CN113694214A - 一种pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料及制备方法 - Google Patents

一种pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113694214A
CN113694214A CN202111039225.4A CN202111039225A CN113694214A CN 113694214 A CN113694214 A CN 113694214A CN 202111039225 A CN202111039225 A CN 202111039225A CN 113694214 A CN113694214 A CN 113694214A
Authority
CN
China
Prior art keywords
drug
calcium carbonate
solution
silicon dioxide
ethyl alcohol
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.)
Granted
Application number
CN202111039225.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113694214B (zh
Inventor
温惠云
卫又华
徐卓然
胡乐乐
闫宇斌
薛伟明
黄赛鹏
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.)
Northwest University
Original Assignee
Northwest University
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 Northwest University filed Critical Northwest University
Priority to CN202111039225.4A priority Critical patent/CN113694214B/zh
Publication of CN113694214A publication Critical patent/CN113694214A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113694214B publication Critical patent/CN113694214B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • A61K47/50—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/69—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit
    • A61K47/6921—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit the form being a particulate, a powder, an adsorbate, a bead or a sphere
    • A61K47/6923—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit the form being a particulate, a powder, an adsorbate, a bead or a sphere the form being an inorganic particle, e.g. ceramic particles, silica particles, ferrite or synsorb
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K45/00—Medicinal preparations containing active ingredients not provided for in groups A61K31/00 - A61K41/00
    • 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
    • A61K47/50—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/51—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent
    • A61K47/52—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an inorganic compound, e.g. an inorganic ion that is complexed with the active ingredient
    • 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
