CN114177159A - 一种pH和光热双响应的载药纳米粒子、可注射胶原水凝胶系统及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种pH和光热双响应的载药纳米粒子、可注射胶原水凝胶系统及其制备方法和应用，所述pH和光热双响应的载药纳米粒子包括负载药物紫杉醇的ZIF‑8金属框架、包封于所述ZIF‑8金属框架表面的热响应相变材料、以及包封于所述热响应相变材料表面的多酚化合物。本发明所涉及的载药纳米粒子以ZIF‑8为载体材料负载药物紫杉醇，实现高载药量和脊髓损伤炎症部位pH响应性药物释放，热响应相变材料赋予其光热响应的功能，多酚化合物改善了载药纳米粒子的生物相容性，其在近红外区也有良好的光吸收效果，也具有很好的光热响应性，由于酚羟基活性基团的存在，多酚可与胶原之间产生物理或化学的稳定作用，赋予纳米粒子与胶原蛋白结合并促进其交联的能力。

Description

一种pH和光热双响应的载药纳米粒子、可注射胶原水凝胶系 统及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于纳米药物递送系统技术领域，涉及一种载药纳米粒子、可注射胶原水凝胶系统及其制备方法和应用，具体涉及一种pH和光热双响应的载药纳米粒子、可注射胶原水凝胶系统及其制备方法和应用。
背景技术
在过去的十年，脊髓损伤修复的发病率逐年上升，治疗脊髓损伤修复的关键有三个要素，分别是支架，细胞和药物/因子。紫杉醇PTX作为一种常见的抗癌药物，脊髓背侧损伤后，紫杉醇可以显著减少损伤部位的瘢痕形成和脊髓挫伤损伤模型中的细胞外基质ECM的分泌和沉积。合适的紫杉醇浓度可以有效促进轴突伸长和促进神经干细胞分化。除此以外，通过载体运输PTX，可以解决紫杉醇目前存在的快速释放动力学问题。
例如CN110279672A公开了一种双载药红细胞载体及其制备方法与应用。所述双载药红细胞载体包括红细胞、包载于红细胞内的第一药物分子和偶联在红细胞表面的第二药物分子。所述第一药物分子可以是紫杉醇等，第二药物分子可以是西妥昔单抗等。本发明的双载药红细胞载体利用红细胞同时负载第一药物分子和第二药物分子两种治疗性分子，一方面通过载体红细胞的包载，降低药物带来的耐药风险和毒副作用，增加给药的安全性，另一方面还通过两种不同功能的药物担载，可针对不同问题发挥更好的治疗效果。
例如CN113577108A公开了一种多功能胶原支架、其制备方法与应用。所述多功能胶原支架包括包载药物分子的神经干细胞来源的外泌体和胶原支架，所述神经干细胞来源的外泌体与胶原支架之间通过短肽连接。本发明发现了神经干细胞来源的外泌体在体内外均具有促进神经干细胞增殖的作用，且在脊髓损伤发生还能够抑制炎症细胞的浸润，且能够直接的促进损伤区域神经干细胞的增加并且为神经干细胞的存活和生长创造了有利的条件。此外，将外泌体通过极温和的方式包载小分子疏水性的药物紫杉醇，并和胶原支架进行结合，能够更好的发挥促进神经干细胞向神经元分化的功能，另一方面外泌体的使用能够有效的促进损伤区域神经干细胞的增加，并创造有利于细胞生长的微环境。
目前用于PTX体内释放的载体主要包括红细胞、外泌体、介孔硅等，如何通过药物载体的构建，提高PTX在体内特定时间，在特定损伤部位精准释放是广受关注的科学问题。
金属有机框架是一类具有丰富比表面积和孔隙率的新兴材料，由于其具有大比表面积和高孔隙率的特点，被广泛用于气体储存以及药物载体领域。传统金属有机框架用于载药领域依旧存在不足，如：(1)MOFs材料的毒性评价仍具有争议，往往需要进行化学修饰或与其他安全性较高的材料复合来降低其毒性；(2)药物释放动力学问题和功能性不足，对于用于脊髓损伤的药物载体而言，除了较高的装载能力，体内长时效保留以外，还需要具有特定时间可控释放的能力。
