CN110856748A - 一种可负载药物的花状结构纳米材料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可负载药物的具有三维花状结构的纳米材料及其制备方法与应用。该纳米材料为多层核壳结构，次包括核芯、中间层、壳层，所述核芯由稀土纳米材料制成，所述中间层为介孔二氧化硅层，壳层为硫化钠层。该三维花状纳米结构具有很好的载药能力，可在其上负载药物形成复合物。本发明所提供的材料不仅具有光热性能可以通过激光照射来实现光热转换，而且同时具备化学疗法的效果，在生物应用中具有良好的应用前景。

Description

一种可负载药物的花状结构纳米材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种可负载药物的花状结构纳米材料及其制备方法与应用。
背景技术
材料的性能和其形貌和尺寸密切相关，近年来，各种形貌的纳米材料被合成出来，包括：纳米颗粒、纳米线、纳米棒、纳米管、纳米板、纳米带等。三维纳米材料具有独特的性能及应用，其中三维花状结构的纳米材料具有更高的比表面积和稳定微观形貌，具有特殊的应用。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可负载药物的花状结构纳米材料。
本发明所提供的可负载药物的花状结构纳米材料为多层核壳结构的纳米材料；所述多层核壳结构依次包括核芯、中间层、壳层，所述核芯由稀土纳米材料制成，所述中间层为介孔二氧化硅层(用于包裹核芯)，壳层为硫化钠层(用于包裹所述介孔二氧化硅层)。
所述稀土纳米材料具体选自NaLuF4:Nd、BaF2:Yb3+,Er3+、NaDyF4:Yb、NaLuF4:Yb,Er、NaErF4@NaGdF4中的至少一种,但不局限于此。
所述核芯具体可为由所述稀土材料制成的纳米颗粒，其粒径为10-100纳米。
所述介孔二氧化硅层中的介孔二氧化硅的粒径30-150纳米；所述介孔二氧化硅层的厚度为10-30纳米。
所述硫化钠层的厚度为30-60纳米。
所述复合材料的表观形态为三维花状；
所述纳米花状材料的直径具体可为20nm-300nm。
上述核壳纳米材料均可通过常规方法制备得到，如：水热法，溶剂热法，反相微乳法或热力学还原法等。
本发明所制备的复合材料的三维花状纳米结构，具有很好的载药能力，因此可作为药物载体使用。
本发明的再一个目的是保护一种负载材料的花状结构纳米材料。
所述负载材料的花状结构纳米材料是由上述花状结构纳米材料和负载在其上的负载材料组成的复合物。
所述负载材料包括抗癌物或荧光染料等多种药品，但不局限于此；
所述负载材料具体可选自阿霉素(DOX)、奥斯替尼(AZD9291)、ICG和Cypate中的至少一种，但不局限于此。
所述负载材料与花状结构纳米材料多层核壳纳米材料的质量比为0.1～10：1。
所述负载材料的花状结构纳米材料的制备方法包括下述步骤：将上述具有多层核壳纳米材料的溶液和负载材料的溶液混合后结合，使所述多层核壳纳米材料负载上所述负载材料。
所述结合的形式为静电吸附、多孔吸附和中空负载中的至少一种。
本发明提供的花状结构纳米材料具有光热转换的性能，可在抑制肿瘤方面，在光热治疗与化疗中有应用。
所述肿瘤包括肺部肿瘤、结肠肿瘤、宫颈肿瘤、肝部肿瘤中的至少一种。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)本发明所提供的花状纳米材料具有更好的载药性能；
2)本发明所提供的材料不仅具有光热性能，能够更有效的穿透生物组织实现光热转换，而且能够同时具备化学疗法的效果，在生物应用中具有良好的应用前景。
附图说明
图1为DCNP@SiO2@NiS纳米颗粒的透射电子显微镜照片。
