CN113440472A - 一种聚合物微型机器人及其制备方法和应用 - Google Patents

一种聚合物微型机器人及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113440472A
CN113440472A CN202110711367.4A CN202110711367A CN113440472A CN 113440472 A CN113440472 A CN 113440472A CN 202110711367 A CN202110711367 A CN 202110711367A CN 113440472 A CN113440472 A CN 113440472A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aqueous solution
polymer
deionized water
oleic acid
volume
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110711367.4A
Other languages
English (en)
Inventor
郑裕基
耿鑫然
郭琼玉
熊俊峰
蔡玉臻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest University of Science and Technology
Southern University of Science and Technology
Original Assignee
Southwest University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest University of Science and Technology filed Critical Southwest University of Science and Technology
Priority to CN202110711367.4A priority Critical patent/CN113440472A/zh
Publication of CN113440472A publication Critical patent/CN113440472A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/0002—Galenical forms characterised by the drug release technique; Application systems commanded by energy
    • A61K9/0009—Galenical forms characterised by the drug release technique; Application systems commanded by energy involving or responsive to electricity, magnetism or acoustic waves; Galenical aspects of sonophoresis, iontophoresis, electroporation or electroosmosis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/33—Heterocyclic compounds
    • A61K31/335—Heterocyclic compounds having oxygen as the only ring hetero atom, e.g. fungichromin
    • A61K31/337—Heterocyclic compounds having oxygen as the only ring hetero atom, e.g. fungichromin having four-membered rings, e.g. taxol
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/70—Carbohydrates; Sugars; Derivatives thereof
    • A61K31/7028—Compounds having saccharide radicals attached to non-saccharide compounds by glycosidic linkages
    • A61K31/7034—Compounds having saccharide radicals attached to non-saccharide compounds by glycosidic linkages attached to a carbocyclic compound, e.g. phloridzin