    • A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50—Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/51—Nanocapsules; Nanoparticles
    • A61K9/5107—Excipients; Inactive ingredients
    • A61K9/5115—Inorganic compounds
    • 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
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y5/00—Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/18—Carbonates
    • C01F11/181—Preparation of calcium carbonate by carbonation of aqueous solutions and characterised by control of the carbonation conditions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/30—Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

一种pH/还原双敏感碳酸钙‑二氧化硅载药纳米材料及制备方法，将二水合氯化钙与盐酸多巴胺溶解于无水乙醇中，并加入氨水溶液，获得溶液A；将抗肿瘤药物溶于无水乙醇中，获得溶液B；将溶液B滴加至溶液A中，避光条件下搅拌，获得溶液C；将溶液C与碳酸氢铵在30‑40℃下反应6‑48h，得到抗肿瘤药物‑碳酸钙纳米载体；将抗肿瘤药物‑碳酸钙载体、无水乙醇、去离子水和EDTA溶液混合后，超声，滴加氨水，超声，滴加正硅酸乙酯与含有可断裂二硫键的硅烷偶联剂的混合物；避光搅拌，得到pH/还原双敏感碳酸钙‑二氧化硅载药纳米材料。本发明制备条件温和，原料简单易得，可实现在肿瘤部位持续有效药物释放的目的。

Description

一种pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料及制备 方法
技术领域
本发明属于纳米医学技术领域，具体涉及一种pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料及制备方法。
背景技术
恶性肿瘤是一种严重的致死性疾病,多年来死亡率居我国疾病死亡率之首，而且有逐渐增高的趋势，严重威胁到人民的身体健康。化疗是治疗恶性肿瘤的常用手段之一，但由于对人体造成较强的副作用，药物利用率低，缺乏靶向性，通过化疗手段治疗恶性肿瘤受到极大的限制。近年来，基于纳米粒子的纳米给药系统已被广泛应用于癌症治疗。肿瘤细胞与正常组织细胞有许多不同之处，如pH值、氧化还原物质浓度、温度与酶的种类和数量等。其中，利用与正常组织器官相比，肿瘤部位较低的pH值和高浓度的谷胱甘肽特性，可以设计具备pH敏感性和还原敏感性的智能型载体，实现在肿瘤部位特异性释放药物。
常用的化疗药物，如姜黄素、阿霉素、槲皮素或白藜芦醇等，由于水溶性差、生物利用度低、副作用大等缺陷使其应用受限。纳米碳酸钙具有许多作为药物载体的优良特性：良好的生物相容性与可降解性，在肿瘤部位药物释放后不会对人体造成任何毒副作用；较大的比表面积和多孔性赋予了碳酸钙高的载药量；制备成本低廉，条件温和简单；载药后可显著改善药物的水溶性、增加药物靶向性和延长药物在体内的循环。目前，已有许多制备碳酸钙载药纳米颗粒的方法。其中主要有化学混合沉淀法和气体扩散法。共沉淀法一般直接共混合钙离子溶液和碳酸盐溶液，由于反应速度过快不可控，容易导致纳米粒子团聚，影响产物的组成和性质。而采用气体扩散法与共沉淀法相比，操作简单，反应易控制，可制备出形貌和分散性等符合要求的碳酸钙纳米药物载体。气体扩散法虽容易制得纳米级非晶碳酸钙，但同时也存在具有高的不稳定性的缺陷，容易溶解相变成其他稳定相，极大地限制了碳酸钙作为pH敏感型纳米药物的应用。
为了解决碳酸钙高不稳定性的难题，可以对其改性来提高稳定性。如ZiliangDong等制备出碳酸钙纳米颗粒后，用聚乙二醇(PEG)对其进行改性，制备得到的CaCO3-PDA-PEG空心纳米粒子具有良好的生理稳定性，在微酸性环境下表现出pH依赖性降解。(ZiliangDong,Liangzhu Feng,Synthesis of Hollow Biomineralized CaCO3-PolydopamineNanoparticles for Multimodal Imaging-Guided Cancer Photodynamic Therapy withReduced Skin Photosensitivity,JACS,140(2018)2165-2178.)。Chengyuan Xu等利用聚丙烯酸(PAA)作为添加剂可以有效地防止碳酸钙发生成核和结晶。制备出的DOX@ACC/PAA纳米粒子具有可调节的pH反应和生物相容性，可在酸性pH下增强向癌细胞传递DOX，并显著提高斑马鱼模型的肿瘤杀伤能力。(Chengyuan Xu,Yunfeng Yan，BiodegradableNanoparticles of Polyacrylic Acid–Stabilized Amorphous CaCO3 for Tunable pH-Responsive Drug Delivery and Enhanced Tumor Inhibition,Advanced FunctionalMaterials,29(2019)1-10.)。尽管这些技术改善了碳酸钙高不稳定性的难题，但碳酸钙纳米给药系统仍存在肿瘤部位药物释放缓慢和不完全的缺陷，解决肿瘤部位药物及时有效的释放是实现纳米载体输送药物有效治疗的关键。
