CN110604817A - 一种转铁蛋白-叶酸多重修饰的双靶向介孔二氧化硅包覆金纳米棒的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医用材料领域,公开了一种转铁蛋白‑叶酸多重修饰的双靶向介孔二氧化硅包覆金纳米棒的制备方法,本发明首先配制种子液和生长液反应得到金纳米棒;通过金纳米棒与TEOS试剂反应得到介孔二氧化硅包覆的金纳米棒;加入APTES在AuNR@SiO2修饰上‑NH2;通过酰胺化反应分别将叶酸和转铁蛋白修饰在AuNR@SiO2上面,得到一种转铁蛋白‑叶酸多重修饰的双靶向介孔二氧化硅包覆金纳米棒。
Description
技术领域
本发明涉及医用材料领域,尤其涉及一种转铁蛋白-叶酸多重修饰的双靶向介孔二氧化硅包覆金纳米棒的制备方法。
背景技术
在过去的20年里,纳米科技取得了很多重要突破,开发新型的智能纳米材料有望开辟医学诊疗的新途径。在医学肿瘤的治疗过程中,由于临床使用的化疗药物无法区分癌细胞和正常细胞,因此在杀灭癌细胞的同时不可避免地带来全身毒副作用,而且多期化疗之后药物对肿瘤的杀伤性效果变弱。为了解决这一问题,化学家和材料学家致力于研发多功能纳米药物载体,将化疗药物负载于纳米载体上,有效地运输到肿瘤部位精确地打击肿瘤细胞。目前纳米载体的研发主要集中在保证化疗药物准确有效地运输到肿瘤部位,而不会提前泄露。针对这一问题,研究人员在纳米载体表面化学修饰靶向性分子,以保证其精确识别肿瘤细胞;此外还设计开发了刺激-响应的药物控释体系,修饰堵孔试剂充当“门卫”,只有在肿瘤病理条件下(如酸性环境、还原性环境、过高的酶活力等)才会打开释放药物分子。开发新型多功能纳米材料,将化疗药物载体、热疗试剂、光动力学治疗试剂及成像造影剂整合在同一种材料上也是目前研发的热点。
其中,介孔二氧化硅包覆金纳米棒作为一种新型的纳米材料,同时具有介孔二氧化硅和金纳米棒的优势,是一种理想化的载体:介孔二氧化硅易制备,易修饰,生物相容性好,载药量大,在药物载体的研发中被广泛使用;金纳米棒表面等离子体共振峰在可见(550nm)到近红外(1550nm)范围内连续可调,其对特定波长光的散射和吸收使其可以作为优良的成像造影剂和光热转换剂,受到了研究者的广泛关注和深入研究。将靶向试剂、“门卫”分子和多功能材料整合为一体是一个挑战性的课题,同时也具有重要意义。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种转铁蛋白-叶酸多重修饰的双靶向介孔二氧化硅包覆金纳米棒的制备方法,本发明首先配制种子液和生长液反应得到金纳米棒;通过金纳米棒与TEOS试剂反应得到介孔二氧化硅包覆的金纳米棒,记为AuNR@SiO2;加入APTES在AuNR@SiO2修饰上-NH2,记为AuNR@SiO2-NH2;通过酰胺化反应分别将叶酸和转铁蛋白修饰在AuNR@SiO2上面,得到一种转铁蛋白-叶酸多重修饰的双靶向介孔二氧化硅包覆金纳米棒,记为AuNR@SiO2-FA-Tf。
本发明的具体技术方案为:一种转铁蛋白-叶酸多重修饰的双靶向介孔二氧化硅包覆金纳米棒的制备方法,包括以下步骤:
1)将10-20mL 0.08-0.12mol/L的CTAB与250-500μL 8-12mmol/L HAuCl4混合,加去水至总体积为9.4-18.8mL。
2)然后将0.008-0.012mol/L 0.6-1.2mL冰浴后的NaBH4水溶液加到步骤1)所得混合液中形成纳米金种子。
3)用100-200mL 0.08-0.12mol/L CTAB,5-10mL0.08-0.12mol/L HAuCl4,2.2-4.4mL 8-12mmol/L AgNO3,0.8-1.6mL 0.8-1.2mol/L HCl以及700-1400μL 0.075-0.080mol/L抗坏血酸制成金纳米棒生长液。
4)向步骤3)所得金纳米棒生长液中加入240-480μL纳米金种子进行反应。
5)将合成的金纳米棒进行离心清洗后,向沉淀物中加水稀释到20-40mL。
6)在搅拌条件下加入200-400μL 0.08-0.12mol/L NaOH溶液,随后,将3份60-120μL 18-22wt%TEOS试剂用甲醇稀释,每隔20-30min加入,加入时搅拌,在26-28℃下反应10-12h,得到介孔二氧化硅包覆的金纳米棒,记为AuNR@SiO2。