    • A61K31/704—Compounds having saccharide radicals attached to non-saccharide compounds by glycosidic linkages attached to a carbocyclic compound, e.g. phloridzin attached to a condensed carbocyclic ring system, e.g. sennosides, thiocolchicosides, escin, daunorubicin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/04—Peptides having up to 20 amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • A61K38/08—Peptides having 5 to 11 amino acids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/02—Inorganic compounds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/06—Organic compounds, e.g. natural or synthetic hydrocarbons, polyolefins, mineral oil, petrolatum or ozokerite
    • A61K47/08—Organic compounds, e.g. natural or synthetic hydrocarbons, polyolefins, mineral oil, petrolatum or ozokerite containing oxygen, e.g. ethers, acetals, ketones, quinones, aldehydes, peroxides
    • A61K47/10—Alcohols; Phenols; Salts thereof, e.g. glycerol; Polyethylene glycols [PEG]; Poloxamers; PEG/POE alkyl ethers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/06—Organic compounds, e.g. natural or synthetic hydrocarbons, polyolefins, mineral oil, petrolatum or ozokerite
    • A61K47/08—Organic compounds, e.g. natural or synthetic hydrocarbons, polyolefins, mineral oil, petrolatum or ozokerite containing oxygen, e.g. ethers, acetals, ketones, quinones, aldehydes, peroxides
    • A61K47/12—Carboxylic acids; Salts or anhydrides thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/32—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. carbomers, poly(meth)acrylates, or polyvinyl pyrrolidone
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/34—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polyesters, polyamino acids, polysiloxanes, polyphosphazines, copolymers of polyalkylene glycol or poloxamers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/0087—Galenical forms not covered by A61K9/02 - A61K9/7023
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00—Antineoplastic agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

本发明提供一种聚合物微型机器人及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将油溶性聚合物、油溶性抗肿瘤药物和油酸包裹的磁性铁纳米粒子溶于有机溶剂中，混合，而后将混合液加入至前驱体水溶液中，搅拌，离心，洗涤，得到负载抗肿瘤药物的磁性聚合物粒子；(2)将负载抗肿瘤药物的磁性聚合物粒子加入至前驱体水溶液中，而后加入甘油，混合，鼓风干燥，得到水凝胶薄膜；(3)将水凝胶薄膜加热，而后将膜进行拉伸，将拉伸后的膜溶于水溶液中，得到所述聚合物微型机器人。本发明制备的聚合物微型机器人生物相容性好，能够负载抗肿瘤药物，并能在磁场控制下实现药物的靶向运输。

Description