图2为DCNP@SiO2@NiS纳米颗粒的高分辨率透射电子显微镜照片。
图3为DCNP@SiO2@NiS纳米颗粒的选区电子衍射。
图4为DCNP@SiO2@NiS纳米颗粒在808nm激光照射下温度随时间变化的曲线；
图5为DOX、DCNP@SiO2@NiS以及DCNP@SiO2@NiS-DOX的紫外-可见-近红外光谱。
图6为AZD9291、DCNP@SiO2@NiS和DCNP@SiO2@NiS-AZD9291的紫外-可见-近红外光谱。
图7为Cypate、DCNP@SiO2@NiS和DCNP@SiO2@NiS-Cypate的紫外-可见-近红外光谱。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中所用的多层核壳的NaLuF4:Nd@SiO2@NiS纳米颗粒是按照如下方法制备得到：
1)首先，将0.93mmol LuCl3和0.07mmol NdCl3加入到100mL的三口瓶中，再加入6mL油酸和15mL十八烯；然后在氮气的保护下，将混合溶液加热到120℃使稀土氯化物完全溶解，形成透明的澄清溶液后，停止加热，冷却至室温；
2)向澄清溶液中加入0.1g NaOH(2.5mmol)和0.1481g NH4F(4mmol)，氮气保护下加热至80℃，约30min后，升温至120℃抽真空除水除氧；最后在氮气氛围下300℃反应1h。反应结束后，自然冷却至室温；然后加入适量的环己烷和乙醇，离心分离，去掉上清液；向固体中加入适量环己烷后超声分散，再加入适量乙醇后，再离心分离；重复以上步骤，继续用环己烷和乙醇洗涤几次后，即可得到油溶性的NaLuF4:Nd纳米颗粒，其粒径为10-100纳米。
3)将5mg NaLuF4:Nd纳米颗粒的溶液，250微升CHCl3与2.5mL CTAB置于离心管中使用细胞粉碎仪超声5分钟，之后将溶液转移至100mL烧瓶60℃水浴搅拌至溶液澄清，接着加入22.5mL水，升温至70℃10分钟，加入150微升NaOH，再加入90微升TEOS，30s后立即加入0.5ml乙酸乙酯。反应三小时后，将材料离心分离，去掉上清液；加入适量乙醇后超声分散，再离心分离；重复以上步骤，继续用乙醇洗涤几次后，加入硝酸铵80℃冷凝回流脱去CTAB，洗涤三次后，即可得到NaLuF4:Nd@SiO2纳米颗粒。其中，介孔二氧化硅的粒径30-150纳米；介孔二氧化硅层的厚度为10-30纳米。
4)在室温下，加入0.25mmol氯化镍和10mmol氯化氨溶于去离子水中，加入1mL氨溶液。将所的材料均匀分散在去离子水中。将上述两种溶液混合直到均匀，然后转移到特氟隆高压釜中，并在加热炉中加热至140℃的温度6小时。降温后离心分离，去掉上清液；向固体中加入适量去离子水后超声分散，再离心分离；重复以上步骤，继续用去离子水洗涤几次后，加入摩尔比1:2的硫代硫酸钠，于160℃下反应10小时，离心分离，去掉上清液，向固体中加入适量去离子水后超声分散，再离心分离；重复以上步骤三次后得到DCNP@SiO2@NiS纳米颗粒，其粒径为20-300纳米。
图1、图2分别为DCNP@SiO2@NiS纳米颗粒的透射电子显微镜照片和高分辨率透射电子显微镜照片，可以清晰看到材料的三维花状结构。图4为DCNP@SiO2@NiS纳米颗粒在808nm激光照射下温度随着时间而升高的曲线，十分钟升温可达15℃，在活体中可有效地杀死肿瘤细胞，说明了材料良好的光热转换效果。
实施例1、三维花状纳米材料负载阿霉素(DOX)：
首先，将0.15mg的DOX与0.225mg的三维花状纳米材料溶于去离子水中，加入烧杯中搅拌24小时。接着离心分离，去掉上清液，向固体中加入适量去离子水后涡旋分散，再离心分离；重复以上步骤三次后得到所需材料。
