅纳米颗粒(CTAB-MMSN)
将OA-Fe3O4分散在氯仿中,然后加入到含有CTAB的去离子水溶液中,剧烈搅拌所得溶液后,在30-80℃下加热5-20min以蒸发混合物中的氯仿,得到水溶液A;然后用去离子水稀释上述水溶液A,在20-60℃下剧烈搅拌;
之后,依次加入NH3·H2O溶液(25wt%)、TEOS和乙酸乙酯,剧烈搅拌该混合物,然后调节转速至50-100r/min,继续在30-50℃下反应,使产物老化;
之后离心收集沉淀,并分别用甲醇和水清洗数次,冻干后就得到有表面活性剂CTAB的磁性介孔二氧化硅纳米颗粒(CTAB-MMSN)。优选粒径为20-300nm。
S03.制备巯基功能化的磁性介孔硅纳米颗粒(CTAB-MMSN-SH)
称取CTAB-MMSN分散于无水甲醇中,加入MPTMS(3-巯基丙基三甲氧基硅烷)后,剧烈搅拌,反应12-48h,离心收集产物并用无水甲醇反复洗涤,冻干后即可得到巯基功能化的磁性介孔硅纳米颗粒(CTAB-MMSN-SH)。
作为优选技术方案,所述S-(2-氨乙巯基)-2-巯基吡啶盐酸盐制备方法为:
将2,2-二硫二吡啶20.0mmol溶解在20ml无水甲醇和8ml乙酸中,形成溶液a;
再将半胱胺盐酸盐100.0mmol溶解在10ml无水甲醇中,形成溶液b;
将溶液b逐滴滴加至溶液a中,要求在30min内滴完;在室温下搅拌反应48h后,用旋转蒸发仪浓缩旋干,得到黄色油状物,溶解在10ml无水甲醇中,并用200ml乙醚沉淀三次后,真空干燥。
作为优选技术方案,进一步限定了各步骤的具体参数下选择:
步骤S1中,所述巯基功能化的磁性介孔硅纳米颗粒与S-(2-氨乙巯基)-2-巯基吡啶盐酸盐的质量比为800:600-800;作为进一步优选技术方案,所述巯基功能化的磁性介孔硅纳米颗粒与S-(2-氨乙巯基)-2-巯基吡啶盐酸盐的质量比为800:720。
步骤S2中,MMSN-SS-NH2、三乙胺和丁二酸酐的质量比为1:2-4:2-4,作为进一步优选的质量比为:600:1800:1818。
步骤S3中,MMSN-SS-COOH、药物X、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酸亚胺的质量比为:1:0.01-0.5:3-6:2-4;作为进一步用量的选择,比例优选为1:0.25:4.8:2.8。
支化聚乙烯亚胺的用量质量为MMSN-SS-COOH的5-15倍,作为进一步优选技术方案,优选为10倍。
步骤S4中,X@MMSN-SS-PEI与柠檬酸酐的比例为0.2::2,比例单位为mg:mL。
步骤S01中,FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的质量比为2:0.5-1.5,;
步骤S02中,OA-Fe3O4、CTAB、TEOS和乙酸乙酯的比例为7.5:0.05-0.2:0.1-1:2-10,比例的单位为mg:g:ml:ml;
S03步骤中,CTAB-MMSN与MPTMS的比例为1:0.2-2,比例单位为g:ml。
作为优选技术方案,所述支化聚乙烯亚胺的重均分子量15000-35000,进一步优选为25000。
本发明还具体提供了一种通过制备pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统的方法得到的pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统。
有益的技术效果:
(1)与有机高分子材料相比,磁性介孔硅载体系统充分利用了磁性材料的特性,具有原料易得、方法迅速简单、合成材料纯度高的优点,适合大规模生产。而且磁性介孔硅纳米颗粒由于具有有序介孔孔道和极大的比表面积,具备磁响应性高、形貌均一、分散性好、可修饰性强、生物相容性优良的特点,是一种优良的诊疗一体化纳米平台。
(2)磁性介孔硅载体系统具有磁响应性,可以通过磁性导向来增加靶向性,并通过磁共振成像(MRI)技术来实现细胞示踪,实时、精确的诊断病情并同步实现药物的靶向递送和控缓释,而且在治疗过程中能够监控疗效并随时调整给药方案,有利于达到最佳治疗效果,并降低毒副作用。