发明内容
为了并解决碳酸钙纳米给药系统药物释放缓慢的问题，本发明的目的是提供了一种pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料及制备方法，该方法制备的纳米材料同时具备pH敏感和还原敏感性能，可在肿瘤部位选择性释放药物；操作步骤简单、成本低廉、生物相容性好、尺寸可控且稳定性好。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将二水合氯化钙与盐酸多巴胺溶解于无水乙醇中，并加入氨水溶液，搅拌均匀，获得溶液A；
将抗肿瘤药物溶于无水乙醇中，获得溶液B；
2)将溶液B滴加至溶液A中，避光条件下搅拌使抗肿瘤药物与钙离子螯合，获得溶液C；
3)将溶液C与碳酸氢铵在30-40℃下反应6-48h，得到抗肿瘤药物-碳酸钙纳米载体；
4)将抗肿瘤药物-碳酸钙载体、无水乙醇、去离子水和EDTA溶液混合后，超声，滴加氨水，超声，滴加正硅酸乙酯与含有可断裂二硫键的硅烷偶联剂的混合物；避光搅拌以产生包裹在碳酸钙表面的二氧化硅，离心，干燥，得到pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料。
进一步的，步骤1)中，二水合氯化钙、盐酸多巴胺与氨水的比为150-200mg:2-5mg:3μL，氨水的质量浓度为25％。
进一步的，步骤1)中，将二水合氯化钙与盐酸多巴胺溶解于无水乙醇中时，二水合氯化钙与无水乙醇的比为150-200mg：80mL；将抗肿瘤药物溶于无水乙醇中时，抗肿瘤药物与无水乙醇的比为3-5mg：20mL。
进一步的，步骤1)中，抗肿瘤药物为含有羧基、羟基或二酮基团的抗肿瘤药物。
进一步的，步骤1)中，抗肿瘤药物为姜黄素、阿霉素、槲皮素或白藜芦醇。
进一步的，步骤2)中，将溶液C在避光条件下搅拌的时间为2-4h；二水合氯化钙与碳酸氢铵的比为150-200mg：5g。
进一步的，步骤4)中，抗肿瘤药物-碳酸钙载体、无水乙醇与去离子水的比为20-30mg:15-25mL:1-5mL；抗肿瘤药物-碳酸钙载体与EDTA溶液的比为20-30mg：50μL，EDTA溶液按照氨水：水：EDTA＝12mL:28mL:0.6g配制。
进一步的，抗肿瘤药物-碳酸钙载体与氨水的比为24mg：1mL，氨水的质量浓度为25％；抗肿瘤药物-碳酸钙载体、正硅酸乙酯与含有可断裂二硫键的硅烷偶联剂的比为20-30mg：25-50μL：25-50μL。
进一步的，步骤4)中，含有可断裂二硫键的硅烷偶联剂为双-[3-(三乙氧基硅烷)丙基]-四硫化物或双-[3-(三乙氧基硅烷)丙基]-二硫化物。
一种根据上述方法制得的pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料。
与现有技术相比，本发明技术具有以下有益效果：
本发明以乙醇为溶剂，利用碳酸氢铵产生的二氧化碳气体扩散入氯化钙溶液中来制备得到非晶碳酸钙。这种气体扩散法中，碳酸氢铵不仅作为二氧化碳气体的来源，而且其分解产生的氨气能够保持溶液的中性或者弱碱性条件，从而进一步防止非晶碳酸钙发生结晶。且反应速度可控，有效避免了采用共沉淀法，由于水作溶剂可能造成的非晶碳酸钙的溶解相变，所得碳酸钙的品质更高。本发明制备条件温和，原料廉价易得，生物相容性好。针对无定形碳酸钙在水中高不稳定性，容易溶解相变的问题，采用含有可断裂二硫键的硅烷偶联剂产生的可渗透的二氧化硅对其进行包覆，显著提高所得纳米载体在水中的稳定性。载体中纳米级碳酸钙在中性pH条件下稳定，在酸性pH下可分解为CaCO3和CO2，这种pH敏感性使得负载药物在肿瘤部位特异性释放，发挥最大药效，有效杀死肿瘤。以正硅酸乙酯与含有可断裂二硫键的硅烷偶联剂共同作为硅源，制备得到携带二硫键的二氧化硅包覆的碳酸钙纳米载药系统，赋予了纳米粒子还原敏感性能。
该还原敏感纳米粒子进入肿瘤细胞后，在高浓度的GSH作用下，表面的二硫键立即被还原成巯基，纳米粒子解体并快速释放药物，达到增强抗肿瘤的作用。
附图说明
图1为CaCO3纳米粒子的粒径分布图及zeta电位图；其中，(a)为粒径分布图，(b)为zeta电位图。
图2为CaCO3/Cur纳米粒子的粒径分布图及zeta电位图；其中，(a)为粒径分布图，(b)为zeta电位图。
图3为CaCO3/Cur-SS-SiO2纳米粒子的粒径分布图及zeta电位图；其中，(a)为粒径分布图，(b)为zeta电位图。
图4为CaCO3/Cur纳米粒子的扫描电子显微镜(SEM)图像；
图5为CaCO3/Cur-SS-SiO2纳米粒子的扫描电子显微镜(SEM)图像；
图6为CaCO3/Cur-SS-SiO2纳米粒子的透射电子显微镜(TEM)图像；
图7为本发明制备的CaCO3/Cur-SS-SiO2纳米粒子的荧光图谱图；
图8为本发明制备的CaCO3/Cur-SS-SiO2纳米粒子在pH 7.4+0mM GSH、pH 7.4+10mMGSH、pH 5.0、pH 5.0+10mM GSH孵育条件下的药物释放荧光图谱。其中，(a)为pH 7.4+0mMGSH，(b)为pH 7.4+10mM GSH，(c)为pH 5.0，(d)为pH 5.0+10mM GSH。
