CN110156072B - 连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以药物化学为合成基础的新型纳米粒子材料，利用其特有的优良性质致力于肿瘤成像与治疗。粒子合成主要包括黑色纳米二氧化钛的制备、氨基的修饰以及光敏剂Ce6的连接，最终形成一种新型的纳米粒子复合体。这种纳米粒子的具体制备方法包括以下几个步骤：1）通过高温还原制备黑色缺氧型纳米二氧化钛；2）通过与3‑氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)的反应在其表面修饰氨基；3）光敏剂Ce6通过共价键的方式与修饰过的黑色二氧化钛纳米粒子连接。最终得到的纳米粒子复合体具有良好的生物相容性、生物安全性、生物成像以及良好的肿瘤治疗效果。

Description

连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒的制备方法
技术领域
本发明涉及化学药物领域，具体涉及连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒的制备方法。
背景技术
本发明的原理是依靠材料的光热和光动力特性以达到治疗肿瘤的效果。光动力是在光敏剂的存在下，用特定波长的激光对其进行照射，使光敏剂激活并产生活性氧从而达到杀死肿瘤的效果，在这里我们使用的是一种常见的光敏剂Ce6(二氢卟吩e6)。光热治疗是利用一些光热转换率较高的材料，在激光的照射下将光能转化为热从而杀死肿瘤，在该发明中我们采用了一种新型的缺氧型黑色二氧化钛来作为光热治疗的材料。在多数研究中，研究者们发现二氧化钛（白色）具有良好的生物相容性和生物安全性，广泛用于催化领域，却没有光热性能。而本发明制备的这种新型的黑色纳米二氧化钛，不仅具有良好的生物相容性，且在近红外区域有良好的光吸收，较高的光热转换效率，打破了以往大家对二氧化钛的认识。我们在黑色二氧化钛的表面修饰上了氨基以便于接下来Ce6的连接，从而达到光热光动力的联合治疗。
Ce6作为一种常用的光敏剂，被广泛用于光动力治疗肿瘤的研究中，属于第二代光敏剂。据报道，Ce6具有双亲性，且带有羧基，方便与其他化合物连接，进而更好的起到治疗的作用。它的吸收光波在红光区域（664 nm），能够更高效率的产生对肿瘤细胞有杀伤作用的活性氧，量子产率高，有较低的毒性，这些优点进一步增加了Ce6在光动力治疗中的应用。
发明内容
由于目前用于治疗肿瘤的药物载体大多具有以下缺点：生物相容性差，作用单一，体内循环时间较短，毒性大等，为此本发明旨在合成一种具有较好生物相容性，能够有效增加药物在体内循环时间并实现光热和光动力协同治疗的新型纳米药物复合颗粒。
本发明的技术方案具体如下：
连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
（1）将一定量的白色纳米二氧化钛与一定量的硼氢化钠粉末一起研磨充分，得到二氧化钛和硼氢化钠的混合粉末；
（2）将步骤（1）得到的二氧化钛和硼氢化钠的混合粉末转移至瓷舟中，并置于三区管式炉中高温煅烧2小时，得到含黑色纳米二氧化钛的混合物；
（3）将步骤（2）中获得的含黑色纳米二氧化钛的混合物用水和乙醇洗涤，除去未反应完全的硼氢化钠以及反应过后剩余的钠离子，可得到黑色纳米二氧化钛，并将其置于烘箱中干燥，得到黑色纳米二氧化钛粉末；
（4）将步骤（3）中得到的黑色纳米二氧化钛粉末与3-氨丙基三乙氧基硅烷在室温的条件下搅拌24 h，之后通过离心、洗涤除去多余的3-氨丙基三乙氧基硅烷，并在烘箱中干燥，得到修饰氨基的黑色纳米二氧化钛；
（5）将Ce6溶于二甲亚砜并加入N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐在室温下避光搅拌2 h,对Ce6的羧基进行活化；
（6）将步骤（5）得到的一定量活化的Ce6加入到一定量分散在水溶液中的修饰氨基的黑色纳米二氧化钛中，室温下避光搅拌24 h，得到连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒。
进一步的，所述步骤（1）中的白色纳米二氧化钛与硼氢化钠粉末的质量比为2:3。
进一步的，所述步骤（2）中管式炉高温煅烧，包括以下操作参数设置：通入氩气，且管式炉的升温速率为10 ℃/min，温度设置为350 ℃， 恒温保持2 h。
进一步的，所述步骤（3）中洗涤，包括如下步骤：用乙醇和水各洗三次；所述的在烘箱中干燥，包括如下步骤，在60 ℃烘箱中干燥12 h。
