CN111298117A - 一种石墨烯联合治疗癌症方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯联合治疗癌症方法，涉及癌症治疗技术领域，S1、对患者进行石墨烯为基础的材料与化学治疗的联合治疗，包括制备负载抗癌药物的复合纳米药物。S2、制备肿瘤靶向光热响应可控释放药物的纳米传输载体。S3、制备静脉注射制剂。S4、为患者辅助石墨烯加热元件进行红外辐射加热。S5、将患者结合石墨烯在808nm波长的激光下的光热转化来实现PTT协同SDT增强抗癌的效果。本发明利用恶性肿瘤组织的温度与正常组织的温度差，结合PTT协同SDT使肿瘤细胞受热致死，而正常组织却不受损害，达到治疗癌症的目的。

Description

一种石墨烯联合治疗癌症方法
技术领域
本发明涉及癌症治疗技术领域，尤其涉及石墨烯联合癌症治疗方法。
背景技术
随着现代医学的最新发展，癌症的早期诊断成为可能，已经开发了多种癌症治疗方法，如手术疗法、放射疗法和抗癌药物疗法，因此，克服癌症的可能性已经出现。但是，目前已经开发的癌症治疗方法仅仅简单地用于延长癌症患者的寿命，而不是根治癌症。因此，迫切需要开发有效且具有低副作用的癌症疗法。
在过去的几年里，石墨烯基材料在生物医学领域的应用得到了广泛研究。从最初的作为药物输送的系统开始，如今已经扩展到多种癌症治疗方式的平台的设计之中，包括光热治疗(PTT)、光动力学治疗(PDT)、磁热治疗和声波动力学治疗。
癌症疗法的典型实例包括手术疗法、抗癌药物疗法和放射疗法。手术疗法对早期癌症治疗是最好的，但是在癌症扩散至其它组织的情况下难以期望良好的治疗效果。
放射疗法和抗癌药物疗法治疗癌症效果一直不理想，并对正常组织有影响，已知引起多种副作用，如胃肠道病症、免疫功能紊乱、食欲不振、全身无力、脱发等等。为了缓解此类常规癌症疗法的局限性，目前开发了各种类型的癌症治疗方法。特别有用的是热抗癌疗法。
癌细胞的固有特征在于，其热适应性远低于正常细胞。热抗癌疗法是基于癌细胞低劣的热适应性，通过将肿瘤组织温度及其环境温度提高至42℃或更高来治疗癌症的方法。当在热抗癌治疗过程中提高肿瘤组织温度时，邻近的正常细胞耐受热冲击，并因此可以生存，但是具有低热适应性的癌细胞不能适应高温，由此被杀死。为了在热抗癌治疗过程中提高肿瘤组织的温度，已经开发了各种方法，包括使用超声波、通过接触的热传递、和使用电磁波，但治疗效果任不理想。
这一领域今后的发展应该着重考虑：对这些石墨烯基材料的生物安全性进行系统性评估，优化性的调控其生物兼容性；如何绿色简便的生产功能化材料来满足临床应用的需要；如何利用石墨烯基材料设计开发肿瘤诊疗一体化平台进行精确化治疗，及解决联合治疗中不同疗法间的时间和空间的差异性等问题。为此我们提出了一种石墨烯联合治疗癌症方法。
发明内容
本发明提出了一种石墨烯联合治疗癌症方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明提出了一种石墨烯联合治疗癌症方法，包括以下步骤：
S1、对患者进行石墨烯为基础的材料与化学治疗的联合治疗，将化疗与PTT结合可以产生额外的协同治疗效果，以石墨烯为基础的利用肿瘤微环境如pH较低和更高的GSH浓度来靶向地进行药物释放实现化疗联合PTT的平台，包括制备负载抗癌药物的复合纳米药物：将石墨烯疏水表面和脂溶性分子间的疏水-疏水相互作用相连接以及亲水性分子通过静电作用相或者氢键连接在边缘；然后将石墨烯包覆在纳米颗粒表面形成核壳结构和利用π–π键或者氢键将石墨烯嵌入聚合物形成复合结构，将所述复合结构溶于2mL超纯水中，冰浴探超4min，室温搅拌24h，2500rmp离心5min，取上清液与MWCO为1000的透析袋中透析8h，产物进行冷冻干燥，得到功能化的氧化石墨烯。
S2、步骤1中得到的氧化石墨烯与透明质酸按质量比1:3混合搅拌36h，使透明质酸通过静电引力包裹于载体表面，再经离心、洗涤，制得肿瘤靶向光热响应可控释放药物的纳米传输载体。
S3、取抗癌药物3mg溶于0.3mL的超纯水中，滴加牛血清蛋白溶液BSA和纳米传输载体，室温搅拌过夜，得到联合给药体系，转入到5mL的离心管中，在10000rpm，10℃条件下离心5min，倾去上层清液，加入2-3mL高纯水，超声15min，继续离心，按此步骤并洗涤四次后转移到表面皿，在真空50℃条件下干燥，在超声条件下均匀分散于水中制得静脉注射制剂。