(3)将酰胺化的PEI通过GSH敏感的双硫键包裹于MMSN表面,从而实现载体系统在肿瘤微环境的酸响应,使得载体系统可以在肿瘤组织部位“被动靶向”富集。载体到达肿瘤组织后,在癌细胞外弱酸性环境下,酰胺基团水解,载体表面电荷反转为正,从而促进细胞对载体的摄取。
(4)利用双硫键连接将PEI包裹于MMSN表面,该方法简单易行,反应效率高。双硫键具有GSH敏感性,在细胞内的环境中(高GSH浓度),容易断裂,在细胞外的环境中(无GSH)双硫键不会发生断裂,进而保证药物不会被提前释放。当载体进入细胞后,在细胞内高GSH浓度环境下双硫键断裂,包裹在载体表面的PEI脱落,从而释放出药物。
(5)这种纳米复合材料采用pH敏感与GSH敏感的机制实现了逐级响应,本身也可以作为造影剂,以实现对癌症的高精确度靶向治疗,实现有效的癌症诊疗一体化。
附图说明
图1为实施例1中四氧化三铁纳米颗粒的透射电镜(TEM)图;
图2为实施例1中除去模板的磁性介孔硅纳米颗粒的透射电镜(TEM)图;
图3为实施例1中除去模板的磁性介孔硅纳米颗粒的磁滞回线图;
图4为实施例1中DOX@MMSN-SS-PEI-cit在GSH 0、1和10mM条件下的体外释药曲线;
图5为实施例1中DOX@MMSN-SS-PEI-cit在pH 7.4、6.8、6.5、6.5、6.0和5.0条件下Zeta电位的变化图;
图6为实施例1中各步骤产物的氮气吸附等温线;
图7为实施例1中各步骤产物的BJH孔径分布图;
图8为实施例1中各步骤产物的TG图;
图9为实施例1中各步骤产物的FT-IR图。
具体实施方法
以下实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明其中一种实施方式的描述,并不对本发明的范围有任何限制。
实施例1
1.制备四氧化三铁纳米粒子(OA-Fe3O4)
OA-Fe3O4的制备步骤如下:将13.12g FeCl3·6H2O与6.65g FeCl2·4H2O依次溶解在80mL去离子水中,在氮气氛围下加热至80℃,剧烈搅拌0.5h。之后逐滴滴加45mL NH3·H2O溶液(25wt%),剧烈搅拌所得悬浮液5min,再加入2mL油酸,让该反应继续搅拌25min。所得粗产物通过磁体分离,得到上层无色溶液与焦油状黑色磁性凝胶沉淀。将磁性凝胶用去离子水与乙醇反复洗涤后,在真空干燥室中干燥,即可获得油酸稳定的四氧化三铁纳米粒子(OA-Fe3O4)。
2.制备磁性介孔硅纳米颗粒(CTAB-MMSN)
将7.5mg OA-Fe3O4分散在0.5mL氯仿中,然后加入到含有0.1g CTAB的5mL去离子水溶液中。剧烈搅拌所得溶液后,在60℃下加热10min以蒸发混合物中的氯仿。然后用100mL去离子水稀释上述水溶液,在40℃下剧烈搅拌2h。之后,依次加入3mL NH3·H2O溶液(25wt%),0.5mL TEOS和5mL的乙酸乙酯。剧烈搅拌该混合物30s,然后调节转速至80r/min,继续在40℃反应3h,使产物老化。之后离心收集沉淀,并分别用甲醇和水清洗数次,冻干后就得到有表面活性剂CTAB的磁性介孔二氧化硅纳米颗粒(CTAB-MMSN)。
3.S-(2-氨乙巯基)-2-巯基吡啶盐酸盐
S-(2-氨乙巯基)-2-巯基吡啶盐酸盐的合成:将4.41g 2,2-二硫二吡啶溶解在20mL无水甲醇与8mL乙酸的混合溶液中,配置成溶液a,再将1.14g(100.0mmol)的半胱胺盐酸盐溶解在10mL无水甲醇中,配置成溶液b,将溶液b逐滴滴加至溶液a中。在室温下搅拌反应48h后,用旋转蒸发仪浓缩旋干,得到黄色油状物,溶解在10mL无水甲醇中,并用500mL乙醚沉淀三次,每次沉淀4~8h,之后抽滤,50℃真空干燥,即可得到S-(2-氨乙巯基)-2-巯基吡啶盐酸盐。
4.制备巯基功能化的磁性介孔硅纳米颗粒(CTAB-MMSN-SH)
称取1.0g CTAB-MMSN分散于120ml无水甲醇中,加入1.0mL MPTMS(3-巯基丙基三甲氧基硅烷)后,于30℃下剧烈搅拌,反应24h,离心收集产物并用无水甲醇反复洗涤,冻干后即可得到巯基功能化的磁性介孔硅纳米颗粒(CTAB-MMSN-SH)。
5.制备双硫功能化的磁性介孔硅纳米粒子(MMSN-SS-NH2)