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载药纳米粒子、可注射胶原水凝胶系统及其制备方法和应用，具体提供一种pH和光热双响应的载药纳米粒子、可注射胶原水凝胶系统及其制备方法和应用。该载药纳米粒子既具有良好的生物相容性，又具有酸性pH和光热双重响应性，可以实现药物在体内的长时效保留和可控释放，可作为治疗脊髓损伤修复的药物；或者进一步地制成双响应的可注射型载药胶原水凝胶，为促进脊髓损伤修复或治疗脊髓损伤提供新策略。
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pH和光热双响应的载药纳米粒子，所述pH和光热双响应的载药纳米粒子包括负载药物紫杉醇的ZIF-8金属框架、包封于所述ZIF-8金属框架表面的热响应相变材料、以及包封于所述热响应相变材料表面的多酚化合物。
本发明所涉及的载药纳米粒子以ZIF-8为载体材料负载药物紫杉醇，其中ZIF-8是由配体2-甲基咪唑和锌基化合物自组装形成的配位化合物，在中性条件下稳定，但是可以在脊髓损伤pH值较低的炎症微环境下降解，实现高载药量和脊髓损伤炎症部位pH响应性药物释放。进一步地，利用热响应相变材料PCMs对其进行修饰，赋予其光热响应的功能，PCMs是一类能够随着温度变化发生可逆固-液转变的材料；利用多酚化合物对其进行修饰，一方面改善了载药纳米粒子的生物相容性，一方面具有清除自由基的功效，另一方面其在近红外区也有良好的光吸收效果，也具有很好的光热响应性，再一方面由于酚羟基活性基团的存在，多酚可与胶原之间产生物理或化学的稳定作用，赋予纳米粒子与胶原蛋白结合并促进其交联的能力。该载药纳米粒子既具有良好的生物相容性，又具有酸性pH和光热双重响应性，可以实现药物在体内的长时效保留和可控释放，可作为治疗脊髓损伤修复的药物。
优选地，所述热响应相变材料的熔点为37.2-42.2℃，例如37.2℃、37.5℃、38℃、38.5℃、39℃、39.5℃、42.2℃等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
选择熔点为37.2-42.2℃的热响应相变材料是因为处于该温度范围内培养的神经干细胞的增殖分化效应不受热效应影响。
优选地，所述热响应相变材料包括正十四醇、十二酸十二酯、石蜡、聚乙二醇或硬脂酸中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述多酚化合物包括单宁酸、多巴胺、白藜芦醇或邻苯三酚中的任意一种或至少两种的组合。
上述热响应相变材料以吸附作用(分子间相互作用力和氢键作用)包封于负载药物紫杉醇的ZIF-8载体表面；上述多酚化合物以螯合作用和粘附作用包封于热响应相变材料表面；药物紫杉醇以物理吸附作用负载于ZIF-8载体中。
优选地，在所述pH和光热双响应的载药纳米粒子中，热响应相变材料与负载药物紫杉醇的ZIF-8金属框架的质量比为1:2-2:1，例如1:2、2:3、3:4、1:1、4:3、3:2、2:1等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
所述热响应相变材料与负载药物紫杉醇的ZIF-8金属框架的质量比满足上述配比关系时，具有更好的稳定性和双响应性，若热响应相变材料的包封量过多会出现热响应相变材料被负载药物紫杉醇的ZIF-8金属框架反包覆或热响应相变材料自身包覆的现象；若包封量过少会出现热响应相变无法完全包覆负载药物紫杉醇的ZIF-8金属框架的现象。
优选地，在所述pH和光热双响应的载药纳米粒子中，所述多酚化合物与热响应相变材料的质量比为(2-4):1，例如2:1、3:1、4:1等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
所述多酚化合物与热响应相变材料的质量比满足上述配比关系时，具有更好的光热响应效应，且赋予了纳米颗粒与胶原有更好的结合作用，若多酚化合物的包封量过多会多酚化合物与Fe自身络合现象；若包封量过少会出现多酚化合物无法完全包覆热响应相变材料的现象。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的pH和光热双响应的载药纳米粒子的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将ZIF-8与紫杉醇混合分散于有机溶剂中，孵育，离心，得到载药ZIF-8；