7)在上述反应完成后加入含10-20μL APTES的100-200μL甲醇溶液,反应5-7h后离心处理,获得红色沉淀;将红色沉淀置于含0.15-0.25mL HCl的20-40mL甲醇溶液中回流加热1-3h,然后用热甲醇反复清洗沉淀物,得到去除CTAB的产物AuNR@SiO2-NH2。
在步骤7)中,加入APTES的作用是在包覆金纳米棒的介孔二氧化硅上修饰上-NH2,方便与叶酸、转铁蛋白酰胺化反应,从而修饰到介孔二氧化硅表面。
8)称取60-80mg FA溶于10-15mL DMSO,35-40℃水浴下搅拌30-60min使其完全溶解,加入30-35mg EDC,35-40mg NHS,35-40℃水浴下搅拌2-4h进行活化,得到活化的FA溶液。
步骤8)中加入EDC和NHS的作用是活化叶酸上的羧基。
9)向活化的FA溶液中加入AuNR@SiO2-NH2,继续反应12-24h后,离心,经DMSO洗涤后用水洗涤,最后用无水乙醇洗涤后干燥,得到AuNR@SiO2-FA。
步骤9)中,通过叶酸上活化的羧基与介孔二氧化硅表面的氨基反应,成功地把叶酸修饰在包覆有金纳米棒的介孔二氧化硅上。
10)称取50-70mg转铁蛋白溶于50-70mL PBS溶液中,制成转铁蛋白溶液后备用。
11)向转铁蛋白溶液中加入370-390mg EDC,140-160mg NHS超声使其完全溶解后于室温搅拌活化2-4h,得到活化的转铁蛋白溶液。
12)在搅拌下将AuNR@SiO2-FA加入到活化的转铁蛋白溶液中,室温下搅拌24-48h反应。
通过步骤12),通过二硫键的连接,成功地把转铁蛋白修饰在介孔二氧化硅上。
13)反应完成后,将反应液置于透析袋中,透析介质为水,每隔6-12h更换新鲜透析介质,透析60-72h,冷冻干燥,最终得到转铁蛋白-叶酸多重修饰的双靶向介孔二氧化硅包覆金纳米棒。
通过步骤13),得到了纯净的具有双重靶向性的AuNR@SiO2-FA-Tf。
作为优选,步骤2)中,所得纳米金种子在2-5h内使用。
作为优选,步骤5)中,离心转速为9000-10000r/min,离心20-30min。
在步骤5)中,在上述条件下进行离心清洗,使得合成的金纳米棒纯净无杂质。
作为优选,步骤9)中,干燥温度为50-60℃。
作为优选,步骤4)中,反应过程保持在25-35℃恒温状态。
作为优选,步骤10)中,所述PBS溶液的pH=7.0-7.5。
作为优选,步骤11)中,超声时间为25-35s。
作为优选,步骤13)中,所述透析袋的规格为Mw 8000-14000。
与现有技术对比,本发明的有益效果是:
1.在步骤5)中,通过离心清洗确保制得的金纳米棒纯净,以保证后续实验的有效进行。
2.在步骤6)中,介孔二氧化硅包覆金纳米棒作为一种新型的纳米材料,同时具有介孔二氧化硅和金纳米棒的优势,是一种理想化的载体:介孔二氧化硅易制备,易修饰,生物相容性好,载药量大;金纳米棒表面等离子体共振峰在可见到近红外范围内连续可调,其对特定波长光的散射和吸收使其可以作为优良的成像造影剂和光热转换剂。
3.在步骤9)中,叶酸和叶酸受体具有极强的亲和力,两者经特异性结合后通过内吞作用进入肿瘤细胞,同样的经叶酸修饰后的复合物也可以经过内吞作用进入肿瘤细胞,利于将亲水性药物运送至细胞内,因此纳米材料经叶酸修饰并装载抗肿瘤药物是向肿瘤细胞输送药物的良好方法。
4.在步骤12)中,转铁蛋白受体在癌细胞表面高表达于正常细胞,如转铁蛋白受体在乳腺癌细胞表面的表达是其在正常细胞表面的4~5倍,而转铁蛋白与转铁蛋白受体的亲和力是正常细胞的10~100倍。转铁蛋白包覆于介孔二氧化硅表面,既可以防止药物从孔中的泄露,同时由于癌细胞上转铁蛋白受体的高度表达,也起到了定向运输的作用
5.发明通过制备一种具有双重靶向性的可负载抗癌药物的纳米颗粒,可实现高效的肿瘤热疗和靶向为一体的治疗手段,增加药物的稳定性,实现主动靶向性,增加与受体的结合能力,从而大大提升对癌细胞的治疗效果。
6.发明通过构建一种安全,无毒性,并且能够高效运输药物的药物载体,能够提高药物的稳定性,便于贮存。
附图说明
图1为实施例1过程中所合成的金纳米棒TEM图;
图2为实施例2过程中所合成的金纳米棒TEM图;
图3为实施例3过程中所合成的金纳米棒TEM图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
1)将10mL 0.1mol/L的CTAB与250μL 10mmol/LHAuCl4混合,加去离子水至总体积为9.4mL;
2)然后将0.6mL冰浴后的NaBH4水溶液(0.01mol/L)加到上述混合液中形成纳米金种子(在2-5h内使用);
3)用100mL 0.1mol/L CTAB,5mL 0.01mol/L HAuCl4,2.2mL 10mmol/LAgNO3,0.8mL1mol/L HCl以及700μL 0.0788mol/L抗坏血酸制成金纳米棒的生长液;
4)加入240μL上述纳米金种子后开始反应,实验过程保持在30℃恒温状态;
5)将合成的金纳米棒进行离心清洗(每管40mL,转速9500r/min,25min)后,向沉淀物中加水稀释到20mL;
6)在搅拌条件下加入200μL 0.1mol/LNaOH溶液,随后,将3份60μL 20%TEOS试剂(用甲醇)稀释,每隔20min加入,加入时轻轻搅拌,在26℃下反应10h,即得到介孔二氧化硅包覆的金纳米棒,记为AuNR@SiO2;
7)在上述反应完成后加入含10μL APTES的100μL甲醇溶液,反应5h后离心处理,获得红色沉淀。将红色沉淀置于20mL甲醇溶液中(含0.2mL的HCl)回流加热1h,然后用热甲醇反复清洗沉淀物,即可得到去除了CTAB的产物AuNR@SiO2-NH2;
8)称取60mg FA溶于10mL DMSO,37℃水浴下搅拌30min使其完全溶解,加入34mgEDC,38mgNHS,37℃水浴下搅拌2h进行活化;
9)向活化过的FA溶液中加入步骤7)制备好的AuNR@SiO2-NH2,继续反应12h后回收样品,离心,经大量DMSO洗涤后用去离子水洗涤两次,最后用无水乙醇洗涤后50℃干燥,得到AuNR@SiO2-FA;
10)称取50mg Tf溶于50mL pH=7.40PBS溶液中,使成1mg/mL的溶液备用;
11)向步骤10)所制备的溶液中加入380mg EDC,150mgNHS超声30s使其完全溶解后于室温搅拌2h活化;
12)在搅拌下将步骤9)制得的AuNR@SiO2-FA加入到活化后的转铁蛋白溶液中,室温下搅拌24h反应;
13)反应完成后,将反应液置于透析袋中(Mw=8000-14000),透析介质为去离子水,每隔6h更换新鲜透析介质,透析60h,冷冻干燥,最终得到AuNR@SiO2-FA-Tf。TEM表征:
如图1所示为本实施例过程中所合成的金纳米棒TEM图(20nm)。从图可以看出合成的金纳米棒形状完整,并且金纳米棒均匀分散在溶液中,说明金纳米棒被成功被合成,可以用于后续步骤的修饰。
实施例2
1)将15mL 0.1mol/L的CTAB与375μL 10mmol/LHAuCl4混合,加去离子水至总体积为14.1mL;
2)然后将0.9mL冰浴后的NaBH4水溶液(0.01mol/L)加到上述混合液中形成纳米金种子(在2-5h内使用);
3)用150mL 0.1mol/L CTAB,7.5mL 0.01mol/L HAuCl4,3.3mL 10mmol/L AgNO3,1.2mL 1mol/L HCl以及1050μL 0.0788mol/L抗坏血酸制成金纳米棒的生长液;
4)加入360μL上述纳米金种子后开始反应,实验过程保持在30℃恒温状态;
5)将合成的金纳米棒进行离心清洗(每管40mL,转速9500r/min,25min)后,向沉淀物中加水稀释到30mL;
6)在搅拌条件下加入300μL 0.1mol/LNaOH溶液,随后,将3份90μL 20%TEOS试剂(用甲醇)稀释,每隔25min加入,加入时轻轻搅拌,在27℃下反应11h,即得到介孔二氧化硅包覆的金纳米棒,记为AuNR@SiO2;
7)在上述反应完成后加入含15μL APTES的150μL甲醇溶液,反应6h后离心处理,获得红色沉淀。将红色沉淀置于30mL甲醇溶液中(含0.2mL的HCl)回流加热2h,然后用热甲醇反复清洗沉淀物,即可得到去除了CTAB的产物AuNR@SiO2-NH2;
8)称取70mg FA溶于12.5mL DMSO,37℃水浴下搅拌45min使其完全溶解,加入34mgEDC,38mgNHS,37℃水浴下搅拌3h进行活化;
9)向活化过的FA溶液中加入步骤7)制备好的AuNR@SiO2-NH2,继续反应18h后回收样品,离心,经大量DMSO洗涤后用去离子水洗涤两次,最后用无水乙醇洗涤后55℃干燥,得到AuNR@SiO2-FA;
10)称取60mg Tf溶于60mLpH=7.40PBS溶液中,使成1mg/mL的溶液备用;
11)向步骤10)所制备的溶液中加入380mg EDC,150mgNHS超声30s使其完全溶解后于室温搅拌3h活化;
12)在搅拌下将步骤9)制得的AuNR@SiO2-FA加入到活化后的转铁蛋白溶液中,室温下搅拌36h反应;
13)反应完成后,将反应液置于透析袋中(Mw=8000-14000),透析介质为去离子水,每隔9h更换新鲜透析介质,透析66h,冷冻干燥,最终得到AuNR@SiO2-FA-Tf。
如图2所示为本实施例过程中所合成的金纳米棒TEM图(20nm)。从图可以看出合成的金纳米棒形状完整,并且金纳米棒均匀分散在溶液中,说明金纳米棒被成功被合成,可以用于后续步骤的修饰。
实施例3
1)将20mL 0.1mol/L的CTAB与500μL 10mmol/L HAuCl4混合,加去离子水至总体积为18.8mL;
2)然后将1.2mL冰浴后的NaBH4水溶液(0.01mol/L)加到上述混合液中形成纳米金种子(在2-5h内使用);
3)用200mL 0.1mol/L CTAB,10mL 0.01mol/L HAuCl4,4.4mL 10mmol/L AgNO3,1.6mL 1mol/L HCl以及1400μL 0.0788mol/L抗坏血酸制成金纳米棒的生长液;
4)加入480μL上述纳米金种子后开始反应,实验过程保持在30℃恒温状态;
5)将合成的金纳米棒进行离心清洗(每管40mL,转速9500r/min,25min)后,向沉淀物中加水稀释到40mL;
6)在搅拌条件下加入400μL 0.1mol/L NaOH溶液,随后,将3份120μL 20%TEOS试剂(用甲醇)稀释,每隔30min加入,加入时轻轻搅拌,在28℃下反应12h,即得到介孔二氧化硅包覆的金纳米棒,记为AuNR@SiO2;
7)在上述反应完成后加入含20μL APTES的200μL甲醇溶液,反应7h后离心处理,获得红色沉淀。将红色沉淀置于40mL甲醇溶液中(含0.2mL的HCl)回流加热3h,然后用热甲醇反复清洗沉淀物,即可得到去除了CTAB的产物AuNR@SiO2-NH2;
8)称取80mg FA溶于15mL DMSO,37℃水浴下搅拌60min使其完全溶解,加入34mgEDC,38mgNHS,37℃水浴下搅拌4h进行活化;
9)向活化过的FA溶液中加入步骤7)制备好的AuNR@SiO2-NH2,继续反应24h后回收样品,离心,经大量DMSO洗涤后用去离子水洗涤两次,最后用无水乙醇洗涤后60℃干燥,得到AuNR@SiO2-FA;
10)称取70mg Tf溶于70mL pH=7.40PBS溶液中,使成1mg/mL的溶液备用;
11)向步骤10)所制备的溶液中加入380mg EDC,150mg NHS超声30s使其完全溶解后于室温搅拌4h活化;
12)在搅拌下将步骤9)制得的AuNR@SiO2-FA加入到活化后的转铁蛋白溶液中,室温下搅拌48h反应;
13)反应完成后,将反应液置于透析袋中(Mw=8000-14000),透析介质为去离子水,每隔12h更换新鲜透析介质,透析72h,冷冻干燥,最终得到AuNR@SiO2-FA-Tf。
如图3所示为本实施例过程中所合成的金纳米棒TEM图(20nm)。从图可以看出合成的金纳米棒形状完整,并且金纳米棒均匀分散在溶液中,说明金纳米棒被成功被合成,可以用于后续步骤的修饰。
本发明中所用原料、设备,若无特别说明,均为本领域的常用原料、设备;本发明中所用方法,若无特别说明,均为本领域的常规方法。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换,均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种转铁蛋白-叶酸多重修饰的双靶向介孔二氧化硅包覆金纳米棒的制备方法,其特征在于,以mg和μL、mL计,包括以下步骤:
1)将10-20mL 0.08-0.12mol/L的CTAB与250-500μL 8-12mmol/L HAuCl4混合,加去水至总体积为9.4-18.8mL;
2)然后将0.008-0.012mol/L 0.6-1.2mL冰浴后的NaBH4水溶液加到步骤1)所得混合液中形成纳米金种子;
3)用100-200mL 0.08-0.12mol/L CTAB,5-10mL 0.08-0.12mol/L HAuCl4,2.2-4.4mL8-12mmol/L AgNO3,0.8-1.6mL 0.8-1.2mol/L HCl以及700-1400μL 0.075-0.080mol/L抗坏血酸制成金纳米棒生长液;
4)向步骤3)所得金纳米棒生长液中加入240-480μL纳米金种子进行反应;
5)将合成的金纳米棒进行离心清洗后,向沉淀物中加水稀释到20-40mL;
6)在搅拌条件下加入200-400μL 0.08-0.12mol/L NaOH溶液,随后,将3份60-120μL18-22wt%TEOS试剂用甲醇稀释,每隔20-30min加入,加入时搅拌,在26-28℃下反应10-12h,得到介孔二氧化硅包覆的金纳米棒,记为AuNR@SiO2;
7)在上述反应完成后加入含10-20μL APTES的100-200μL甲醇溶液,反应5-7h后离心处理,获得红色沉淀;将红色沉淀置于含0.15-0.25mL HCl的20-40mL甲醇溶液中回流加热1-3h,然后用热甲醇反复清洗沉淀物,得到去除CTAB的产物AuNR@SiO2-NH2;
8)称取60-80mg FA溶于10-15mL DMSO,35-40℃水浴下搅拌30-60min使其完全溶解,加入30-35mg EDC,35-40mg NHS,35-40℃水浴下搅拌2-4h进行活化,得到活化的FA溶液;
9)向活化的FA溶液中加入AuNR@SiO2-NH2,继续反应12-24h后,离心,经DMSO洗涤后用水洗涤,最后用无水乙醇洗涤后干燥,得到AuNR@SiO2-FA;
10)称取50-70mg转铁蛋白溶于50-70mL PBS溶液中,制成转铁蛋白溶液后备用;
11)向转铁蛋白溶液中加入370-390mg EDC,140-160mg NHS超声使其完全溶解后于室温搅拌活化2-4h,得到活化的转铁蛋白溶液;
12)在搅拌下将AuNR@SiO2-FA加入到活化的转铁蛋白溶液中,室温下搅拌24-48h反应;
13)反应完成后,将反应液置于透析袋中,透析介质为水,每隔6-12h更换新鲜透析介质,透析60-72h,冷冻干燥,最终得到转铁蛋白-叶酸多重修饰的双靶向介孔二氧化硅包覆金纳米棒。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所得纳米金种子在2-5h内使用。
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤4)中,反应过程保持在25-35℃恒温状态。
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤5)中,离心转速为9000-10000r/min,离心20-30min。
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤9)中,干燥温度为50-60℃。
6.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤10)中,所述PBS溶液的pH=7.0-7.5。
7.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤11)中,超声时间为25-35s。
8.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤13)中,所述透析袋的规格为Mw=8000-14000。
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