由图5比较DOX、未负载药物的核壳纳米颗粒溶液以及负载DOX的纳米颗粒溶液的紫外-可见-近红外光谱看480nm处特征峰，可知DOX成功负载于三维花状纳米材料上。
实施例2、三维花状纳米材料负载奥斯替尼(AZD9291)：
首先，将0.2mg AZD9291与0.225mg三维花状纳米材料溶于DMSO与去离子水1:9的混合溶液中，加入烧杯中搅拌24小时。接着离心分离，去掉上清液，向固体中加入适量去离子水后涡旋分散，再离心分离；重复以上步骤两次后得到所需材料。
由图6比较AZD9291、未负载药物的核壳纳米颗粒溶液以及负载AZD9291的纳米颗粒溶液的紫外-可见-近红外光谱看352nm处特征峰，可知AZD9291成功负载于三维花状纳米材料上。且当药与材料质量比为3:1时，药物包覆率约为10.53％。
实施例3、三维花状纳米材料负载Cypate：
首先，将1mg Cypate与0.225mg三维花状纳米材料溶于去离子水中，加入烧杯中搅拌24小时。接着离心分离，去掉上清液，向固体中加入适量去离子水后涡旋分散，再离心分离；重复以上步骤三次后得到所需材料。
由图7比较溶于水的Cypate、未负载药物的核壳纳米颗粒溶液以及负载Cypate的纳米颗粒溶液的紫外-可见-近红外光谱，看600nm～820nm处的宽峰可知Cypate成功负载于三维花状纳米材料上。

Claims (10)

1.一种多层核壳结构的纳米材料，其多层核壳结构依次包括核芯、中间层、壳层，所述核芯由稀土纳米材料制成，所述中间层为介孔二氧化硅层，所述壳层为硫化钠层。
2.根据权利要求1所述的多层核壳结构的纳米材料，其特征在于：所述稀土纳米材料选自NaLuF4:Nd、BaF2:Yb3+,Er3+、NaDyF4:Yb、NaLuF4:Yb,Er、NaErF4@NaGdF4中的至少一种；
所述核芯优选为由所述稀土材料制成的纳米颗粒，其粒径为10-100纳米。
3.根据权利要求1或2所述的多层核壳结构的纳米材料，其特征在于：所述介孔二氧化硅层中的介孔二氧化硅的粒径30-150纳米；所述介孔二氧化硅层的厚度为10-30纳米；
所述硫化钠层的厚度为30-60纳米。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的多层核壳结构的纳米材料，其特征在于：所述多层核壳结构的纳米材料的表观形态为三维花状纳米结构；所述多层核壳结构的纳米材料的直径为20nm-300nm。
5.权利要求1-4中任一项所述的多层核壳结构的纳米材料在作为药物载体中的应用。
6.一种具有负载材料的复合材料，其特征在于：所述具有负载材料的复合材料是由权利要求1-4中任一项所述的多层核壳结构的纳米材料和负载在其上的负载材料组成的复合物。
7.根据权利要求6所述的复合材料，其特征在于：所述负载材料包括抗癌药物和/或荧光染料；
所述负载材料具体选自阿霉素、奥斯替尼、ICG和Cypate中的至少一种；
所述负载材料与所述多层核壳结构的纳米材料的摩尔比为0.1～1.0：1。
8.权利要求6或7所述的具有负载材料的复合材料的制备方法，包括下述步骤：将所述多层核壳结构的纳米材料的溶液和负载材料的溶液混合后结合，使所述多层核壳结构的纳米材料负载上所述负载材料；
所述结合的形式为静电吸附、多孔吸附和中空负载中的至少一种。
9.权利要求6或7所述的具有负载材料的复合材料在制备下述产品中的应用：1)抑制肿瘤的产品；2)光热治疗与化疗的产品。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述肿瘤包括肺部肿瘤、结肠肿瘤、宫颈肿瘤、肝部肿瘤中的至少一种。
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