S4、为患者提注射步骤S3中制备的静脉注射制剂，观察12H小时后，向需要接受医疗程序的患者提供氧气减少的储存的红细胞(OR-储存的RBC),并在在癌症细胞活跃部位通过石墨烯加热元件进行红外辐射加热，使体温短时间内达到41.5～43℃。
S5、将患者暴露于预定强度和波长的光，通过将石墨烯基材料负载于石墨烯上，利用石墨烯的高导电率分离电子和空穴，并且结合石墨烯在808nm波长的激光下的光热转化来实现PTT协同SDT增强抗癌的效果。
优选的，所述PTT可以协同如PDT、放疗和化疗的进行协同治疗。
优选的，在步骤S4中，所述石墨烯加热元件为为石墨烯红外发热板或发热膜。
优选的，在步骤S1中所述抗癌药物为阿霉素、紫杉醇、吉西他滨或奥沙利铂中的一种。
与现有技术相比，本发明所提供的一种石墨烯联合治疗癌症方法，有益效果为：石墨烯基材料除了在药物输送方面的应用之外，还具有良好的近红外吸收能力和光热转换效率，用于肿瘤PTT，PTT不仅能杀死对化疗或放疗不够敏感的癌细胞，而且还能增强瘤内的血液循环，改善肿瘤中的含氧状况，因此PTT可以协同如PDT、放疗和化疗的进行协同治疗，石墨烯基材料由于具有很高的导电性和表面-体积比以及高光热转换能力，超声波可以激活二氧化钛纳米颗粒产生ROS，但是效率较低。可以通过将其负载于石墨烯上，利用石墨烯的高导电率分离电子和空穴，并且结合石墨烯在808nm波长的激光下的光热转化来实现PTT协同SDT增强抗癌的效果。通过石墨烯加热元件进行红外辐射加热，人体正常组织在体温升高的情况下，血管扩张，血流加速，散热较快，由于机体的这种调节作用，保证了在体温升高时，甚至在体温达到41.5～43℃时，组织损伤不大，且能够修复。然而肿瘤组织则不然，肿瘤内血管形态异常，杂乱扭曲、易受压变形，形成血栓或栓塞。加之肿瘤内的血管多由单层细胞组成，脆弱易破。由于这些新生血管是发育不全的畸形血管，在受热后失去自我调节作用，静脉也不能加快回流，肿瘤局部血液淤滞，血流量仅为正常组织的1％～15％，致使肿瘤组织散热困难，温度升高，恶性肿瘤组织的温度往往高于邻近正常组织温度8～10℃。同样进行局部加热，若正常组织温度升高到40℃，那么瘤体内的温度则可升高到48℃左右，这一温度足可使肿瘤细胞受热致死，而正常组织却不受损害。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明做进一步说明。
本发明提出了一种石墨烯联合治疗癌症方法，包括以下步骤：
S1、对患者进行石墨烯为基础的材料与化学治疗的联合治疗，将化疗与PTT结合可以产生额外的协同治疗效果，以石墨烯为基础的利用肿瘤微环境如pH较低和更高的GSH浓度来靶向地进行药物释放实现化疗联合PTT的平台，包括制备负载抗癌药物的复合纳米药物：将石墨烯疏水表面和脂溶性分子间的疏水-疏水相互作用相连接以及亲水性分子通过静电作用相或者氢键连接在边缘；然后将石墨烯包覆在纳米颗粒表面形成核壳结构和利用π–π键或者氢键将石墨烯嵌入聚合物形成复合结构，将所述复合结构溶于2mL超纯水中，冰浴探超4min，室温搅拌24h，2500rmp离心5min，取上清液与MWCO为1000的透析袋中透析8h，产物进行冷冻干燥，得到功能化的氧化石墨烯。
S2、步骤1中得到的氧化石墨烯与透明质酸按质量比1:3混合搅拌36h，使透明质酸通过静电引力包裹于载体表面，再经离心、洗涤，制得肿瘤靶向光热响应可控释放药物的纳米传输载体。
S3、取抗癌药物3mg溶于0.3mL的超纯水中，滴加牛血清蛋白溶液BSA和纳米传输载体，室温搅拌过夜，得到联合给药体系，转入到5mL的离心管中，在10000rpm，10℃条件下离心5min，倾去上层清液，加入2-3mL高纯水，超声15min，继续离心，按此步骤并洗涤四次后转移到表面皿，在真空50℃条件下干燥，在超声条件下均匀分散于水中制得静脉注射制剂，所述抗癌药物为阿霉素、紫杉醇、吉西他滨或奥沙利铂中的一种。
S4、为患者提注射步骤S3中制备的静脉注射制剂，观察12H小时后，向需要接受医疗程序的患者提供氧气减少的储存的红细胞(OR-储存的RBC),并在在癌症细胞活跃部位通过石墨烯加热元件进行红外辐射加热，使体温短时间内达到41.5～43℃，所述石墨烯加热元件为为石墨烯红外发热板或发热膜。
S5、将患者暴露于预定强度和波长的光，通过将石墨烯基材料负载于石墨烯上，利用石墨烯的高导电率分离电子和空穴，并且结合石墨烯在808nm波长的激光下的光热转化来实现PTT协同SDT增强抗癌的效果，所述PTT可以协同如PDT、放疗和化疗的进行协同治疗。