具体实施方式
本发明提供一种利用气体扩散法制备pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料的方法，为了使本发明的技术特点和优势更加清晰明了，下面结合具体实例对本发明作进一步的解释和说明。
本发明在纳米碳酸钙的合成过程中，抗肿瘤药物与钙离子之间发生配位螯合作用结合在一起，极大地增加了纳米粒子的载药量和载药的稳定性。并且加入了具有优异生物相容性的类真黑色素聚多巴胺(PDA)，显著缩短了纳米粒子的形成时间。通过控制多巴胺和氯化钙的投入比例为2:150，获得具有良好分散性与较小粒径的碳酸钙纳米材料。为了解决无定形碳酸钙在水溶液中不稳定，极易溶解相变的问题，在所得碳酸钙-姜黄素纳米材料的表面涂覆可渗透的二氧化硅材料，获得具有酸敏感的纳米载药系统。同时，为了进一步增强所得纳米载药系统在肿瘤部位及时有效的释药效率，采用含有可断裂二硫键的硅烷偶联剂作为制备二氧化硅的硅源，获得同时具备pH敏感和还原敏感性能的纳米载药系统，极大地增强了其在肿瘤部位的特异性释放。
本发明的制备方法包括如下步骤：
将150-200mg的二水合氯化钙与2-5mg盐酸多巴胺溶解于80mL无水乙醇中，并加入3μL氨水溶液，搅拌均匀，获得溶液A；
将3-5mg抗肿瘤药物溶于20mL无水乙醇中，获得溶液B；其中的抗肿瘤药物为含有羧基、羟基或二酮基团的抗肿瘤药物，如：姜黄素、阿霉素、槲皮素或白藜芦醇。
在搅拌状态下，将溶液B以60mL/h的速度缓慢滴加至溶液A中，用扎均匀小孔的铝箔罩住烧杯，并保持溶液C在避光条件下，转速为15-20rpm持续搅拌2-4h，使抗肿瘤药物与钙离子螯合，获得溶液C；
将溶液C与5g碳酸氢铵一起置于真空干燥箱中，在温度为30-40℃，反应时间为6-48h的真空条件下反应，获得载抗肿瘤药物的碳酸钙纳米材料粗产品。将粗产品在转速为7000-10000rpm的条件下离心5-10min，无水乙醇重复洗涤离心3-5次，室温下干燥后得到抗肿瘤药物-碳酸钙纳米载体。
按照抗肿瘤药物-碳酸钙载体：无水乙醇：去离子水：EDTA溶液＝20-30mg:15-25mL:1-5mL:50μL的用量比混合，超声5-10min后，缓慢滴加1mL氨水，继续超声5-10min，随即分别滴加25-50μL的正硅酸乙酯与25-50μL含有可断裂二硫键的硅烷偶联剂共同作为硅源。25℃下避光搅拌3-24h以产生包裹在碳酸钙表面的二氧化硅，离心并干燥后得到pH/还原双敏感的碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料。其中含有可断裂二硫键的硅烷偶联剂为双-[3-(三乙氧基硅烷)丙基]-四硫化物或双-[3-(三乙氧基硅烷)丙基]-二硫化物。优选含有可断裂二硫键的硅烷偶联剂为双-[3-(三乙氧基硅烷)丙基]-二硫化物作为硅源。
本发明采用的氨水的质量浓度为25％。
下面为具体实施例。
实施例1
在250mL烧杯中加入150mg的二水合氯化钙、2mg盐酸多巴胺，用80mL无水乙醇将其溶解，随后滴加3μL氨水溶液，搅拌均匀，获得溶液A；
用扎满均匀小孔的铝箔罩住溶液A，将其与5g碳酸氢铵一起置于真空干燥箱中，在温度为37℃，反应时间为24h的真空条件下反应，获得碳酸钙纳米材料粗产品。将粗产品在转速为9000rpm的条件下离心7min，无水乙醇重复洗涤离心5次，室温下干燥后得到碳酸钙纳米载体。
用马尔文激光粒度仪测量所得碳酸钙纳米粒子的粒径分布图以及分散度(PDI)，结果参见图1中(a)和(b)，无定形碳酸钙的水合粒径为192.2nm，PDI为0.344，表明纳米粒子的分散性良好，粒径均匀。Zeta电位为25.2mV，表明纳米粒子带正电荷，且有较大的静电斥力，在溶液中可稳定存在。采用此气体扩散法制得的碳酸钙纳米材料具有优良的性能，是一种很有潜力的纳米药物载体。
实施例1为没有添加抗肿瘤药物制备的碳酸钙纳米载体，制备过程体现多巴胺在碳酸钙纳米粒子形成过程中的重要作用，可以显著缩短碳酸钙纳米粒子的形成时间。
实施例1是未载药的碳酸钙纳米微粒的制备，目的是证明采用多巴胺介导的生物矿化方法制备碳酸钙纳米微粒子的可行性。
实施例2
在250mL烧杯中加入150mg的二水合氯化钙、2mg盐酸多巴胺，用80mL无水乙醇将其溶解，并加入3μL氨水溶液，搅拌均匀，获得溶液A；
在100mL烧杯中加入3mg姜黄素，用20mL无水乙醇将其溶解，获得溶液B；
在搅拌状态下，将溶液B以60mL/h的速度缓慢滴加至溶液A中，获得溶液C，用扎均匀小孔的铝箔罩住烧杯，并保持溶液C在避光条件下，转速为15rpm持续搅拌2h；
将溶液C与5g碳酸氢铵一起置于真空干燥箱中，在温度为37℃，反应时间为24h的真空条件下反应，获得载抗肿瘤药物的碳酸钙纳米材料粗产品。将粗产品在转速为9000rpm的条件下离心7min，无水乙醇重复洗涤离心5次，室温下干燥后得到抗肿瘤药物-碳酸钙纳米载体。
用马尔文激光粒度仪测量所得抗肿瘤药物-碳酸钙纳米粒子的水合粒径和分散度，结果参见图2中(a)和(b)，抗肿瘤药物-碳酸钙纳米粒子的水合粒径为230.1nm，PDI为0.101；zeta电位为29.9，纳米粒子间静电斥力增大，更加稳定。用扫描电子显微镜观察抗肿瘤药物-碳酸钙纳米粒子的形貌结构，结果参见图4，可以看出，纳米粒子粒径约160nm，Cur与Ca2+的螯合作用对碳酸钙的粒径生长略有抑制。采用紫外分光光度计测量并算得载药量为17.5mg/mg，载药率为70.9％，表明抗肿瘤药物姜黄素可与碳酸钙通过化学键结合，获得载药率高的纳米载药系统。