一种聚合物微型机器人及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于医药材料技术领域，涉及一种聚合物微型机器人及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，肿瘤发生率不断升高，为社会公共健康带来了沉重的负担。而抗肿瘤药物治疗是目前最基本的治疗手段，对于阻断肿瘤细胞的扩散，杀死肿瘤细胞具有非常重要的意义。然而，抗肿瘤药物普遍存在靶向性差、治疗效率低下、副作用大的缺点，极大地限制了临床治疗效果。微纳药物的出现极大地改善了抗肿瘤药物的治疗效率，降低了药物的副作用。但是，微纳材料易被人体免疫系统识别，进而被肝脏、脾脏等内皮网状系统摄取，进而降低了治疗效率，带来生物毒性。因此，提高抗肿瘤药物对于肿瘤的靶向效率是降低副作用并有效治疗肿瘤的关键。但是，要实现抗肿瘤药物对肿瘤的特异性靶向，进而有效的治疗肿瘤仍然面临着巨大的挑战。
CN108186551A公开了一种氧化石墨烯抗肿瘤药物靶向载体的制备方法，包括如下步骤：(1)将DNA单链溶解在PBS缓冲溶液中，超声溶解，然后将上DNA单链的互补链加入上述冷却后的溶液中进行碱基互补配对的双链的DNA分子；(2)将氧化石墨烯加入到PBS缓冲溶液中，超声溶解，然后将步骤(1)中碱基互补配对的DNA溶液加入到溶液氧化石墨烯的溶液中，搅拌混合均匀；(3)将抗肿瘤药物加入到步骤(2)的混合溶液中，搅拌混合均匀后，离心，获得的沉淀即为氧化石墨烯抗肿瘤药物靶向载体。该发明的药物载体对肿瘤细胞具有靶向作用，可以精准将药物输送到指定位置并杀死肿瘤细胞。但该发明的氧化石墨烯抗肿瘤药物靶向载体的生物相容性和靶向作用均有待进一步提高。
因此，在本领域中，期望开发一种聚合物微型机器人的制备方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚合物微型机器人及其制备方法和应用。本发明的聚合物微型机器人具有良好的生物相容性，其形状为拱形，能够在亥姆霍兹匀强磁场下定向游动，且可以通过磁场的控制进行特异性药物运输，降低了药物毒性，提高了治疗效率。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种聚合物微型机器人的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将油溶性聚合物、油溶性抗肿瘤药物和油酸包裹的磁性铁纳米粒子溶于有机溶剂中，混合，而后在搅拌条件下将混合液加入至前驱体水溶液中，搅拌，有机溶剂挥发完全后，离心，洗涤，得到负载抗肿瘤药物的磁性聚合物粒子；
(2)将步骤(1)得到的负载抗肿瘤药物的磁性聚合物粒子加入至前驱体水溶液中，而后加入甘油，混合均匀后，然后将其倒入细胞培养皿中，鼓风干燥，得到水凝胶薄膜；
(3)将步骤(2)得到的水凝胶薄膜加热，而后使用膜拉伸机将膜进行拉伸，将拉伸后的膜溶于水溶液中，得到所述聚合物微型机器人；
步骤(3)所述拉伸为拉伸后的膜长度为原长度的3～7倍，例如3倍、4倍、5倍、6倍或7倍等。
在本发明中，步骤(3)所述聚合物微型机器人的形状为拱形，所述拱形是指具有椭圆形的棒状结构或者中间具有拱形凸起的棒状结构。
本发明的聚合物微型机器人是利用膜拉伸法，在高于聚合物玻璃转化温度时，对分散有聚合物粒子的水凝胶薄膜拉伸得到，本发明的聚合物微型机器人可以高效负载抗肿瘤药物。本发明制备的聚合物微型机器人负载有磁性铁纳米粒子，且其形状为拱形，能够在亥姆霍兹匀强磁场下定向游动，进而可以将抗肿瘤药物靶向运输到指定位置，能够实现对肿瘤的高效治疗，降低抗肿瘤药物的生物毒性。
在本发明中，磁性聚合物粒子尺寸可以为纳米尺寸也可以是微米尺寸，可以在磁场控制下运动。
优选地，以有机溶剂的体积为100mL计，步骤(1)中所述油溶性聚合物的质量为10～60mg，例如10mg、15mg、20mg、25mg、30mg、35mg、40mg、45mg、50mg、55mg或60mg等，所述油溶性抗肿瘤药物的质量为1～20mg，例如1mg、2mg、3mg、5mg、10mg、13mg、15mg、18mg或20mg等，所述油酸包裹的磁性铁纳米粒子的质量为5～40mg，例如5mg、10mg、15mg、20mg、25mg、30mg、35mg或40mg等。
优选地，所述油溶性聚合物包括聚乳酸共羟基乙酸(PLGA)、聚乳酸(PLA)、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGMA)或丙烯酰-β-环糊精(ACD)中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述油溶性抗肿瘤药物包括阿霉素、紫杉醇、阿克拉霉、长春胺或放线素霉D中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述有机溶剂包括乙醇、乙腈、丙酮、二氯甲烷、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺或四氢呋喃中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述油酸包裹的磁性铁纳米粒子通过以下制备方法制备得到：
将FeCl3·4H2O和FeCl3·6H2O加入400mL去离子水中，搅拌加热，而后快速加入氨水溶液，搅拌，然后加入油酸，并继续搅拌至上层澄清透明，离心，洗涤固相产物，得到所述油酸包裹的磁性铁纳米粒子。
优选地，以去离子水的体积为400mL计，所述FeCl3·4H2O的加入量为1～6g，例如1g、2g、3g、4g、5g或6g等。
优选地，以去离子水的体积为400mL计，所述FeCl3·6H2O的加入量为3～18g，例如3g、5g、8g、10g、13g、15g或18g等。
优选地，所述去离子水中通有惰性气体。
优选地，所述惰性气体为氮气。
优选地，以去离子水的体积为400mL计，所述氨水溶液的加入量为5～20mL，例如5mL、8mL、10mL、13mL、15mL、18mL或20mL等。