(2)将载药ZIF-8与热响应相变材料混合分散于乙醇水溶液中，孵育，离心，得到包封热响应相变材料的载药ZIF-8；
(3)将包封热响应相变材料的载药ZIF-8与多酚化合物混合分散于纯水中，孵育，离心，得到包封热响应相变材料和多酚化合物的载药ZIF-8，即所述pH和光热双响应的载药纳米粒子。
优选地，步骤(1)所述有机溶剂包括DMSO、四氯化碳、甘油、油脂或脂肪中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(1)所述孵育的温度为15-40℃，例如15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃等；时间为18-30h，例如18h、20h、24h、26h、28h、30h等，上述数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
优选地，步骤(1)所述离心是以10000-15000rpm(例如10000rpm、11000rpm、12000rpm、13000rpm、14000rpm、15000rpm等)离心10-20min(例如10min、12min、15min、18min、20min等)；上述数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
优选地，步骤(2)所述乙醇水溶液的体积分数为20-80％，例如20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
优选地，步骤(2)所述孵育的温度为15-40℃，例如15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃等；时间为2-5min，例如2min、3min、4min、5min等，上述数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
优选地，步骤(2)所述离心是以6000-12000rpm(6000rpm、7000rpm、8000rpm、9000rpm、10000rpm、11000rpm、12000rpm等)离心2-10min(例如2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min、10min等)；上述数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
优选地，步骤(3)所述纯水中含有氯化铁。
优选地，步骤(3)所述孵育在避光条件下进行，温度为15-40℃，例如15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃等；时间为18-30h，例如18h、20h、24h、26h、28h、30h等，上述数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
优选地，步骤(3)所述离心是以6000-12000rpm(6000rpm、7000rpm、8000rpm、9000rpm、10000rpm、11000rpm、12000rpm等)离心2-10min(例如2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min、10min等)；上述数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
第三方面，本发明提供一种pH和光热双响应的可注射胶原水凝胶系统，所述pH和光热双响应的可注射胶原水凝胶系统由第一方面所述的pH和光热双响应的载药纳米粒子和胶原蛋白制备得到。
本发明利用载药纳米粒子表面多酚化合物的多酚基团与胶原分子链之间的氢键作用，以及带负电的ZIF-8与带正电胶原的静电作用，实现纳米粒子与胶原支架之间的连接，胶原的引入进一步增强了体系的生物相容性，还形成了可注射型水凝胶系统，具有剪切变稀现象和快的自愈合性，同时具有pH和光热双响应性，用于脊髓损伤修复具有优异的效果。
第四方面，本发明提供一种如第三方面所述的pH和光热双响应的可注射胶原水凝胶系统的制备方法，所述制备方法包括：
将pH和光热双响应的载药纳米粒子和胶原蛋白混合分散于纯水中，进行交联反应，超声除气泡，得到所述pH和光热双响应的可注射胶原水凝胶系统。
本发明创造性地发现所述pH和光热双响应的载药纳米粒子可以作为交联剂，因此无需添加额外的交联剂即可促进胶原的交联，可以促进体系机械性能的增加，通过改变纳米粒子的含量来调节流变性能，促进可注射水凝胶的成型，以满足药物递送和控制释放的需要。
优选地，所述pH和光热双响应的载药纳米粒子与胶原蛋白的质量比为1:20-1:100，例如1:20、1:30、1:40、1:50、1:60、1:70、1:80、1:90、1:100等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
所述载药纳米粒子与胶原蛋白的质量比在满足上述特定的质量配比时具有更好的相互结合作用以及光热效应，若胶原蛋白的添加量过多则会难以成胶且光热效应较弱，若胶原蛋白的添加量过少则会出现胶原蛋白析出的现象。
优选地，所述分散在超声条件下进行。
优选地，所述交联反应的温度为15-40℃，例如15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃等；时间为1-5min，例如1min、2min、3min、4min、5min等，上述数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
第五方面，本发明提供一种如第一方面所述的pH和光热双响应的载药纳米粒子或如第三方面所述的pH和光热双响应的可注射胶原水凝胶系统在制备治疗脊髓损伤的药物中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明所涉及的载药纳米粒子以ZIF-8为载体材料负载药物紫杉醇，其中ZIF-8是由配体2-甲基咪唑和锌基化合物自组装形成的配位化合物，在中性条件下稳定，但是可以在脊髓损伤pH值较低的炎症微环境下降解，实现高载药量和脊髓损伤炎症部位pH响应性药物释放。进一步地，利用热响应相变材料PCMs对其进行修饰，赋予其光热响应的功能，PCMs是一类能够随着温度变化发生可逆固-液转变的材料；利用多酚化合物对其进行修饰，一方面改善了载药纳米粒子的生物相容性，一方面具有清除自由基的功效，另一方面其在近红外区也有良好的光吸收效果，也具有很好的光热响应性，再一方面由于酚羟基活性基团的存在，多酚可与胶原之间产生物理或化学的稳定作用，赋予纳米粒子与胶原蛋白结合并促进其交联的能力。该载药纳米粒子既具有良好的生物相容性，又具有酸性pH和光热双重响应性，可以实现药物在体内的长时效保留和可控释放，可作为治疗脊髓损伤修复的药物。
进一步地，本发明利用载药纳米粒子表面多酚化合物的多酚基团与胶原分子链之间的氢键作用，以及带负电的ZIF-8与带正电胶原的静电作用，实现纳米粒子与胶原支架之间的连接，胶原的引入进一步增强了体系的生物相容性，还形成了可注射型水凝胶系统，具有剪切变稀现象和快的自愈合性，同时具有pH和光热双响应性，用于脊髓损伤修复具有优异的效果。
附图说明
图1是ZIF-8、PCM@ZIF-8/PTX、TA-PCM@ZIF-8/PTX的SEM表征图(其中a为ZIF-8样品、b为PCM@ZIF-8/PTX样品、c为TA-PCM@ZIF-8/PTX样品，标尺均为1μm)；
图2是ZIF-8、TA-PCM@ZIF-8/PTX的TEM表征图(其中a-b为ZIF-8样品(标尺分别为100nm和20nm)、c-d为TA-PCM@ZIF-8/PTX样品(标尺分别为100nm和20nm)；
图3是ZIF-8、ZIF-8/PTX、PCM@ZIF-8/PTX、TA-PCM@ZIF-8/PTX的红外光谱表征图；
图4是ZIF-8、ZIF-8/PTX、PCM@ZIF-8/PTX、TA-PCM@ZIF-8/PTX的XRD表征图；
图5是pH和光热双响应的可注射胶原水凝胶系统的外观图(其中a为单纯的Ⅰ型胶原蛋白外观图，b为制得的可注射胶原水凝胶示意图)；
图6是pH和光热双响应的可注射胶原水凝胶系统的SEM表征图(标尺为100μm)；
图7是pH和光热双响应的可注射胶原水凝胶系统的SEM表征图(标尺为3μm)；
图8是pH和光热双响应的可注射胶原水凝胶系统的流变性质检测结果图；
图9是pH和光热双响应的可注射胶原水凝胶系统的自愈合性质评价结果图；
图10是pH和光热双响应的可注射胶原水凝胶系统的剪切变稀性评价结果图；
图11是pH和光热双响应的可注射胶原水凝胶系统在大鼠体内的红外成像仪检测结果图；
图12是pH和光热双响应的可注射胶原水凝胶系统的药物释放曲线；
图13是各组样品体内评价脊髓损伤修复效果的BBB评分结果图。
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。
下述涉及的ZIF-8购自于先丰纳米，型号为XFF27；药物紫杉醇来源于Selleckchem；大鼠为SD型号大鼠，体重160-300g，购自于上海斯莱克实验动物有限责任公司。
制备例1
本制备例制备一种负载药物紫杉醇(PTX)的ZIF-8，具体方法如下：
将ZIF-8溶于DMSO中，超声分散，与PTX溶液共混，ZIF-8终浓度为5mg/mL，PTX终浓度为500μg/mL，在25℃下孵育24h。将产物以12000rpm离心15min，沉淀用PBS洗涤3次，获得了载药ZIF-8记为ZIF-8/PTX。
制备例2
本制备例制备一种表面包覆有热响应相变材料的负载药物紫杉醇(PTX)的ZIF-8，具体方法如下：
将合成的ZIF-8/PTX分散在乙醇水溶液中(乙醇体积分数为50％)，然后将正十四醇溶液与其混合，ZIF-8/PTX终浓度为5mg/mL，正十四醇终浓度为5mg/mL，在25℃下搅拌3min。将产物以12000rpm离心5min，沉淀用PBS洗涤3次，获得了表面包覆有热响应相变材料的负载药物紫杉醇(PTX)的ZIF-8记为PCM@ZIF-8/PTX。
制备例3
本制备例制备一种表面包覆有热响应相变材料和多酚化合物的负载药物紫杉醇(PTX)的ZIF-8即本发明所涉及的pH和光热双响应的载药纳米粒子，具体方法如下：
将合成的PCM@ZIF-8/PTX和单宁酸混合分散于纯水中，混合溶液中单宁酸终浓度为40mg/mL，FeCl3终浓度为10mg/mL，PCM@ZIF-8/PTX终浓度为5mg/mL，在25℃下搅拌24h。将产物以12000rpm离心5min，沉淀用PBS洗涤3次，获得了表面包覆有热响应相变材料和多酚化合物的负载药物紫杉醇(PTX)的ZIF-8记为TA-PCM@ZIF-8/PTX。
测试例1
对ZIF-8、PCM@ZIF-8/PTX、TA-PCM@ZIF-8/PTX进行S-4800扫描电子显微镜(SEM)表征，如图1所示(其中a为ZIF-8样品、b为PCM@ZIF-8/PTX样品、c为TA-PCM@ZIF-8/PTX样品，标尺均为1μm)，由图可知：ZIF-8呈六面体状，PCM@ZIF-8/PTX表面为光滑的球状，TA-PCM@ZIF-8/PTX则为表面含有孔洞的球状。测量单分散的ZIF-8的粒径为40-70nm，PCM@ZIF-8/PTX的粒径为200-500nm，TA-PCM@ZIF-8/PTX的粒径为400-900nm。
测试例2
对ZIF-8、TA-PCM@ZIF-8/PTX进行F20透射电子显微镜(TEM)表征，如图2所示(其中a-b为ZIF-8样品(标尺分别为100nm和20nm)、c-d为TA-PCM@ZIF-8/PTX样品(标尺分别为100nm和20nm)，由图可知：ZIF-8金属有机框架表面成功包覆了光热响应层。
测试例3
对ZIF-8、ZIF-8/PTX、PCM@ZIF-8/PTX、TA-PCM@ZIF-8/PTX四种样品进行红外光谱表征，如图3所示，由图可知：相对于ZIF-8吸收峰，ZIF/PTX组出现酮羰基C＝0在1733.8cm-1和1714.4cm-1波数处的两个裂分峰，酰胺基在1646.4cm-1波数处的羰基峰，以及在3300-3500cm－1波数处羟基O-H的伸缩振动吸收峰，证明了紫杉醇的存在；PCM@ZIF-8/PTX组中3327.8cm-1、2920.1cm-1和2850.2cm-1处的谱带为十四醇中O-H伸缩振动吸收峰和饱和C-H伸缩振动吸收峰，在1062.7cm-1处的中等强度的吸收峰为十四醇中伯醇C-OH伸缩振动吸收峰，证明了PCM的成功接枝；TA-PCM@ZIF-8/PTX组3100cm-1-3000cm-1是芳环上C-H伸缩振动，1600cm-1-1450cm-1是芳环的C＝C骨架振动,880cm-1-680cm-1是C-H面弯曲振动，证明了苯环的存在，可证明TA成功包覆在PCM@ZIF-8/PTX表面。
测试例4
对ZIF-8、ZIF-8/PTX、PCM@ZIF-8/PTX、TA-PCM@ZIF-8/PTX四种样品进行XRD表征，如图4所示，由图可知：XRD图谱可证明ZIF-8的成功合成，ZIF-8/PTX、PCM@ZIF-8/PTX、TA-PCM@ZIF-8/PTX组与ZIF-8组没有明显差异。
制备例4
本制备例制备一种pH和光热双响应的可注射胶原水凝胶系统，具体方法如下：
将合成的TA-PCM@ZIF-8/PTX溶于1mL纯水中(2mg/mL)，超声分散，在25℃下与5mLⅠ型胶原蛋白溶液(2mg/mL)混合，在25℃下搅拌3min进行交联，超声2min去除气泡，得到所述pH和光热双响应的可注射胶原水凝胶系统记为Col-TA-PCM@ZIF-8/PTX，如图5所示(其中a为单纯的Ⅰ型胶原蛋白外观图，b为制得的可注射胶原水凝胶示意图)：水凝胶的颜色从白色变为淡黄色，表明胶原成功成胶。
对制得的Col-TA-PCM@ZIF-8/PTX样品进行S-4800扫描电子显微镜(SEM)表征，如图6(标尺为100μm)和图7(标尺为3μm)所示，由图6可知，水凝胶呈现纳米片层状，交织形成网状结构；由图7可知，TA-PCM@ZIF-8/PTX纳米颗粒在胶原中广泛分布，类似于生物系统中的生物矿化，可归因于纳米颗粒生长过程的动力学控制。
测试例5
对制得的Col-TA-PCM@ZIF-8/PTX样品进行流变性质检测，具体操作方法为：制备TA-PCM@ZIF-8/PTX与Col质量比分别为1:120、1:60、1:30的三组Col-TA-PCM@ZIF-8/PTX水凝胶样品，利用流变仪进行测试其储存模量(G’)和损耗模量(G”)。
结果如图8所示，由图可知：当提高水凝胶中TA-PCM@ZIF-8/PTX的浓度，基于胶原的水凝胶的G’与G”均上升，验证其可作为交联剂，促进胶原的交联。
测试例6
对制得的Col-TA-PCM@ZIF-8/PTX样品进行自愈合性质评价，具体操作方法为：为了诱导Col-TA-PCM@ZIF-8/PTX的应变诱导的损伤和自愈合性质，在相同频率(1rad S-1)在500％和1％之间连续改变应变。施加高幅度应变(500％)以破坏水凝胶网络结构。在此之后，施加低幅度应变(1％)以检查水凝胶结构的回收率。
结果如图9所示，由图可知：Col-TA-PCM@ZIF-8/PTX完成了三个断裂和重整循环，证明其破碎结构快速恢复并显示出正常的水凝胶状行为(储存模量(G’)和损耗模量(G”))。
测试例7
对制得的Col-TA-PCM@ZIF-8/PTX样品进行剪切变稀性评价，具体操作方法为：对Col-TA-PCM@ZIF-8/PTX施加剪切力，大小从0至200Pa逐渐增大。
结果如图10所示，由图可知：随着剪切力的增大，Col-TA-PCM@ZIF-8/PTX的剪切粘度逐渐下降，证明其具有剪切变稀的性质。
测试例8
对制得的Col-TA-PCM@ZIF-8/PTX样品进行光热响应性质评价，具体操作方法为：将移植了Col-TA-PCM@ZIF-8/PTX的脊髓损伤大鼠用808nm红外光进行照射，利用红外成像仪检测其温度。
结果如图11所示，由图可知：在130s内，损伤部位在红外光照射条件下升温至中心平均温度42.7℃(如图中左上角标识所示)，在体内证明了Col-TA-PCM@ZIF-8/PTX的光热效应。
测试例9
对制得的Col-TA-PCM@ZIF-8/PTX样品进行pH响应性质评价，具体操作方法为：在不同的pH下进行了药物释放实验。进行两种不同的pH(pH＝7.4，6.0)药物释放实验，每组三个平行样品。将相同量的材料加入到透析袋中，置于50mL含0.5％吐温80的PBS溶液的烧杯中透析。在相同的间隔之后，通过移液器收集1mL溶液，收集后补充1mL溶液至烧杯中，通过HPLC分析释放的PTX。
结果如图12所示，由图可知：pH＝6.0时，药物释放量为56.5％，相比于pH＝7.4时的48.6％高7.9。结果表明，该材料具有良好的pH响应性。
测试例10
对制得的Col-TA-PCM@ZIF-8/PTX样品进行脊髓损伤修复效果评价，具体操作方法为：
(1)以T10节段为损伤中心，构建大鼠脊髓T10段全横断损伤模型，具体操作为：
(1.1)对大鼠称重，1％戊巴比妥钠注射液，按每100g体重0.4mL进行腹腔注射；
(1.2)大鼠麻醉后，背部备皮，消毒皮肤；
(1.3)确定T9-T12位置，SD大鼠腰段棘突突出，且胸段棘突后倾，腰段棘突前倾，根据这个标志准确定位。在T9-T12正上方切口，做一2-3cm皮肤切口，分离肌肉和筋膜，暴露T9-T12棘突和椎板；
(1.4)用组织剪和蚊式钳将T9-T10棘突左侧的肌肉和韧带剥离彻底暴露T9-T10的棘突和横突，确定T9-T10间隙；
(1.5)用组织剪剪去两端，用明胶海绵止血并带出剪短部分脊髓；
(1.6)术毕缝合肌肉及皮肤。大鼠清醒后于干燥，安静，自然光条件下普通饲料喂养，并定期用碘伏清洁消毒。
(2)试验分组，试验共分为5组，每组大鼠10只，分别为单纯胶原组(记为Col)、不载药的胶原水凝胶组(记为Col-TA-PCM@ZIF-8，制备方法与制备例4的区别仅在于将载药ZIF-8替换为非载药ZIF-8)、不载药的胶原水凝胶+NIR组(记为Col-TA-PCM@ZIF-8+NIR)、制备例4制得的胶原水凝胶组(记为Col-TA-PCM@ZIF-8/PTX)、制备例4制得的胶原水凝胶+NIR组(记为Col-TA-PCM@ZIF-8/PTX+NIR)。
(3)将各组样品1mL移植到损伤部位，移植方法为针头注射，其中Col-TA-PCM@ZIF-8+NIR和TA-PCM@ZIF-8/PTX+NIR组在移植72h后给予红外照射(红外参数为1W/cm2，时间为5min)，对不同组大鼠每周的运动恢复情况进行记录并进行BBB评分，结果如图13所示，由图可知：BBB评分表明，Col-TA-PCM@ZIF-8/PTX组大鼠运动功能恢复比Col对照组、Col-TA-PCM@ZIF-8、Col-TA-PCM@ZIF-8+NIR以及Col-TA-PCM@ZIF-8+NIR组恢复较好，在损伤第八周时，对照组仍拖曳后爬行，而前三组材料呈现较差的恢复，Col-ZPPT@PTX+NIR组出现大鼠间或爪掌面承重支撑或爪背面承重移动的现象。证明了Col-TA-PCM@ZIF-8/PTX水凝胶材料在光热响应条件下，能够很好的促进大鼠脊髓损伤修复。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的一种pH和光热双响应的载药纳米粒子、可注射胶原水凝胶系统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，对本发明产品各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。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种pH和光热双响应的载药纳米粒子，其特征在于，所述pH和光热双响应的载药纳米粒子包括负载药物紫杉醇的ZIF-8金属框架、包封于所述ZIF-8金属框架表面的热响应相变材料、以及包封于所述热响应相变材料表面的多酚化合物。
2.如权利要求1所述的pH和光热双响应的载药纳米粒子，其特征在于，所述热响应相变材料的熔点为37.2-42.2℃；
优选地，所述热响应相变材料包括正十四醇、十二酸十二酯、石蜡、聚乙二醇或硬脂酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述多酚化合物包括单宁酸、多巴胺、白藜芦醇或邻苯三酚中的任意一种或至少两种的组合。
3.如权利要求1或2所述的pH和光热双响应的载药纳米粒子，其特征在于，在所述pH和光热双响应的载药纳米粒子中，热响应相变材料与负载药物紫杉醇的ZIF-8金属框架的质量比为1:2-2:1；
优选地，在所述pH和光热双响应的载药纳米粒子中，所述多酚化合物与热响应相变材料的质量比为(2-4):1。
4.如权利要求1-3中任一项所述的pH和光热双响应的载药纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)将ZIF-8与紫杉醇混合分散于有机溶剂中，孵育，离心，得到载药ZIF-8；
(2)将载药ZIF-8与热响应相变材料混合分散于乙醇水溶液中，孵育，离心，得到包封热响应相变材料的载药ZIF-8；
(3)将包封热响应相变材料的载药ZIF-8与多酚化合物混合分散于纯水中，孵育，离心，得到包封热响应相变材料和多酚化合物的载药ZIF-8，即所述pH和光热双响应的载药纳米粒子。
5.如权利要求4所述的pH和光热双响应的载药纳米粒子的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述有机溶剂包括DMSO、四氯化碳、甘油、油脂或脂肪中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)所述孵育的温度为15-40℃，时间为18-30h；
优选地，步骤(1)所述离心是以10000-15000rpm离心10-20min。
6.如权利要求4所述的pH和光热双响应的载药纳米粒子的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述乙醇水溶液的体积分数为20-80％；
优选地，步骤(2)所述孵育的温度为15-40℃，时间为2-5min；
优选地，步骤(2)所述离心是以6000-12000rpm离心2-10min；
优选地，步骤(3)所述纯水中含有氯化铁；
优选地，步骤(3)所述孵育在避光条件下进行，温度为15-40℃，时间为18-30h；
优选地，步骤(3)所述离心是以6000-12000rpm离心2-10min。
7.一种pH和光热双响应的可注射胶原水凝胶系统，其特征在于，所述pH和光热双响应的可注射胶原水凝胶系统由权利要求1-3中任一项所述的pH和光热双响应的载药纳米粒子和胶原蛋白制备得到。
8.如权利要求7所述的pH和光热双响应的可注射胶原水凝胶系统的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将pH和光热双响应的载药纳米粒子和胶原蛋白混合分散于纯水中，进行交联反应，超声除气泡，得到所述pH和光热双响应的可注射胶原水凝胶系统。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述pH和光热双响应的载药纳米粒子与胶原蛋白的质量比为1:20-1:100；
优选地，所述分散在超声条件下进行；
优选地，所述交联反应的温度为15-40℃，时间为1-5min。
10.如权利要求1-3中任一项所述的pH和光热双响应的载药纳米粒子或如权利要求7所述的pH和光热双响应的可注射胶原水凝胶系统在制备治疗脊髓损伤的药物中的应用。
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