称取800mg CTAB-MMSN-SH,在120mL甲醇中分散均匀。然后加入720mg S-(2-氨乙巯基)-2-巯基吡啶盐酸盐,在室温下反应24h。将产物离心,并用去离子水和无水乙醇清洗数次,冻干后得到有表面活性剂CTAB的双硫功能化的磁性介孔硅纳米粒子(CTAB-MMSN-SS-NH2)。
配置10mg/mL的硝酸铵/乙醇溶液,将800mg CTAB-MMSN-SH分散于160ml之前配置的硝酸铵/乙醇溶液中,升温至80℃水浴回流48h,产物离心收集后用无水乙醇和去离子水反复洗涤,冻干后得到双硫功能化的磁性介孔硅纳米粒子(MMSN-SS-NH2)。
6.制备羧基功能化的磁性介孔硅纳米粒子(MMSN-SS-COOH)
称取600mg MMSN-SS-NH2,分散在90mL重蒸过的DMSO中,超声分散均匀。然后将1.80g三乙胺和1.818g丁二酸酐逐滴滴加加入,反应于35℃搅拌下进行48h。固体产物离心分离并用甲醇和去离子水清洗数次,冻干后得到羧基功能化的磁性介孔硅纳米粒子(MMSN-SS-COOH)。
7.制备PEI封堵的磁性介孔硅药物控释系统(DOX@MMSN-SS-PEI)
称取200mg MMSN-SS-COOH,加入30mL pH=5.0的PBS缓冲液,超声分散均匀,加入50mg盐酸阿霉素(DOX·HCl),在常温(25℃)避光条件下,混合液剧烈搅拌24h。然后,加入0.96g 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐与0.56g N-羟基琥珀酸亚胺,在避光条件下4℃冰浴,剧烈搅拌24h。在上一步活化完成后,直接在反应烧瓶中加入含有2gbPEI25k(支化聚乙烯亚胺,Mw≈25k)的pH=7.4的PBS溶液,然后温热至30℃,在避光条件下继续搅拌48h,之后离心收集产物并用去离子水清洗数次,冻干后得到接枝PEI保护的磁性介孔硅药物控释系统(DOX@MMSN-SS-PEI)。
8.pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统(DOX@MMSN-SS-PEI-cit)
称取200mg DOX@MMSN-SS-PEI,分散在50mL去离子水后,通过加入1M NaOH溶液将溶液pH调节至8.5,然后在室温下搅拌0.5h。逐滴缓慢滴加2.0mL的柠康酸酐DM,并通过滴加1M NaOH使溶液pH保持在8-9的范围。当pH值稳定时,反应在室温下继续过夜。产物离心并用去离子水洗涤数次,冷冻干燥后得到pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统(DOX@MMSN-SS-PEI-cit)。
从附图的表征可以发现很多的技术特征:
图1和2可以看出Fe3O4纳米粒子为尺寸均匀的球体,其平均粒径约为15nm,MMSN纳米粒子具有明显的核壳结构与介孔结构,是尺寸均匀的球形颗粒,平均粒径约为150nm。
图3可以看出,在300K温度下,Fe3O4NPs和MMSN NPs在磁感强度升至3.0T时,显示了一个完整的滞后循环,且其饱和磁化值没有矫顽力和剩磁,这表明Fe3O4NPs和MMSN NPs均具有超顺磁性。
实施例2
1.制备四氧化三铁纳米粒子(OA-Fe3O4)
OA-Fe3O4的制备步骤如下:将13.67g FeCl3·6H2O与7.32g FeCl2·4H2O依次溶解在90mL去离子水中,在氮气氛围下加热至80℃,剧烈搅拌0.5h。之后逐滴滴加50mL NH3·H2O溶液(25wt%),剧烈搅拌所得悬浮液5min,再加入2mL油酸,让该反应继续搅拌25min。所得粗产物通过磁体分离,得到上层无色溶液与焦油状黑色磁性凝胶沉淀。将磁性凝胶用去离子水与乙醇反复洗涤后,在真空干燥室中干燥,即可获得油酸稳定的四氧化三铁纳米粒子(OA-Fe3O4)。
2.制备磁性介孔硅纳米颗粒(CTAB-MMSN)