优选地，以去离子水的体积为400mL计，所述油酸的加入量为1～15mL，例如1mL、2mL、3mL、5mL、8mL、10mL、13mL或15mL等。
优选地，所述离心之前去除多余油酸。
优选地，步骤(1)和步骤(2)所述前驱体水溶液均通过以下制备方法制备得到：
将表面活性剂加入去离子水中，水浴加热溶解，得到所述前驱体水溶液。
优选地，所述表面活性剂包括聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、泊洛沙姆188、普朗尼克F127、吐温80、聚丙二醇、十二烷基苯磺酸钠、大豆磷酸酯、三乙醇胺、十六烷基三甲基氯化铵或脂肪酸聚乙烯酯中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(1)所述前驱体水溶液中，以去离子水的体积为100mL计，所述表面活性剂的质量为0.5～2g，例如0.5g、1g、1.5g或2g等。
优选地，步骤(1)所述有机溶剂与步骤(1)所述前驱体水溶液中去离子水的体积比为(1～10):100，例如1:100、2:100、3:100、4:100、5:100、6:100、7:100、8:100、9:100或10:100等。
优选地，步骤(2)所述前驱体水溶液中，以去离子水的体积为100mL计，所述表面活性剂的质量为5～10g，例如5g、6g、7g、8g、9g或10g等。
优选地，步骤(1)所述混合为超声混合。
优选地，步骤(1)所述搅拌为在室温下搅拌。
优选地，以步骤(2)所述前驱体水溶液的体积为100mL计，步骤(2)所述负载抗肿瘤药物的磁性聚合物粒子的加入量为1～10mg，例如1mg、2mg、3mg、4mg、5mg、6mg、7mg、8mg、9mg或10mg等。
优选地，以步骤(2)所述前驱体水溶液的体积为100mL计，所述甘油的加入量为0.2～2mL，例如0.2mL、0.5mL、0.8mL、1mL、1.2mL、1.5mL、1.8mL或2mL等。
优选地，步骤(2)所述鼓风干燥在室温下进行。
优选地，步骤(3)所述加热为烘箱加热。
优选地，步骤(3)所述加热的温度为50℃～120℃，例如50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃或120℃等，加热的时间为5～30min，例如5min、10min、15min、20min、25min或30min等。
第二方面，本发明提供一种用第一方面所述的制备方法制备得到的聚合物微型机器人。
第三方面，本发明提供第二方面所述的聚合物微型机器人在制备靶向治疗药物或材料中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过对水凝胶薄膜进行膜拉伸制备得到聚合物微型机器人，制备方法简单；本发明制备的聚合物微型机器人具有良好的生物相容性，并且可以高效负载抗肿瘤药物；
(2)本发明制备的聚合物微型机器人负载有磁性铁纳米粒子，且其形状为拱形，能够在亥姆霍兹匀强磁场下定向游动，进而可以将抗肿瘤药物靶向运输到指定位置，能够实现对肿瘤的高效治疗，降低抗肿瘤药物的生物毒性。
附图说明
图1为实施例1制备的磁性聚合物粒子的光学显微镜图。
图2为实施例1制备的聚合物微型机器人的光学显微镜图。
图3为实施例2制备的聚合物微型机器人的光学显微镜图
图4为实施例2制备的聚合物微型机器人在赫姆霍兹线圈产生的匀强磁场下的运动轨迹图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
在本实施例中提供一种聚合物微型机器人的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将40mg PLGA、5mg阿霉素和20mg油酸包裹的磁性铁纳米粒子溶于5mL二氯甲烷中，超声混合均匀，而后将混合液加入至100mL前驱体水溶液1中，室温下搅拌，二氯甲烷挥发完全后，离心，洗涤，得到负载抗肿瘤药物的磁性聚合物粒子；
(2)将步骤(1)得到的2mg负载抗肿瘤药物的磁性聚合物粒子加入至100mL前驱体水溶液2中，而后加入0.4mL甘油，混合均匀，然后将其倒入细胞培养皿中，并在室温下鼓风干燥，得到水凝胶薄膜；
(3)将步骤(2)得到的水凝胶薄膜放在70℃烘箱中加热10min，而后使用膜拉伸机将膜拉伸至原长度的7倍，将拉伸后的膜溶于水溶液中，得到所述聚合物微型机器人。
其中，聚合物微型机器人的形状为拱形，其角度约为140°。
油酸包裹的磁性铁纳米粒子，通过以下制备方法制备得到：
在圆底烧瓶中加入6g的FeCl3·4H2O和18g FeCl3·6H2O，加入400mL去离子水，通入氮气，加热至90℃，而后快速加入15mL氨水，搅拌5min后，加入15mL油酸，搅拌25min至上层澄清透明，去除多余油酸，离心，洗涤固相产物，得到所述油酸包裹的磁性铁纳米粒子。
前驱体水溶液通过以下制备方法制备得到：
将2g聚乙烯醇加入到100mL去离子水中，90℃水浴加热5h，冷却至室温，0.45μm滤膜过滤，得到前驱体水溶液1；
将5g聚乙烯醇加入到100mL去离子水中，90℃水浴加热5h，冷却至室温，0.45μm滤膜过滤，得到前驱体水溶液2。
本实施例制备的磁性聚合物粒子分散性好，尺寸均一，粒子直径约为40μm其光学显微镜图如图1所示。
本实施例制备的聚合物微型机器人的光学显微镜图如图2所示。
实施例2