称量上面制得的24mg的抗肿瘤药物-碳酸钙载体溶于20mL无水乙醇中，加入1mL去离子水与50μL提前配好的EDTA溶液(EDTA溶液按照氨水：水：EDTA＝12mL:28mL:0.6g配制)，超声10min后，缓慢滴加1mL氨水，继续超声10min，随即滴加50μL的正硅酸乙酯与50μL的双-[3-(三乙氧基硅烷)丙基]-二硫化物，25℃下避光搅拌24h，离心并干燥后得到pH/还原双敏感的碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料。
用马尔文激光粒度仪测量所得pH/还原双敏感的碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料纳米粒子的水合粒径、分散度和zeta电位，结果参见图3中(a)和(b)，纳米粒子的水合粒径为254.8nm，PDI为0.134。zeta电位为-34.5mV，表面电位的变化表明二氧化硅成功涂覆到碳酸钙纳米粒子表面；用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察碳酸钙/抗肿瘤药物-SS-二氧化硅纳米粒子的形貌结构，结果参见图5与图6，可以看出，纳米粒子粒径约168nm，由CaCO3/Cur核心和表面包覆的SiO2壳层组成。
图7和图8中(a)、(b)、(c)和(d)为本发明制备的碳酸钙/抗肿瘤药物-SS-二氧化硅溶液以及在不同pH值的磷酸盐缓冲溶液和有无GSH溶液中孵育不同时间后的荧光光谱图。从图7碳酸钙/抗肿瘤药物-SS-二氧化硅溶液所显示的微弱荧光证明本发明制备的碳酸钙-二氧化硅载药纳米药物载体可以很好地将姜黄素包裹在其内，减小在体液循环中的泄露。图8荧光结果显示，碳酸钙/抗肿瘤药物-SS-二氧化硅溶液具有pH敏感性和还原敏感性能，可实现肿瘤部位及时有效的释放药物。
实施例3
1)将150mg二水合氯化钙与2mg盐酸多巴胺溶解于80mL无水乙醇中，并加入3μL氨水溶液，搅拌均匀，获得溶液A；
将5mg抗肿瘤药物溶于20mL无水乙醇中，获得溶液B；抗肿瘤药物为白藜芦醇。
2)在搅拌状态下，将溶液B滴加至溶液A中，避光条件下搅拌2h使抗肿瘤药物与钙离子螯合，获得溶液C；
3)将溶液C与5g碳酸氢铵在30℃下反应6h，得到抗肿瘤药物-碳酸钙纳米载体；
4)按照氨水：水：EDTA＝12mL:28mL:0.6g配制EDTA溶液；
将20mg抗肿瘤药物-碳酸钙载体、15mL无水乙醇、1mL去离子水和50μL EDTA溶液混合后，超声，滴加1mL氨水，超声，滴加50μL正硅酸乙酯与50μL含有可断裂二硫键的硅烷偶联剂的混合物；避光搅拌以产生包裹在碳酸钙表面的二氧化硅，离心，干燥，得到pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料。
含有可断裂二硫键的硅烷偶联剂为双-[3-(三乙氧基硅烷)丙基]-四硫化物。
实施例4
1)将200mg二水合氯化钙与3mg盐酸多巴胺溶解于80mL无水乙醇中，并加入3μL氨水溶液，搅拌均匀，获得溶液A；
将4mg抗肿瘤药物溶于20mL无水乙醇中，获得溶液B；抗肿瘤药物为槲皮素。
2)在搅拌状态下，将溶液B滴加至溶液A中，避光条件下搅拌3h使抗肿瘤药物与钙离子螯合，获得溶液C；
3)将溶液C与5g碳酸氢铵在40℃下反应48h，得到抗肿瘤药物-碳酸钙纳米载体；
4)按照氨水：水：EDTA＝12mL:28mL:0.6g配制EDTA溶液；
将25mg抗肿瘤药物-碳酸钙载体、20mL无水乙醇、5mL去离子水和50μL EDTA溶液混合后，超声，滴加1mL氨水，超声，滴加50μL正硅酸乙酯与50μL双-[3-(三乙氧基硅烷)丙基]-四硫化物的混合物；避光搅拌以产生包裹在碳酸钙表面的二氧化硅，离心，干燥，得到pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料。
实施例5
1)将160mg二水合氯化钙与4mg盐酸多巴胺溶解于80mL无水乙醇中，并加入3μL氨水溶液，搅拌均匀，获得溶液A；
将3mg抗肿瘤药物溶于20mL无水乙醇中，获得溶液B；抗肿瘤药物为阿霉素。
2)在搅拌状态下，将溶液B滴加至溶液A中，避光条件下搅拌4h使抗肿瘤药物与钙离子螯合，获得溶液C；
3)将溶液C与5g碳酸氢铵在32℃下反应20h，得到抗肿瘤药物-碳酸钙纳米载体；
4)按照氨水：水：EDTA＝12mL:28mL:0.6g配制EDTA溶液；
将23mg抗肿瘤药物-碳酸钙载体、25mL无水乙醇、3mL去离子水和50μL EDTA溶液混合后，超声，滴加1mL氨水，超声，滴加30μL正硅酸乙酯与30μL双-[3-(三乙氧基硅烷)丙基]-二硫化物的混合物；避光搅拌以产生包裹在碳酸钙表面的二氧化硅，离心，干燥，得到pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料。
实施例6
1)将180mg二水合氯化钙与5mg盐酸多巴胺溶解于80mL无水乙醇中，并加入3μL氨水溶液，搅拌均匀，获得溶液A；
将3mg抗肿瘤药物溶于20mL无水乙醇中，获得溶液B；抗肿瘤药物为姜黄素。