综上所述，本发明所提供的一种石墨烯联合治疗癌症方法，采用的石墨烯基材料除了在药物输送方面的应用之外，还具有良好的近红外吸收能力和光热转换效率，用于肿瘤PTT，PTT不仅能杀死对化疗或放疗不够敏感的癌细胞，而且还能增强瘤内的血液循环，改善肿瘤中的含氧状况，因此PTT可以协同如PDT、放疗和化疗的进行协同治疗，石墨烯基材料由于具有很高的导电性和表面-体积比以及高光热转换能力，超声波可以激活二氧化钛纳米颗粒产生ROS，但是效率较低。可以通过将其负载于石墨烯上，利用石墨烯的高导电率分离电子和空穴，并且结合石墨烯在808nm波长的激光下的光热转化来实现PTT协同SDT增强抗癌的效果。通过石墨烯加热元件进行红外辐射加热，人体正常组织在体温升高的情况下，血管扩张，血流加速，散热较快，由于机体的这种调节作用，保证了在体温升高时，甚至在体温达到41.5～43℃时，组织损伤不大，且能够修复。然而肿瘤组织则不然，肿瘤内血管形态异常，杂乱扭曲、易受压变形，形成血栓或栓塞。加之肿瘤内的血管多由单层细胞组成，脆弱易破。由于这些新生血管是发育不全的畸形血管，在受热后失去自我调节作用，静脉也不能加快回流，肿瘤局部血液淤滞，血流量仅为正常组织的1％～15％，致使肿瘤组织散热困难，温度升高，恶性肿瘤组织的温度往往高于邻近正常组织温度8～10℃。同样进行局部加热，若正常组织温度升高到40℃，那么瘤体内的温度则可升高到48℃左右，这一温度足可使肿瘤细胞受热致死，而正常组织却不受损害。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种石墨烯联合治疗癌症方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、对患者进行石墨烯为基础的材料与化学治疗的联合治疗，将化疗与PTT结合可以产生额外的协同治疗效果，以石墨烯为基础的利用肿瘤微环境如pH较低和更高的GSH浓度来靶向地进行药物释放实现化疗联合PTT的平台，包括制备负载抗癌药物的复合纳米药物：将石墨烯疏水表面和脂溶性分子间的疏水-疏水相互作用相连接以及亲水性分子通过静电作用相或者氢键连接在边缘；然后将石墨烯包覆在纳米颗粒表面形成核壳结构和利用π–π键或者氢键将石墨烯嵌入聚合物形成复合结构，将所述复合结构溶于2mL超纯水中，冰浴探超4min，室温搅拌24h，2500rmp离心5min，取上清液与MWCO为1000的透析袋中透析8h，产物进行冷冻干燥，得到功能化的氧化石墨烯。
S2、步骤1中得到的氧化石墨烯与透明质酸按质量比1:3混合搅拌36h，使透明质酸通过静电引力包裹于载体表面，再经离心、洗涤，制,肿瘤靶向光热响应可控释放药物的纳米传输载体。
S3、取抗癌药物3mg溶于0.3mL的超纯水中，滴加牛血清蛋白溶液BSA和纳米传输载体，室温搅拌过夜，得到联合给药体系，转入到5mL的离心管中，在10000rpm，10oC条件下离心5min，倾去上层清液，加入2-3mL高纯水，超声15min，继续离心，按此步骤并洗涤四次后转移到表面皿，在真空50oC条件下干燥，在超声条件下均匀分散于水中制得静脉注射制剂。
S4、为患者提注射步骤S3中制备的静脉注射制剂，观察12H小时后，向需要接受医疗程序的患者提供氧气减少的储存的红细胞(OR-储存的RBC),并在在癌症细胞活跃部位通过石墨烯加热元件进行红外辐射加热，使体温短时间内达到41.5～43℃。
S5、将患者暴露于预定强度和波长的光，通过将石墨烯基材料负载于石墨烯上，利用石墨烯的高导电率分离电子和空穴，并且结合石墨烯在808nm波长的激光下的光热转化来实现PTT协同SDT增强抗癌的效果。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯联合治疗癌症方法，其特征在于，所述PTT可以协同如PDT、放疗和化疗的进行协同治疗。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯联合治疗癌症方法，其特征在于，在步骤S4中，所述石墨烯加热元件为为石墨烯红外发热板或发热膜。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯联合治疗癌症方法，其特征在于，在步骤S3中，所述抗癌药物为阿霉素、紫杉醇、吉西他滨或奥沙利铂中的一种。
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