进一步的，所述步骤（4）的黑色纳米二氧化钛粉末与3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量体积比为5mg:20μL，所述的洗涤为用水洗涤不少于三次，所述的离心的参数为离心转速为8000 rpm、离心时间为10 min。
进一步的，所述步骤（5）中Ce6溶于二甲亚砜的Ce6浓度为1 mg/mL，且Ce6与N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的质量比为1:6:6。
进一步的，所述步骤（6）中活化的Ce6与修饰氨基的黑色纳米二氧化钛的质量比为1:5。
本发明主要优点有：
针对目前广泛研究的纳米材料的不足，本发明创造性的提出一种兼具光热和光动力作用来进行成像并治疗肿瘤的新型纳米粒子复合体，既做到了多种治疗方式协同作用，又具有良好的生物相容性和较低的毒性。在该纳米粒子复合体中，由于黑色纳米二氧化钛在近红外区域的高吸收与高热转换效率，被用于光热治疗，3-氨丙基三乙氧基硅烷作为一种硅烷偶联剂，为载体提供了氨基以便与带有羧基的Ce6相连。由于黑色纳米二氧化钛具有良好的生物相容性，因此该纳米复合体能够长时间的在体内循环，并有效的在肿瘤部位聚集，更好的发挥该材料的光热和光动力性能，实现对肿瘤的高效治疗。
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连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒的合成及作用示意图。
图2为本发明实施例1中连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒的TEM图。
图3为本发明实施例1中连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒的DLS图。
图4为本发明实施例1中连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒的Zeta图。
图5为本发明实施例1中连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒的UV-Vis图。
图6为本发明实施例1中连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒在没有光照下对4T1癌细胞24h的体外毒性图。
图7为本发明实施例1中连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒在有光照下对4T1癌细胞24h的体外毒性图。
图8为本发明实施例1中连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒的体内抗肿瘤效果图。
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 制备连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒
连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒的合成及作用如图1所示。包含以下制备步骤：
（1）黑色纳米二氧化钛（TiO2-x）的制备：将0.2 g的白色纳米二氧化钛与0.3 g的硼氢化钠粉末一起充分研磨30min，得到二氧化钛（TiO2）和硼氢化钠的混合粉末；将得到的二氧化钛和硼氢化钠的混合粉末转移至瓷舟中，用管式炉煅烧时需要通入氩气，且管式炉的升温速率为10 ℃/min，温度设置为350 ℃， 恒温保持2 h得到黑色纳米二氧化钛；将得到的产物用乙醇和水各洗三次，且在60 ℃烘箱中干燥12 h。
（2）修饰氨基的黑色纳米二氧化钛（TiO2-x@APTES）的制备：将得到的5 mg黑色纳米二氧化钛粉末与20μL的3-氨丙基三乙氧基硅烷在室温的条件下搅拌24 h,之后用水洗涤不少于三次，且离心转速为8000 rpm，离心10 min，除去多余的3-氨丙基三乙氧基硅烷，得到修饰氨基的黑色纳米二氧化钛。
（3）Ce6的活化：将Ce6溶于二甲亚砜并加入N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐在室温下避光搅拌2 h,对其羧基进行活化，Ce6的浓度为1 mg/mL，且与N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的比例为1:6:6。