2)在搅拌状态下，将溶液B滴加至溶液A中，避光条件下搅拌3h使抗肿瘤药物与钙离子螯合，获得溶液C；
3)将溶液C与5g碳酸氢铵在36℃下反应30h，得到抗肿瘤药物-碳酸钙纳米载体；
4)按照氨水：水：EDTA＝12mL:28mL:0.6g配制EDTA溶液；
将30mg抗肿瘤药物-碳酸钙载体、17mL无水乙醇、4mL去离子水和50μL EDTA溶液混合后，超声，滴加1mL氨水，超声，滴加40μL正硅酸乙酯与40μL双-[3-(三乙氧基硅烷)丙基]-四硫化物的混合物；避光搅拌以产生包裹在碳酸钙表面的二氧化硅，离心，干燥，得到pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料。
本发明通过气体扩散法制备了粒径均一、分散性良好的碳酸钙纳米粒子，含有羧基、羟基或二酮基团的抗肿瘤药物与钙离子通过配位螯合作用结合在一起，多巴胺在碱性条件下的聚合加速了碳酸钙纳米粒子的生成。为解决碳酸钙在水中高不稳定的特性，在所得抗肿瘤药物-碳酸钙纳米载体的表明包覆含有二硫键的二氧化硅，制备得到pH/还原双敏感的纳米材料。提高了抗肿瘤药物-碳酸钙纳米药物载体在体内的循环稳定性，到达肿瘤部位时发生pH敏感和还原敏感从而特异性释放，成功解决了碳酸钙纳米给药系统存在肿瘤部位药物释放缓慢和不完全的缺陷实现在肿瘤部位药物及时有效的释放。且具有制备条件温和，原料简单易得，对人体无毒的优点，在乳腺癌、肝癌、膀胱癌、前列腺癌、肠癌等肿瘤治疗方面有非常大的潜在应用价值。

Claims (10)

1.一种pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将二水合氯化钙与盐酸多巴胺溶解于无水乙醇中，并加入氨水溶液，搅拌均匀，获得溶液A；
将抗肿瘤药物溶于无水乙醇中，获得溶液B；
2)，将溶液B滴加至溶液A中，避光条件下搅拌使抗肿瘤药物与钙离子螯合，获得溶液C；
3)将溶液C与碳酸氢铵在30-40℃下反应6-48h，得到抗肿瘤药物-碳酸钙纳米载体；
4)将抗肿瘤药物-碳酸钙载体、无水乙醇、去离子水和EDTA溶液混合后，超声，滴加氨水，超声，滴加正硅酸乙酯与含有可断裂二硫键的硅烷偶联剂的混合物；避光搅拌以产生包裹在碳酸钙表面的二氧化硅，离心，干燥，得到pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料。
2.根据权利要求1所述的一种pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，二水合氯化钙、盐酸多巴胺与氨水的比为150-200mg:2-5mg:3μL，氨水的质量浓度为25％。
3.根据权利要求1所述的一种pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，将二水合氯化钙与盐酸多巴胺溶解于无水乙醇中时，二水合氯化钙与无水乙醇的比为150-200mg：80mL；将抗肿瘤药物溶于无水乙醇中时，抗肿瘤药物与无水乙醇的比为3-5mg：20mL。
4.根据权利要求1所述的一种pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，抗肿瘤药物为含有羧基、羟基或二酮基团的抗肿瘤药物。
5.根据权利要求1所述的一种pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，抗肿瘤药物为姜黄素、阿霉素、槲皮素或白藜芦醇。
6.根据权利要求1所述的一种pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，将溶液C在避光条件下搅拌的时间为2-4h；二水合氯化钙与碳酸氢铵的比为150-200mg：5g。
7.根据权利要求1所述的一种pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，抗肿瘤药物-碳酸钙载体、无水乙醇与去离子水的比为20-30mg:15-25mL:1-5mL；抗肿瘤药物-碳酸钙载体与EDTA溶液的比为20-30mg：50μL，EDTA溶液按照氨水：水：EDTA＝12mL:28mL:0.6g配制。
8.根据权利要求1所述的一种pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料的制备方法，其特征在于，抗肿瘤药物-碳酸钙载体与氨水的比为24mg：1mL，氨水的质量浓度为25％；抗肿瘤药物-碳酸钙载体、正硅酸乙酯与含有可断裂二硫键的硅烷偶联剂的比为20-30mg：25-50μL：25-50μL。
9.根据权利要求1所述的一种pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，含有可断裂二硫键的硅烷偶联剂为双-[3-(三乙氧基硅烷)丙基]-四硫化物或双-[3-(三乙氧基硅烷)丙基]-二硫化物。
10.一种根据权利1-9中任意一项所述方法制得的pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料。