将7.5mg OA-Fe3O4分散在0.5mL氯仿中,然后加入到含有0.12g CTAB的5mL去离子水溶液中。剧烈搅拌所得溶液后,在60℃下加热10min以蒸发混合物中的氯仿。然后用100mL去离子水稀释上述水溶液,在40℃下剧烈搅拌2h。之后,依次加入3mL NH3·H2O溶液(25wt%),0.6mL TEOS和8mL的乙酸乙酯。剧烈搅拌该混合物30s,然后调节转速至80r/min,继续在40℃反应3h,使产物老化。之后离心收集沉淀,并分别用甲醇和水清洗数次,冻干后就得到有表面活性剂CTAB的磁性介孔二氧化硅纳米颗粒(CTAB-MMSN)。
3.S-(2-氨乙巯基)-2-巯基吡啶盐酸盐
S-(2-氨乙巯基)-2-巯基吡啶盐酸盐的合成:将4.41g 2,2-二硫二吡啶溶解在20mL无水甲醇与8mL乙酸的混合溶液中,配置成溶液a,再将1.14g(100.0mmol)的半胱胺盐酸盐溶解在10mL无水甲醇中,配置成溶液b,将溶液b逐滴滴加至溶液a中。在室温下搅拌反应48h后,用旋转蒸发仪浓缩旋干,得到黄色油状物,溶解在10mL无水甲醇中,并用500mL乙醚沉淀三次,每次沉淀4~8h,之后抽滤,50℃真空干燥,即可得到S-(2-氨乙巯基)-2-巯基吡啶盐酸盐。
4.制备巯基功能化的磁性介孔硅纳米颗粒(CTAB-MMSN-SH)
称取1.0g CTAB-MMSN分散于120ml无水甲醇中,加入1.2mL MPTMS(3-巯基丙基三甲氧基硅烷)后,于30℃下剧烈搅拌,反应24h,离心收集产物并用无水甲醇反复洗涤,冻干后即可得到巯基功能化的磁性介孔硅纳米颗粒(CTAB-MMSN-SH)。
5.制备双硫功能化的磁性介孔硅纳米粒子(MMSN-SS-NH2)
称取800mg CTAB-MMSN-SH,在120mL甲醇中分散均匀。然后加入800mg S-(2-氨乙巯基)-2-巯基吡啶盐酸盐,在室温下反应24h。将产物离心,并用去离子水和无水乙醇清洗数次,冻干后得到有表面活性剂CTAB的双硫功能化的磁性介孔硅纳米粒子(CTAB-MMSN-SS-NH2)。
配置10mg/mL的硝酸铵/乙醇溶液,将800mg CTAB-MMSN-SH分散于160ml之前配置的硝酸铵/乙醇溶液中,升温至80℃水浴回流48h,产物离心收集后用无水乙醇和去离子水反复洗涤,冻干后得到双硫功能化的磁性介孔硅纳米粒子(MMSN-SS-NH2)。
6.制备羧基功能化的磁性介孔硅纳米粒子(MMSN-SS-COOH)
称取600mg MMSN-SS-NH2,分散在90mL重蒸过的DMSO中,超声分散均匀。然后将1.80g三乙胺和1.818g丁二酸酐逐滴滴加加入,反应于35℃搅拌下进行48h。固体产物离心分离并用甲醇和去离子水清洗数次,冻干后得到羧基功能化的磁性介孔硅纳米粒子(MMSN-SS-COOH)。
7.制备PEI封堵的磁性介孔硅药物控释系统(DOX@MMSN-SS-PEI)
称取200mg MMSN-SS-COOH,加入30mL pH=5.0的PBS缓冲液,超声分散均匀,加入50mg盐酸阿霉素(DOX·HCl),在常温(25℃)避光条件下,混合液剧烈搅拌24h。然后,加入0.96g 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐与0.56g N-羟基琥珀酸亚胺,在避光条件下4℃冰浴,剧烈搅拌24h。在上一步活化完成后,直接在反应烧瓶中加入含有2gbPEI25k(支化聚乙烯亚胺,Mw≈25k)的pH=7.4的PBS溶液,然后温热至30℃,在避光条件下继续搅拌48h,之后离心收集产物并用去离子水清洗数次,冻干后得到接枝PEI保护的磁性介孔硅药物控释系统(DOX@MMSN-SS-PEI)。
8.pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统(DOX@MMSN-SS-PEI-cit)
称取200mg DOX@MMSN-SS-PEI,分散在50mL去离子水后,通过加入1M NaOH溶液将溶液pH调节至8.5,然后在室温下搅拌0.5h。逐滴缓慢滴加2.0mL的柠康酸酐DM,并通过滴加1M NaOH使溶液pH保持在8-9的范围。当pH值稳定时,反应在室温下继续过夜。产物离心并用去离子水洗涤数次,冷冻干燥后得到pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统(DOX@MMSN-SS-PEI-cit)。
Claims (10)
1.一种pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统,其特征在于:具有双层结构,内层为载药的磁性介孔硅纳米颗粒,外层为支化聚乙烯亚胺,其中外层的支化聚乙烯亚胺采用柠康酸酐处理。
2.根据权利要求1所述的pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统,其特征在于:所述载药的药物为盐酸阿霉素(DOX·HCl)。
3.根据权利要求1所述的pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统,其特征在于:所述磁性介孔硅纳米颗粒具有核壳结构,其中核为四氧化三铁纳米粒子。
4.制备权利要求1-3中任一项pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统的方法,其特征在于:
S1.制备双硫功能化的磁性介孔硅纳米粒子(MMSN-SS-NH2)
巯基功能化的磁性介孔硅纳米颗粒(CTAB-MMSN-SH)在甲醇中分散均匀;然后加入S-(2-氨乙巯基)-2-巯基吡啶盐酸盐,在室温下反应;将产物离心,并用去离子水和无水乙醇清洗数次,冻干后得到有表面活性剂CTAB的双硫功能化的磁性介孔硅纳米粒子(CTAB-MMSN-SS-NH2);
配置10mg/mL的硝酸铵/乙醇溶液,将CTAB-MMSN-SH分散于之前配置的硝酸铵/乙醇溶液中,升温至50-90℃水浴回流12-96h,产物离心收集后用无水乙醇和去离子水反复洗涤,冻干后得到双硫功能化的磁性介孔硅纳米粒子(MMSN-SS-NH2);
S2.制备羧基功能化的磁性介孔硅纳米粒子(MMSN-SS-COOH)
称取MMSN-SS-NH2,分散在重蒸过的DMSO中,超声分散均匀;然后将三乙胺和丁二酸酐逐滴滴加加入,反应于10-50℃下反应;固体产物离心分离并用甲醇和去离子水清洗数次,冻干后得到羧基功能化的磁性介孔硅纳米粒子(MMSN-SS-COOH);
S3.制备PEI封堵的磁性介孔硅药物控释系统(X@MMSN-SS-PEI)
称取MMSN-SS-COOH,加入pH=5.0的PBS缓冲液,超声分散均匀,加入药物X,在常温(25℃)避光条件下,混合液剧烈搅拌;然后,加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐与N-羟基琥珀酸亚胺,在避光条件下4℃下冰浴,剧烈搅拌,即活化完成;
在上一步活化完成后,直接在反应烧瓶中加入含有bPEI(支化聚乙烯亚胺)的pH=7.4的PBS溶液,然后温热至20-40℃,在避光条件下继续搅拌,之后离心收集产物并用去离子水清洗数次,冻干后得到接枝PEI保护的磁性介孔硅药物控释系统(X@MMSN-SS-PEI)。
S4.pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统(X@MMSN-SS-PEI-cit)
称取X@MMSN-SS-PEI,分散在去离子水后,通过加入NaOH溶液将溶液pH调节至7.5-9.5,然后在室温下搅拌,逐滴缓慢滴加柠康酸酐DM,并通过滴加NaOH使溶液pH保持在8-9的范围;
当pH值稳定时,反应在室温下继续过夜,产物离心并用去离子水洗涤数次,冷冻干燥后得到pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统(X@MMSN-SS-PEI-cit)。
5.根据权利要求4所述的制备pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统的方法,其特征在于:所述巯基功能化的磁性介孔硅纳米颗粒(CTAB-MMSN-SH)的制备方法包括:
S01.制备四氧化三铁纳米粒子(OA-Fe3O4)
OA-Fe3O4的制备步骤如下:将FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O依次溶解在80mL去离子水中,在氮气氛围下加热至50-100℃,剧烈搅拌0.1-1.0h;之后逐滴滴加NH3·H2O溶液(25wt%),剧烈搅拌所得悬浮液,再加入油酸,让该反应继续搅拌2-40min,得到粗产物;
所得粗产物通过磁体分离,得到上层无色溶液与焦油状黑色磁性凝胶沉淀,将磁性凝胶用去离子水与乙醇反复洗涤后,在真空干燥室中干燥,即可获得油酸稳定的四氧化三铁纳米粒子(OA-Fe3O4);
S02.制备磁性介孔硅纳米颗粒(CTAB-MMSN)
将OA-Fe3O4分散在氯仿中,然后加入到含有CTAB的去离子水溶液中,剧烈搅拌所得溶液后,在30-80℃下加热5-20min以蒸发混合物中的氯仿,得到水溶液A;然后用去离子水稀释上述水溶液A,在20-60℃下剧烈搅拌;
之后,依次加入NH3·H2O溶液(25wt%)、TEOS和乙酸乙酯,剧烈搅拌该混合物,然后调节转速至50-100r/min,继续在30-50℃下反应,使产物老化;
之后离心收集沉淀,并分别用甲醇和水清洗数次,冻干后就得到有表面活性剂CTAB的磁性介孔二氧化硅纳米颗粒(CTAB-MMSN);
S03.制备巯基功能化的磁性介孔硅纳米颗粒(CTAB-MMSN-SH)
称取CTAB-MMSN分散于无水甲醇中,加入MPTMS(3-巯基丙基三甲氧基硅烷)后,剧烈搅拌,反应12-48h,离心收集产物并用无水甲醇反复洗涤,冻干后即可得到巯基功能化的磁性介孔硅纳米颗粒(CTAB-MMSN-SH)。
6.根据权利要求4所述的制备pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统的方法,其特征在于:所述S-(2-氨乙巯基)-2-巯基吡啶盐酸盐制备方法为:
将2,2-二硫二吡啶20.0mmol溶解在20ml无水甲醇和8ml乙酸中,形成溶液a;
再将半胱胺盐酸盐100.0mmol溶解在10ml无水甲醇中,形成溶液b;
将溶液b逐滴滴加至溶液a中,要求在30min内滴完;在室温下搅拌反应48h后,用旋转蒸发仪浓缩旋干,得到黄色油状物,溶解在10ml无水甲醇中,并用200ml乙醚沉淀三次后,真空干燥。
7.根据权利要求4所述的制备pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统的方法,其特征在于:
步骤S1中,所述巯基功能化的磁性介孔硅纳米颗粒与S-(2-氨乙巯基)-2-巯基吡啶盐酸盐的质量比为800:600-800;
步骤S2中,MMSN-SS-NH2、三乙胺和丁二酸酐的质量比为1:2-4:2-4;
步骤S3中,MMSN-SS-COOH、药物X、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酸亚胺的质量比为:1:0.01-0.5:3-6:2-4;支化聚乙烯亚胺的用量质量为MMSN-SS-COOH的5-15倍;
步骤S4中,X@MMSN-SS-PEI与柠檬酸酐的比例为0.2::2,比例单位为mg:mL。
8.根据权利要求5所述的制备pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统的方法,其特征在于:
步骤S01中,FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的质量比为2:0.5-1.5,;
步骤S02中,OA-Fe3O4、CTAB、TEOS和乙酸乙酯的比例为7.5:0.05-0.2:0.1-1:2-10,比例的单位为mg:g:ml:ml;
S03步骤中,CTAB-MMSN与MPTMS的比例为1:0.2-2,比例单位为g:ml。
9.根据权利要求5所述的制备pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统的方法,其特征在于:所述支化聚乙烯亚胺的重均分子量15000-35000。
10.权利要求4-9任一所述的制备pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统的方法得到的pH响应型磁性介孔硅纳米粒子药物控释系统。
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