（4）连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒(TiO2-x@APTES/Ce6，简称TAC)的制备：活化的Ce6（1 mg）加入到分散在水溶液中的修饰氨基的黑色纳米二氧化钛中(5 mg)，室温下避光搅拌24 h获得最终的连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒,再次用水和乙醇洗3次，除去未连接的Ce6,将产物分散在水溶液中备用。
连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒的透射电镜（TEM）见图2， TEM结果显示纳米颗粒直径约为35 nm。其DLS图见图3，结果显示其水合粒径为144 nm，要大于TEM的测试结果，是由于其在水溶液中呈舒展状态。其Zeta电势图见图4，结果表明了从初始产物到中间产物以及终产物的电势变化。其UV-Vis图见图5，表明了Ce6的成功连接。图6、图7分别是在没有光照和有光照条件下纳米颗粒对4T1肿瘤细胞24h的体外毒性示意图，从图中可以看出在没有光照的条件下，该纳米复合体对细胞的毒性很低，但是在光照条件下，通过不同的处理，连接了Ce6的纳米复合体对4T1肿瘤细胞的毒性表现出一个很好的协同作用。图8是经过14天的药物处理，小鼠肿瘤体积的变化结果图，发现连接了Ce6的纳米复合体效果最显著。
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 (7)

1.连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
（1）将一定量的白色纳米二氧化钛与一定量的硼氢化钠粉末一起研磨充分，得到二氧化钛和硼氢化钠的混合粉末；
（2）将步骤（1）得到的二氧化钛和硼氢化钠的混合粉末转移至瓷舟中，并置于三区管式炉中高温煅烧2小时，得到含黑色纳米二氧化钛的混合物；
（3）将步骤（2）中获得的含黑色纳米二氧化钛的混合物用水和乙醇洗涤，除去未反应完全的硼氢化钠以及反应过后剩余的钠离子，可得到黑色纳米二氧化钛，并将其置于烘箱中干燥，得到黑色纳米二氧化钛粉末；
（4）将步骤（3）中得到的黑色纳米二氧化钛粉末与3-氨丙基三乙氧基硅烷在室温的条件下搅拌24 h,之后通过离心、洗涤除去多余的3-氨丙基三乙氧基硅烷，并在烘箱中干燥，得到修饰氨基的黑色纳米二氧化钛；
（5）将Ce6溶于二甲亚砜并加入N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐在室温下避光搅拌2 h，对Ce6的羧基进行活化；
（6）将步骤（5）得到的一定量活化的Ce6加入到一定量分散在水溶液中的修饰氨基的黑色纳米二氧化钛中，室温下避光搅拌24 h，得到连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的白色纳米二氧化钛与硼氢化钠粉末的质量比为2:3。
3.根据权利要求1所述的连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中管式炉高温煅烧，包括以下操作参数设置：通入氩气，且管式炉的升温速率为10 ℃/min，温度设置为350 ℃， 恒温保持2 h。
4.根据权利要求1所述的连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中洗涤，包括如下步骤：用乙醇和水各洗三次；所述的在烘箱中干燥，包括如下步骤，在60 ℃烘箱中干燥12 h。
5.根据权利要求1所述的连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）的黑色纳米二氧化钛粉末与3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量体积比为5mg:20μL，所述的洗涤为用水洗涤不少于三次，所述的离心的参数为离心转速为8000 rpm、离心时间为10 min。
6.根据权利要求1所述的连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中Ce6溶于二甲亚砜的Ce6浓度为1 mg/mL，且Ce6与N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的质量比为1:6:6。
7.根据权利要求1所述的连接Ce6缺氧型黑色二氧化钛纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）中活化的Ce6与修饰氨基的黑色纳米二氧化钛的质量比为1:5。
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