CN202111039225.4A 2021-09-06 2021-09-06 一种pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料及制备方法 Active CN113694214B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111039225.4A CN113694214B (zh) 2021-09-06 2021-09-06 一种pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111039225.4A CN113694214B (zh) 2021-09-06 2021-09-06 一种pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113694214A true CN113694214A (zh) 2021-11-26
CN113694214B CN113694214B (zh) 2023-05-30

Family

ID=78660534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111039225.4A Active CN113694214B (zh) 2021-09-06 2021-09-06 一种pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113694214B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115025109A (zh) * 2022-06-28 2022-09-09 南通大学 包载吉西他滨和Triapine的碳酸钙纳米颗粒
CN115990145A (zh) * 2022-11-30 2023-04-21 张志永 一种pH响应型靶向纳米递送系统及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105967723A (zh) * 2016-05-05 2016-09-28 陕西科技大学 一种二氧化硅多孔材料的制备方法
CN106110329A (zh) * 2016-07-01 2016-11-16 北京科技大学 一种有机‑无机复合型二氧化硅纳米空心球及制备方法
CN108888600A (zh) * 2018-07-27 2018-11-27 西北大学 一种基于碳酸钙配位螯合药物的pH敏感纳米药物及制备方法和应用
CN112574719A (zh) * 2020-12-29 2021-03-30 凯盛石墨碳材料有限公司 一种基于碳酸钙纳米囊泡的相变储能材料的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105967723A (zh) * 2016-05-05 2016-09-28 陕西科技大学 一种二氧化硅多孔材料的制备方法
CN106110329A (zh) * 2016-07-01 2016-11-16 北京科技大学 一种有机‑无机复合型二氧化硅纳米空心球及制备方法
CN108888600A (zh) * 2018-07-27 2018-11-27 西北大学 一种基于碳酸钙配位螯合药物的pH敏感纳米药物及制备方法和应用
CN112574719A (zh) * 2020-12-29 2021-03-30 凯盛石墨碳材料有限公司 一种基于碳酸钙纳米囊泡的相变储能材料的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHA-SHA WANG, ET AL.: "Amorphous calcium carbonate stabilized by a flexible biomimetic polymer inspired by marine mussels", 《CRYSTAL GROWTH DESIGN》 *
YANG ZHAO，ET AL.: "A preloaded amorphous calcium carbonate/doxocubicin@silica nanoreactor for pH-responsive delivery of an anticancer drug", 《ANGEWANDTE CHEMIE INTERNATIONAL EDITION》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115025109A (zh) * 2022-06-28 2022-09-09 南通大学 包载吉西他滨和Triapine的碳酸钙纳米颗粒
CN115990145A (zh) * 2022-11-30 2023-04-21 张志永 一种pH响应型靶向纳米递送系统及其制备方法和应用
CN115990145B (zh) * 2022-11-30 2024-04-26 张志永 一种pH响应型靶向纳米递送系统及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN113694214B (zh) 2023-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113694214B (zh) 一种pH/还原双敏感碳酸钙-二氧化硅载药纳米材料及制备方法
Azhar et al. A study on sustained release formulations for oral delivery of 5-fluorouracil based on alginate–chitosan/montmorillonite nanocomposite systems