在本实施例中提供一种聚合物微型机器人的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将10mg PLGA、1mg紫杉醇和5mg油酸包裹的磁性铁纳米粒子溶于1mL乙腈中，超声混合均匀，而后将混合液加入至100mL前驱体水溶液1中，室温下搅拌，乙腈挥发完全后，离心，洗涤，得到负载抗肿瘤药物的磁性聚合物粒子；
(2)将步骤(1)得到的1mg负载抗肿瘤药物的磁性聚合物粒子加入至100mL前驱体水溶液2中，而后加入0.2mL甘油，混合均匀，然后将其倒入细胞培养皿中，并在室温下鼓风干燥，得到水凝胶薄膜；
(3)将步骤(2)得到的水凝胶薄膜放在50℃烘箱中加热10min，而后使用膜拉伸机将膜拉伸至原长度的4倍，将拉伸后的膜溶于水溶液中，得到所述聚合物微型机器人。
其中，聚合物微型机器人的形状为拱形。
油酸包裹的磁性铁纳米粒子，通过以下制备方法制备得到：
在圆底烧瓶中加入2g的FeCl3·4H2O和3g FeCl3·6H2O，加入400mL去离子水，通入氮气，加热至90℃，而后快速加入5mL氨水，搅拌5min后，加入4.5mL油酸，搅拌25min至上层澄清透明，去除多余油酸，离心，洗涤固相产物，得到所述油酸包裹的磁性铁纳米粒子。
前驱体水溶液通过以下制备方法制备得到：
将0.5g聚乙二醇加入到100mL去离子水中，90℃水浴加热5h，冷却至室温，0.45μm滤膜过滤，得到前驱体水溶液1；
将6g聚乙二醇加入到100mL去离子水中，90℃水浴加热5h，冷却至室温，0.45μm滤膜过滤，得到前驱体水溶液2。
本实施例制备的聚合物微型机器人的光学显微镜图如图3所示。
控制本实施例所制备的聚合物微型机器人在赫姆霍兹线圈产生的匀强磁场下游动，其运动轨迹如图4，并计算其最快游动速度为37.26μm/s。
实施例3
在本实施例中提供一种聚合物微型机器人的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将30mg PLA、1mg放线素霉D和40mg油酸包裹的磁性铁纳米粒子溶于6mL二氯甲烷中，超声混合均匀，而后将混合液加入至100mL前驱体水溶液1中，室温下搅拌，二氯甲烷挥发完全后，离心，洗涤，得到负载抗肿瘤药物的磁性聚合物粒子；
(2)将步骤(1)得到的10mg负载抗肿瘤药物的磁性聚合物粒子加入至100mL前驱体水溶液2中，而后加入1mL甘油，混合均匀，然后将其倒入细胞培养皿中，并在室温下鼓风干燥，得到水凝胶薄膜；
(3)将步骤(2)得到的水凝胶薄膜放在100℃烘箱中加热5min，而后使用膜拉伸机将膜拉伸至原长度的3倍，将拉伸后的膜溶于水溶液中，得到所述聚合物微型机器人。
其中，聚合物微型机器人的形状为拱形。
油酸包裹的磁性铁纳米粒子，通过以下制备方法制备得到：
在圆底烧瓶中加入6g的FeCl3·4H2O和18g FeCl3·6H2O，加入400mL去离子水，通入氮气，加热至90℃，而后快速加入20mL氨水，搅拌5min后，加入6mL油酸，搅拌25min至上层澄清透明，去除多余油酸，离心，洗涤固相产物，得到所述油酸包裹的磁性铁纳米粒子。
前驱体水溶液通过以下制备方法制备得到：
将1g聚乙烯醇加入到100mL去离子水中，90℃水浴加热5h，冷却至室温，0.45μm滤膜过滤，得到前驱体水溶液1；
将8g聚乙烯醇加入到100mL去离子水中，90℃水浴加热5h，冷却至室温，0.45μm滤膜过滤，得到前驱体水溶液2。
实施例4
在本实施例中提供一种聚合物微型机器人的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将60mg PLA、20mg阿霉素和30mg油酸包裹的磁性铁纳米粒子溶于10mL二氯甲烷中，超声混合均匀，而后将混合液加入至100mL前驱体水溶液1中，室温下搅拌，二氯甲烷挥发完全后，离心，洗涤，得到负载抗肿瘤药物的磁性聚合物粒子；
(2)将步骤(1)得到的6mg负载抗肿瘤药物的磁性聚合物粒子加入至100mL前驱体水溶液2中，而后加入2mL甘油，混合均匀，然后将其倒入细胞培养皿中，并在室温下鼓风干燥，得到水凝胶薄膜；
(3)将步骤(2)得到的水凝胶薄膜放在120℃烘箱中加热30min，而后使用膜拉伸机将膜拉伸至原长度的7倍，将拉伸后的膜溶于水溶液中，得到所述聚合物微型机器人。
其中，聚合物微型机器人的形状为拱形。
油酸包裹的磁性铁纳米粒子，通过以下制备方法制备得到：
在圆底烧瓶中加入4.3g的FeCl3·4H2O和11.6g FeCl3·6H2O，加入400mL去离子水，通入氮气，加热至90℃，而后快速加入10mL氨水，搅拌5min后，加入1mL油酸，搅拌25min至上层澄清透明，去除多余油酸，离心，洗涤固相产物，得到所述油酸包裹的磁性铁纳米粒子。
前驱体水溶液通过以下制备方法制备得到：
将1.5g聚乙烯醇加入到100mL去离子水中，90℃水浴加热5h，冷却至室温，0.45μm滤膜过滤，得到前驱体水溶液1；
将10g聚乙烯醇加入到100mL去离子水中，90℃水浴加热5h，冷却至室温，0.45μm滤膜过滤，得到前驱体水溶液2。
对比例1
本对比例与实施例1不同之处仅在于，步骤(3)中使用膜拉伸机将膜拉伸至原长度的2倍，其他条件与实施例1相同。
对比例2
本对比例与实施例1不同之处仅在于，步骤(1)中没有加入油酸包裹的磁性铁纳米粒子，其他条件与实施例1相同。
对实施例1-4以及对比例1-2制备的聚合物微型机器人进行性能测试，测试方法如下：
将聚合物机器人分散在500μL去离子水中，随后置于赫姆霍兹线圈产生的匀强磁场下，设定磁场强度为10mT，磁场频率分别为1Hz、2Hz、3Hz、4Hz，并记录不同磁场频率下聚合物机器人的运动轨迹，随后利用matlab软件计算沿垂直于磁场方向的运动速度，即游动速度。
聚合物机器人的游泳速度如表1所示。
表1
频率 1Hz 2Hz 3Hz 4Hz
实施例1 2.53μm/s 19.81μm/s 60.26μm/s 6.17μm/s
实施例2 1.01μm/s 22.53μm/s 39.15μm/s 12.38μm/s
实施例3 1.29μm/s 17.82μm/s 32.39μm/s 2.75μm/s
实施例4 1.69μm/s 23.49μm/s 39.05μm/s 11.89μm/s
对比例1 0.33μm/s 1.73μm/s 1.77μm/s 2.53μm/s
对比例2 0μm/s 0μm/s 0μm/s 0μm/s
由表1可以看出，实施例1-4制备的聚合物机器人在匀强磁场中，随着磁场频率的增加，其游动速度增大，直到4Hz时，其游动速度突然降低。而对比例1和对比例2制备的聚合物机器人的游动速度几乎为零。以上结果说明，本发明所制备的拱形聚合物机器人能够在匀强磁场下游动并可以实现药物的高效靶向递送。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的聚合物微型机器人及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种聚合物微型机器人的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将油溶性聚合物、油溶性抗肿瘤药物和油酸包裹的磁性铁纳米粒子溶于有机溶剂中，混合，而后将混合液加入至前驱体水溶液中，搅拌，有机溶剂挥发完全后，离心，洗涤，得到负载抗肿瘤药物的磁性聚合物粒子；
(2)将步骤(1)得到的负载抗肿瘤药物的磁性聚合物粒子加入至前驱体水溶液中，而后加入甘油，混合，鼓风干燥，得到水凝胶薄膜；
(3)将步骤(2)得到的水凝胶薄膜加热，而后将膜进行拉伸，将拉伸后的膜溶于水溶液中，得到所述聚合物微型机器人；
步骤(3)所述拉伸为拉伸后的膜长度为原长度的3～7倍。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以有机溶剂的体积为100mL计，步骤(1)中所述油溶性聚合物的质量为10～60mg，所述油溶性抗肿瘤药物的质量为1～20mg，所述油酸包裹的磁性铁纳米粒子的质量为5～40mg；
优选地，所述油溶性聚合物包括聚乳酸共羟基乙酸、聚乳酸、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯或丙烯酰-β-环糊精中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述油溶性抗肿瘤药物包括阿霉素、紫杉醇、阿克拉霉、长春胺或放线素霉D中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述有机溶剂包括乙醇、乙腈、丙酮、二氯甲烷、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺或四氢呋喃中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述油酸包裹的磁性铁纳米粒子通过以下制备方法制备得到：
将FeCl3·4H2O和FeCl3·6H2O加入去离子水中，搅拌加热，而后加入氨水溶液，搅拌，然后加入油酸，并继续搅拌至上层澄清透明，离心，洗涤固相产物，得到所述油酸包裹的磁性铁纳米粒子；
优选地，以去离子水的体积为400mL计，所述FeCl3·4H2O的加入量为1～6g；
优选地，以去离子水的体积为400mL计，所述FeCl3·6H2O的～加入量为3～18g；
优选地，所述去离子水中通有惰性气体；
优选地，所述惰性气体为氮气；
优选地，以去离子水的体积为400mL计，所述氨水溶液的加入量为5～20mL；
优选地，以去离子水的体积为400mL计，所述油酸的加入量为1～15mL；
优选地，所述离心之前去除多余油酸。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)所述前驱体水溶液均通过以下制备方法制备得到：
将表面活性剂加入去离子水中，水浴加热溶解，得到所述前驱体水溶液；
优选地，所述表面活性剂包括聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、泊洛沙姆188、普朗尼克F127、吐温80、聚丙二醇、十二烷基苯磺酸钠、大豆磷酸酯、三乙醇胺、十六烷基三甲基氯化铵或脂肪酸聚乙烯酯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)所述前驱体水溶液中，以去离子水的体积为100mL计，所述表面活性剂的质量为0.5～2g；
优选地，步骤(1)所述有机溶剂与步骤(1)所述前驱体水溶液中去离子水的体积比为(1～10):100；
优选地，步骤(2)所述前驱体水溶液中，以去离子水的体积为100mL计，所述表面活性剂的质量为5～10g。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合为超声混合；
优选地，步骤(1)所述搅拌为在室温下搅拌。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，以步骤(2)所述前驱体水溶液的体积为100mL计，步骤(2)所述负载抗肿瘤药物的磁性聚合物粒子的加入量为1～10mg；
优选地，以步骤(2)所述前驱体水溶液的体积为100mL计，所述甘油的加入量为0.2～2mL。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述鼓风干燥在室温下进行。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述加热为烘箱加热；
优选地，步骤(3)所述加热的温度为50℃～120℃，加热的时间为5～30min。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备得到的聚合物微型机器人。
10.根据权利要求9所述的聚合物微型机器人在制备靶向治疗药物或材料中的应用。
CN202110711367.4A 2021-06-25 2021-06-25 一种聚合物微型机器人及其制备方法和应用 Pending CN113440472A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110711367.4A CN113440472A (zh) 2021-06-25 2021-06-25 一种聚合物微型机器人及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110711367.4A CN113440472A (zh) 2021-06-25 2021-06-25 一种聚合物微型机器人及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113440472A true CN113440472A (zh) 2021-09-28

Family

ID=77812842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110711367.4A Pending CN113440472A (zh) 2021-06-25 2021-06-25 一种聚合物微型机器人及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113440472A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117283608A (zh) * 2023-11-22 2023-12-26 微纳动力(北京)科技有限责任公司 一种载药磁流体机器人的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102228425A (zh) * 2011-07-01 2011-11-02 华南师范大学 一种肿瘤靶向磁性水凝胶纳米递药系统及其构建方法和应用
CN102604302A (zh) * 2012-03-02 2012-07-25 北京航空航天大学 一种仿生层状高强度复合水凝胶薄膜的制备方法
CN103877029A (zh) * 2014-03-10 2014-06-25 同济大学 一种新型磁性载5-氟尿嘧啶聚乳酸羟基乙酸共聚物材料的制备方法
CN108888610A (zh) * 2018-07-18 2018-11-27 南京林业大学 响应性壳聚糖微球／纤维素水凝胶载药复合膜的制备及产品
CN112791226A (zh) * 2019-11-14 2021-05-14 美国发现集团有限公司 一种具有抗肿瘤功能的纳米机器人及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102228425A (zh) * 2011-07-01 2011-11-02 华南师范大学 一种肿瘤靶向磁性水凝胶纳米递药系统及其构建方法和应用
CN102604302A (zh) * 2012-03-02 2012-07-25 北京航空航天大学 一种仿生层状高强度复合水凝胶薄膜的制备方法
CN103877029A (zh) * 2014-03-10 2014-06-25 同济大学 一种新型磁性载5-氟尿嘧啶聚乳酸羟基乙酸共聚物材料的制备方法
CN108888610A (zh) * 2018-07-18 2018-11-27 南京林业大学 响应性壳聚糖微球／纤维素水凝胶载药复合膜的制备及产品
CN112791226A (zh) * 2019-11-14 2021-05-14 美国发现集团有限公司 一种具有抗肿瘤功能的纳米机器人及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GULISTAN TANSIK等: "Tailoring magnetic PLGA nanoparticles suitable for doxorubicin delivery", 《J NANOPART RES》 *
李鹏辉等: "肿瘤热化疗用磁性聚合物微球的制备及表征", 《集成技术》 *
韩晓东等: "磁性水凝胶作为药物载体的应用研究进展", 《材料导报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117283608A (zh) * 2023-11-22 2023-12-26 微纳动力(北京)科技有限责任公司 一种载药磁流体机器人的制备方法
CN117283608B (zh) * 2023-11-22 2024-03-05 微纳动力(北京)科技有限责任公司 一种载药磁流体机器人的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Maleki et al. The progress and prospect of zeolitic imidazolate frameworks in cancer therapy, antibacterial activity, and biomineralization
Yang et al. An oxygen self-sufficient NIR-responsive nanosystem for enhanced PDT and chemotherapy against hypoxic tumors
Yang et al. Advances in silica based nanoparticles for targeted cancer therapy
Deng et al. Hollow chitosan–silica nanospheres as pH-sensitive targeted delivery carriers in breast cancer therapy
Fu et al. Mesoporous platinum nanoparticle-based nanoplatforms for combined chemo-photothermal breast cancer therapy
Jacinto et al. Hyaluronic acid and vitamin E polyethylene glycol succinate functionalized gold-core silica shell nanorods for cancer targeted photothermal therapy
Mu et al. Unsaturated nitrogen-rich polymer poly (l-histidine) gated reversibly switchable mesoporous silica nanoparticles using “graft to” strategy for drug controlled release
He et al. Core–shell particles for controllable release of drug
Kaps et al. In vivo gene‐silencing in fibrotic liver by siRNA‐loaded cationic nanohydrogel particles
Song et al. Fabrication of the biomimetic DOX/Au@ Pt nanoparticles hybrid nanostructures for the combinational chemo/photothermal cancer therapy
Sun et al. Light-responsive linear-dendritic amphiphiles and their nanomedicines for NIR-triggered drug release
Mahmoodzadeh et al. A novel gold-based stimuli-responsive theranostic nanomedicine for chemo-photothermal therapy of solid tumors
CN103990133B (zh) 一种具有靶向定位释药的介孔碳纳米粒系统及其应用
Sharma et al. Recent advances of metal-based nanoparticles in nucleic acid delivery for therapeutic applications
CN109054000B (zh) 一种基于聚水杨酸的纳米载药体系及其制备方法和应用
Wang et al. Peptide decorated calcium phosphate/carboxymethyl chitosan hybrid nanoparticles with improved drug delivery efficiency
CN106068128B (zh) 用儿茶酚功能化的磁性纳米颗粒、其制备和用途
CN113440472A (zh) 一种聚合物微型机器人及其制备方法和应用
Zhang et al. A novel intelligent PANI/PPy@ Au@ MnO2 yolk− shell nanozyme for MRI-guided ‘triple-mode’synergistic targeted anti-tumor therapy
WO2021142884A1 (zh) 阿司匹林在血小板靶向载药系统制备中的用途
Wu et al. An autoreduction method to prepare plasmonic gold-embedded polypeptide micelles for synergistic chemo-photothermal therapy
CN112263679B (zh) 一种靶向载氧纳米声敏剂及其制备方法
CN105902516B (zh) 一种可控药物释放的纳米药物载体粒子及制备方法
CN115010939B (zh) 一种响应释放一氧化碳的羰基铁载体及其制备方法和应用
CN106606778B (zh) 含磷酸胆碱聚合物包覆的核壳式磁性复合粒子及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210928