Chittasupho et al. Pectin nanoparticle enhances cytotoxicity of methotrexate against hepG2 cells
CN102786061B (zh) 一种中空介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法
CN108888600B (zh) 一种基于碳酸钙配位螯合药物的pH敏感纳米药物及制备方法和应用
Dong et al. Using porous CaCO3/hyaluronic acid nanocages to accommodate hydrophobic photosensitizer in aqueous media for photodynamic therapy
CN113577276B (zh) 一种离子掺杂聚多巴胺包覆过氧化钙复合纳米粒子及其制备方法与应用
Hao et al. Tumor acidity-activatable manganese phosphate nanoplatform for amplification of photodynamic cancer therapy and magnetic resonance imaging
Marin et al. Encapsulation of manganese dioxide nanoparticles into layer-by-layer polymer capsules for the fabrication of antioxidant microreactors
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
Türk et al. A novel multifunctional NCQDs-based injectable self-crosslinking and in situ forming hydrogel as an innovative stimuli responsive smart drug delivery system for cancer therapy
Dhinasekaran et al. Chitosan mediated 5-Fluorouracil functionalized silica nanoparticle from rice husk for anticancer activity
CN108541866A (zh) 一种肉桂醛-海藻酸钠-壳聚糖纳米粒及其制备方法
Cao et al. Gold nanorods/polydopamine-capped hollow hydroxyapatite microcapsules as remotely controllable multifunctional drug delivery platform
Nayak et al. Gellan gum-based nanomaterials in drug delivery applications
CN103768598B (zh) 一种可植入的富勒烯聚乳酸自团聚载药缓释微球的制备方法及应用
Wu et al. Polysaccharide-based tumor microenvironment-responsive drug delivery systems for cancer therapy
CN104491867A (zh) 一种壳聚糖包裹载药蒙脱石的新型给药系统的制备方法
Fu et al. Recent advances in the synthesis and applications of pH-responsive CaCO3
KR20060118439A (ko) 다가 금속 무기염 피복 레티노인산 나노입자의 입경의조정방법 및 당해 조정방법에 의해 얻어진 나노입자
Kariminia et al. Fluorescent folic acid-chitosan/carbon dot for pH-responsive drug delivery and bioimaging
Xu et al. Green-step fabrication of gliadin/sodium caseinate nanogels for methotrexate release, cytotoxicity and cell phagocytosis
CN109846857A (zh) 一种活性天然超分子光敏剂的制备方法及其应用
Yang et al. Synergistic treatment of doxorubicin-resistant breast cancer by the combination of chemotherapy and photodynamic therapy
Bera et al. Etherified pullulan-polyethylenimine based nanoscaffolds improved chemosensitivity of erlotinib on hypoxic cancer cells.

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant