CN114831966B - 一种无毒副作用的光热转换纳米复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种无毒副作用的光热转换纳米复合材料及其制备方法和应用,涉及生物医药领域。该光热转换纳米复合材料包括:聚多巴胺纳米粒子3‑13%(w/v)、抗癌药物2‑5%(w/w)、左旋聚乳酸和聚己内脂;左旋聚乳酸与聚己内脂的质量比为1:3‑4:1。先将左旋聚乳酸和聚己内脂混合制备成可降解聚合物胶体,再将三维光热纳米粒子聚多巴胺和抗癌药物嵌入此可降解聚合物胶体中,采用高压静电纺丝法制备成纳米纤维膜,经处理去除毒性有机溶剂后得到光热转换纳米复合材料,该光热转换纳米复合材料无毒副作用、光热疗效显著、生物相容性好、纳米粒子分布均匀、韧性好,能对肿瘤组织产生显著的热效应,能够有效杀死癌细胞。
Description
技术领域
本发明涉及生物医药技术领域,具体涉及一种无毒副作用的光热转换纳米复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
肿瘤是一种复杂且在世界范围内致死率极高的疾病,手术、放疗、化疗、介入治疗等治疗方法是处于早期阶段实体瘤患者的主要治疗措施,但肿瘤复发的情况仍然不可避免,主要有以下几种原因:(1)对于及其微小的残余肿瘤或转移性肿瘤无效,(2)术后切缘阳性,(3)对于伤口并发症和愈合不良的发生率增加,(4)对人体正常生理机能有较严重的损伤。与放疗和化疗药物相比,光热疗法对正常细胞的损伤很小,更容易杀死肿瘤细胞,是癌症术后非常有效的治疗方法。而纳米材料与常规材料相比,具有较强的近红外吸收能力和较高的光热转化效率,是一种优良的癌症消融剂。目前,普遍使用的光热疗法是通过口服或局部注射纳米药物来提高治疗效果。但是,口服纳米药物很容易使纳米颗粒在肝脏和脾脏等代谢器官中积聚,而局部注射纳米药物虽然可以避免纳米颗粒的无效性和非靶向沉积,但也存在纳米颗粒易扩散到周围组织的问题。
通过静电纺丝技术制备的纳米纤维在电子学、组织工程、能量存储、传感器等领域有着广泛的应用。当选择以生物相容性或生物可降解性高聚物为底物时,采用静电纺丝技术制备的纳米纤维就成为了一种有效的局部给药制剂,与其他剂型相比,电纺纤维具有提高局部给药剂量、减少对正常细胞的损伤以及在病灶部位控制药物释放等优越的性能,在肿瘤细胞消除和组织功能修复方面有着突出的重要应用价值。Cheng(Cheng M,Wang H,Zhang Z,Li N,Fang X,Xu S.,Gold nanorodembedded electrospun fibrous membraneas a photothermal therapy platform[J].ACS Appl.Mater.Interfaces 2014Jan.,6(3):1569–1575.)等合成了PEG修饰的金纳米棒负载纳米纤维膜,该膜在850nm波长下可以杀死癌细胞并有效抑制癌细胞的增殖。Mauro(Mauro N,Scialabba C,Pitarresi G,Giammona G.,Enhanced adhesion and in situ photothermal ablation of cancercells in surface-functionalized electrospun microfiber scaffold with grapheneoxide[J].Int.J.Pharm.,2017Jun;526(1-2):167-177.)等设计了一种可植入的聚己内酯/氧化石墨烯的电纺微纤维支架,该纤维支架有助于选择性粘附癌细胞经过光热处理后能够大量地烧蚀癌细胞。Wang(Wang X,Lv F,Li T,HanY,Yi Z,Liu M,Chang J,WuC.Electrospun micropatterned nanocomposites incorporated with Cu2snanoflowers for skin tumor therapy and wound healing[J].ACS Nano.2017vol,11(11):11337-11349.)等研究发现可将Cu2S纳米花均匀包埋在电纺纤维膜中,用于术后皮肤癌的治疗和皮肤组织的重建。上述所公开的光热材料中均含有在体内无法全部降解的无机或有机物质,这些物质会对人体产生一定的危害。
多巴胺(DA)能够在碱性溶液中氧化自聚成聚多巴胺纳米粒子(PDANPs),PDANPs具有优异的粘附性、生物相容性、生物可降解性、光热转化性质等。公开号为CN112546284A的中国专利公开了一种可降解光热/化疗协同抗肿瘤纤维敷料,其采用在负载药物纤维上进行表面聚合的方法获得复合纤维敷料,但是只通过简单地表面聚合所附着的聚多巴胺分布不够均匀,达不到所需要的光热效果,并且所得敷料中存在的氯仿、丙酮等有机溶剂会对生物体产生较大的危害。
因此,研发一种制备方法简单、高效且无毒副作用的光热转换纳米药物载体材料,具有重要的实际意义。
发明内容
为了解决现有制备方法中多巴胺直接在纤维表面聚合所导致的聚合不均匀、光热疗效不显著、有一定毒副作用的问题,本发明提供一种无毒副作用的光热转换纳米复合材料及其制备方法和应用。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下:
本发明的一种无毒副作用的光热转换纳米复合材料,包括:聚多巴胺纳米粒子3-13%(w/v)、抗癌药物2-5%(w/w)、左旋聚乳酸和聚己内脂;所述左旋聚乳酸与聚己内脂的质量比为1:3-4:1。
作为优选的实施方式,所述聚多巴胺纳米粒子的含量为10%(w/v);所述聚多巴胺纳米粒子的直径范围为70-100nm。
作为优选的实施方式,所述抗癌药物的含量为3%(w/w)。
作为优选的实施方式,所述抗癌药物选自紫杉醇、奥沙利铂、盐酸阿霉素、二氯乙酸、吡柔比星,塞替派六甲嘧啶、洛莫司汀、甲氨蝶呤中的一种或多种。
作为优选的实施方式,所述左旋聚乳酸与聚己内脂的质量比为3:1。
作为优选的实施方式,所述左旋聚乳酸的平均分子量为6-12万。
作为优选的实施方式,所述聚己内脂的平均分子量为3-8万。
本发明的一种无毒副作用的光热转换纳米复合材料的制备方法,包括以下步骤:
取盐酸多巴胺加入乙醇和水溶液反应后,加入无水乙醇进行超声分散,经离心分离后得到聚多巴胺纳米粒子;将左旋聚乳酸和聚己内脂溶解于二氯甲烷溶液中,静置后经磁力搅拌形成PLLA/PCL混合溶胶,加入无水乙醇混匀后得到PLLA/PCL共混溶胶;将抗癌药物加入PLLA/PCL共混溶胶中混匀后,得到载药混合溶胶;将聚多巴胺纳米粒子滴加到载药混合溶胶中混匀后进行高压静电纺丝,得到纳米纤维;将纳米纤维依次浸泡到医用酒精、PBS溶液和DMEM细胞培养液中,分别振摇后取出,在33-37℃条件下真空干燥24-48h后得到无毒副作用的光热转换纳米复合材料。
作为优选的实施方式,所述高压静电纺丝的参数如下:电压为20-35kV,正负极板间距为15-25cm,液体流速为0.8-2.0ml/h,环境湿度为20-35%,环境温度为22-30℃。
本发明的一种无毒副作用的光热转换纳米复合材料在抗肿瘤方面的应用。
本发明的有益效果是:
聚多巴胺具有良好的粘附性、生物相容性和高效的光热转换性能,是一种优秀的用于肿瘤热疗-化疗联合治疗的生物高分子。在高温时PDA对肿瘤细胞有选择性破坏作用,原因在于:大部分肿瘤较正常组织血流速度慢,有效血循环差,散热困难,所以在高温时病灶部位的肿瘤细胞会发生不可逆的损伤。在温度高于60℃时蛋白质即刻变性并凝固,癌细胞彻底死亡。本发明在808nm,低功率(0.5W/cm2)照射复合材料,短短10秒肿块表面温度由25℃迅速升温至60℃以上,可见本发明选择的PDA纳米颗粒具有显著地热疗效果。
PLLA和PCL单独电纺PLLA存在脆性有余韧性不足、高温力学性能不稳定的缺点。PCL含有的亚甲基、酯基等活性基团使其柔韧性和加工性能良好,而且具有较高的热稳定性。以静电纺丝纤维膜为药物输送载体,对手术后高危复发区域进行热化疗治疗,是一种操作简便、可行性强、高效安全的防治肿瘤术后局部复发的全新策略。本发明通过调节PLLA和PCL的比例制备出复合纳米纤维膜,在提高复合材料的柔韧性和热稳定性同时,更可以减缓药物释放,提高光热转化效率,达到改善疗效降低毒副作用的目的。
本发明首先将左旋聚乳酸和聚己内脂混合制备成可降解聚合物胶体,然后再将三维光热纳米粒子聚多巴胺和抗癌药物嵌入此可降解聚合物胶体中,采用高压静电纺丝技术制备成纳米纤维膜,最后经过三次处理去除毒性有机溶剂,得到本发明的光热转换纳米复合材料,该光热转换纳米复合材料具有无毒副作用、光热疗效显著、生物相容性好、纳米粒子分布均匀、韧性好的优点,能够对肿瘤组织产生显著的热效应,能够有效杀死癌细胞。
本发明的光热转换纳米复合材料比传统的化疗药物递送体系和单纯的热疗体系都有更高的抑制肿瘤率,这表明PDA与抗癌药物之间有很好的协同作用。抗癌药物是一种全身治疗肿瘤的药物,主要作用是干扰阻断细胞的增殖过程或引起细胞的死亡。但是一次化疗可能只能杀死血液中80%-90%癌细胞,剩余的癌细胞如果不进一步治疗,过一段时间还有可能再次发展出来。PDA进行光辐射所产生的高温可以损伤癌细胞,减少对正常组织的损伤,良好的粘附性有利于提高复合材料对肿瘤部位的给药浓度,抗癌药物在病灶部位的释放率增加,将毒副作用降至最低。
本发明的光热转换纳米复合材料在有效治疗不可切除肿瘤、预防癌症复发以及避免纳米制剂在体内的潜在安全性危害等方面有着非常重要的应用价值和广阔的应用前景。
附图说明
图1为试验例4中不同光热转换纳米复合材料照射后4T1细胞的相对死亡率。图中,照射时间由左至右依次为10s、20s、30s、40s、50s、60s。
图2为试验例5中不同光热转换纳米复合材料照射后裸鼠肿瘤处的温度变化情况。图中,A、空白对照,B、照射时间为10s,C、照射时间为30s。
具体实施方式
本发明的一种无毒副作用的光热转换纳米复合材料,包括:聚多巴胺纳米粒子3-13%(w/v)、抗癌药物2-5%(w/w)、左旋聚乳酸和聚己内脂;所述左旋聚乳酸与聚己内脂的质量比为1:3-4:1。
本发明的一种无毒副作用的光热转换纳米复合材料的制备方法,主要包括以下步骤:
(1)取盐酸多巴胺加入乙醇和水溶液反应后,加入无水乙醇进行超声分散,经离心分离后得到聚多巴胺(PDA)纳米粒子。
(2)将左旋聚乳酸(PLLA,平均分子量为6-12万)和聚己内脂(PCL,平均分子量为3-8万)两种固体按照质量比为1:3-4:1的比例溶解于二氯甲烷溶液中,静置一段时间后,进行恒温磁力搅拌,超声排除气泡,从而形成均一透明的PLLA/PCL混合溶胶,加入少量无水乙醇混合均匀后得到PLLA/PCL共混溶胶。
(3)将抗癌药物溶解到PLLA/PCL共混溶胶中混合均匀后,得到载药混合溶胶;其中,抗癌药物的含量为2-5%(w/w)。
(4)将聚多巴胺(PDA)纳米粒子滴加到载药混合溶胶中,其中,聚多巴胺纳米粒子的含量为3-13%(w/v),混合均匀后进行高压静电纺丝,得到纳米纤维,高压静电纺丝的参数为:电压为20-35kV,正负极板间距为15-25cm,液体流速为0.8-2.0ml/h,环境湿度为20-35%,环境温度为22-30℃。
(5)将纳米纤维依次浸泡到50-100ml医用酒精、50-100ml PBS溶液和50-100mlDMEM细胞培养液中,分别振摇0.5-1h后取出,按此顺序循环清洗2-3次。
(6)在33-37℃条件下真空干燥24-48h后,得到无毒副作用的光热转换纳米复合材料。
本发明的一种无毒副作用的光热转换纳米复合材料在抗肿瘤方面的应用。
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1光热转换纳米复合材料的制备
(1)取0.5g盐酸多巴胺加入40ml乙醇和90ml水溶液,37℃条件下反应24h后,加入无水乙醇进行超声分散,经12000转离心分离后得到直径约为70nm的聚多巴胺(PDA)纳米粒子;该聚多巴胺(PDA)纳米粒子放置一年后,测定聚多巴胺的zeta电位数值,基本保持不变,其绝对值约为50mV。
(2)将左旋聚乳酸(PLLA)和聚己内脂(PCL)两种固体按照质量比为1:3的比例溶解于二氯甲烷溶液中,静置一段时间后,进行恒温磁力搅拌,超声排除气泡,从而形成均一透明的PLLA/PCL混合溶胶,加入少量无水乙醇混合均匀后得到PLLA/PCL共混溶胶。
(3)将抗癌药物奥沙利铂溶解到PLLA/PCL共混溶胶中混合均匀后,得到载药混合溶胶,其中,奥沙利铂的含量为5%(w/w)。
(4)将聚多巴胺(PDA)纳米粒子滴加到载药混合溶胶中,其中,聚多巴胺纳米粒子的含量为3%(w/v),混合均匀后进行高压静电纺丝,得到纳米纤维,高压静电纺丝的参数为:电压为30kV,正负极板间距为20cm,液体流速为1.5ml/h,环境湿度为28%,环境温度为25℃。
(5)将纳米纤维依次浸泡到100ml医用酒精、100ml PBS溶液和100ml DMEM细胞培养液中,分别振摇1h后取出,按此顺序循环清洗2次。
(6)在37℃条件下真空干燥24h后,得到无毒副作用的光热转换纳米复合材料。
实施例2光热转换纳米复合材料的制备
(1)取0.5g盐酸多巴胺加入40ml乙醇和90ml水溶液,37℃条件下反应24h后,加入无水乙醇进行超声分散,经12000转离心分离后得到直径约为70nm的聚多巴胺(PDA)纳米粒子;该聚多巴胺(PDA)纳米粒子放置一年后,测定聚多巴胺的zeta电位数值,基本保持不变,其绝对值约为50mV。
(2)将左旋聚乳酸(PLLA)和聚己内脂(PCL)两种固体按照质量比为1:1的比例溶解于二氯甲烷溶液中,静置一段时间后,进行恒温磁力搅拌,超声排除气泡,从而形成均一透明的PLLA/PCL混合溶胶,加入少量无水乙醇混合均匀后得到PLLA/PCL共混溶胶。
(3)将抗癌药物盐酸阿霉素溶解到PLLA/PCL共混溶胶中混合均匀后,得到载药混合溶胶,其中,盐酸阿霉素的含量为3%(w/w)。
(4)将聚多巴胺(PDA)纳米粒子滴加到载药混合溶胶中,其中,聚多巴胺纳米粒子的含量为5%(w/v),混合均匀后进行高压静电纺丝,得到纳米纤维,高压静电纺丝的参数为:电压为20kV,正负极板间距为15cm,液体流速为0.8ml/h,环境湿度为20%,环境温度为22℃。
(5)将纳米纤维依次浸泡到50ml医用酒精、50ml PBS溶液和50ml DMEM细胞培养液中,分别振摇0.5h后取出,按此顺序循环清洗3次。
(6)在33℃条件下真空干燥48h后,得到无毒副作用的光热转换纳米复合材料。
实施例3光热转换纳米复合材料的制备
(1)取0.5g盐酸多巴胺加入40ml乙醇和90ml水溶液,37℃条件下反应24h后,加入无水乙醇进行超声分散,经12000转离心分离后得到直径约为70nm的聚多巴胺(PDA)纳米粒子;该聚多巴胺(PDA)纳米粒子放置一年后,测定聚多巴胺的zeta电位数值,基本保持不变,其绝对值约为50mV。
(2)将左旋聚乳酸(PLLA)和聚己内脂(PCL)两种固体按照质量比为3:1的比例溶解于二氯甲烷溶液中,静置一段时间后,进行恒温磁力搅拌,超声排除气泡,从而形成均一透明的PLLA/PCL混合溶胶,加入少量无水乙醇混合均匀后得到PLLA/PCL共混溶胶。
(3)将抗癌药物吡柔比星溶解到PLLA/PCL共混溶胶中混合均匀后,得到载药混合溶胶,其中,吡柔比星的含量为2%(w/w)。
(4)将聚多巴胺(PDA)纳米粒子滴加到载药混合溶胶中,其中,聚多巴胺纳米粒子的含量为7%(w/v),混合均匀后进行高压静电纺丝,得到纳米纤维,高压静电纺丝的参数为:电压为35kV,正负极板间距为25cm,液体流速为2.0ml/h,环境湿度为35%,环境温度为30℃。
(5)将纳米纤维依次浸泡到80ml医用酒精、80ml PBS溶液和80ml DMEM细胞培养液中,分别振摇1h后取出,按此顺序循环清洗2次。
(6)在35℃条件下真空干燥35h后,得到无毒副作用的光热转换纳米复合材料。
实施例4光热转换纳米复合材料的制备
(1)取0.5g盐酸多巴胺加入40ml乙醇和90ml水溶液,37℃条件下反应24h后,加入无水乙醇进行超声分散,经12000转离心分离后得到直径约为70nm的聚多巴胺(PDA)纳米粒子;该聚多巴胺(PDA)纳米粒子放置一年后,测定聚多巴胺的zeta电位数值,基本保持不变,其绝对值约为50mV。
(2)将左旋聚乳酸(PLLA)和聚己内脂(PCL)两种固体按照质量比为4:1的比例溶解于二氯甲烷溶液中,静置一段时间后,进行恒温磁力搅拌,超声排除气泡,从而形成均一透明的PLLA/PCL混合溶胶,加入少量无水乙醇混合均匀后得到PLLA/PCL共混溶胶。
(3)将抗癌药物紫杉醇溶解到PLLA/PCL共混溶胶中混合均匀后,得到载药混合溶胶,其中,紫杉醇的含量为2%(w/w)。
(4)将聚多巴胺(PDA)纳米粒子滴加到载药混合溶胶中,其中,聚多巴胺纳米粒子的含量为10%(w/v),混合均匀后进行高压静电纺丝,得到纳米纤维,高压静电纺丝的参数为:电压为25kV,正负极板间距为20cm,液体流速为1.2ml/h,环境湿度为30%,环境温度为30℃。
(5)将纳米纤维依次浸泡到100ml医用酒精、100ml PBS溶液和100ml DMEM细胞培养液中,分别振摇1h后取出,按此顺序循环清洗2次。
(6)在37℃条件下真空干燥24h后,得到无毒副作用的光热转换纳米复合材料。
实施例5光热转换纳米复合材料的制备
(1)取0.5g盐酸多巴胺加入40ml乙醇和90ml水溶液,37℃条件下反应24h后,加入无水乙醇进行超声分散,经12000转离心分离后得到直径约为70nm的聚多巴胺(PDA)纳米粒子;该聚多巴胺(PDA)纳米粒子放置一年后,测定聚多巴胺的zeta电位数值,基本保持不变,其绝对值约为50mV。
(2)将左旋聚乳酸(PLLA)和聚己内脂(PCL)两种固体按照质量比为1:3的比例溶解于二氯甲烷溶液中,静置一段时间后,进行恒温磁力搅拌,超声排除气泡,从而形成均一透明的PLLA/PCL混合溶胶,加入少量无水乙醇混合均匀后得到PLLA/PCL共混溶胶。
(3)将抗癌药物二氯乙酸溶解到PLLA/PCL共混溶胶中混合均匀后,得到载药混合溶胶,其中,二氯乙酸的含量为5%(w/w)。
(4)将聚多巴胺(PDA)纳米粒子滴加到载药混合溶胶中,其中,聚多巴胺纳米粒子的含量为13%(w/v),混合均匀后进行高压静电纺丝,得到纳米纤维,高压静电纺丝的参数为:电压为35kV,正负极板间距为15cm,液体流速为1.5ml/h,环境湿度为25%,环境温度为25℃。
(5)将纳米纤维依次浸泡到100ml医用酒精、100ml PBS溶液和100ml DMEM细胞培养液中,分别振摇0.5h后取出,按此顺序循环清洗2次。
(6)在37℃条件下真空干燥30h后,得到无毒副作用的光热转换纳米复合材料。
试验例1光热转换纳米复合材料的纤维直径检测
对实施例1-4中获得的光热转换纳米复合材料的纤维直径进行检测,结果如表1所示。随着高聚物混合溶胶中PCL的减少,纤维的直径减小,纤维的韧性降低。
表1不同高聚物配比对纤维直径的影响
项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
PLLA:PCL(w/w) | 1:3 | 1:1 | 3:1 | 4:1 |
纤维直径(nm) | 592 | 483 | 306 | 261 |
试验例2光热转换纳米复合材料不同抗癌药物的缓释性能检测
对实施例1-3中获得的光热转换纳米复合材料进行不同抗癌药物的缓释性能检测,14天累计释放率如表2所示。
表2不同抗癌药物的释放率
试验例3光热转换纳米复合材料的近红外光热转换试验
对实施例1-5中获得的光热转换纳米复合材料进行近红外光热转换试验。具体试验步骤如下:
石英池外面贴敷2mm新鲜鸡胸皮作为生物组织模型,将实施例1-5中的获得的光热转换纳米复合材料分别置于盛有PBS溶液的石英比色池中,施加功率密度为0.5w/cm2、波长为808nm的近红外光照射1min,借助红外热像仪记录纳米复合材料的温度,测试结果如表3所示。
当热疗温度为50-55℃时称为热消融,光照1-10min后酶活性丧失而使肿瘤细胞死亡;当热疗温度在60℃以上时称为高温热凝固法,光照瞬间就会导致蛋白质快速变性从而使肿瘤细胞热凝固致死。从近红外光热转换试验可以看出,随着纳米复合材料中PDA的增加,纳米复合材料的光热性能有所提高。由此证明,本发明的光热转换纳米复合材料可在1min内就能够快速地杀死癌细胞。
表3不同PDA含量对光热转换纳米复合材料光热性能的影响
项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
PDA(w/v) | 3% | 5% | 7% | 10% | 13% |
温度(℃) | 46 | 49 | 56 | 61 | 64 |
试验例4光热转换纳米复合材料的体外光热抗肿瘤性能试验
对实施例1-5中获得的光热转换纳米复合材料进行体外光热抗肿瘤性能试验。具体试验步骤如下:
在光热转换纳米复合材料中培养4T1细胞(购自广州赛库生物技术有限公司)24h后,用功率密度为0.5w/cm2、波长为808nm的近红外光照射,用钙黄绿素-AM和碘化丙啶溶液混合染色30min,用荧光显微镜观察4T1细胞死亡率,结果如图1所示。当聚多巴胺(PDA)纳米粒子的含量为3%(w/v)时,随着照射时间的增加,4T1细胞死亡率逐渐升高,照射时间达到60s时,4T1细胞死亡率达到80%以上;当聚多巴胺(PDA)纳米粒子的含量为5%(w/v)时,随着照射时间的增加,4T1细胞死亡率逐渐升高,照射时间达到40s时,4T1细胞死亡率接近80%,照射时间达到60s时,4T1细胞死亡率达到90%以上;当聚多巴胺(PDA)纳米粒子的含量为7%(w/v)时,照射时间为10-30s时,4T1细胞死亡率由65%提高至95%以上,照射时间达到40s时,4T1细胞死亡率为100%,继续照射50s至60s,4T1细胞死亡率仍为100%;当聚多巴胺(PDA)纳米粒子的含量为10%(w/v)时,照射时间为10s时,4T1细胞死亡率达到95%以上,照射时间达到20s时,4T1细胞死亡率为100%,继续照射30-60s,4T1细胞死亡率仍为100%;当聚多巴胺(PDA)纳米粒子的含量为13%(w/v)时,照射时间为10s时,4T1细胞死亡率已接近100%,照射时间达到20s时,4T1细胞死亡率为100%,继续照射30-60s,4T1细胞死亡率仍为100%。
试验例5光热转换纳米复合材料的裸鼠体内光热抗肿瘤性能试验
对实施例1-5中获得的光热转换纳米复合材料进行裸鼠体内光热抗肿瘤性能试验。具体试验步骤如下:
将2×106个4T1细胞(100ul PBS)注入5周龄裸鼠右侧腹股沟的皮肤松弛处,建立荷瘤小鼠模型;当小鼠肿瘤体积达到1cm3时,将小鼠分为4组;麻醉后,在肿瘤边缘进行皮肤切口,肿瘤组织表面被3cm2膜覆盖,用功率为0.5w/cm2、波长为808nm的近红外光照射后,借助红外热像仪记录裸鼠肿块的温度,结果如表4和图2所示。随着聚多巴胺(PDA)纳米粒子含量的增加,裸鼠肿瘤处的温度逐渐升高,当聚多巴胺(PDA)纳米粒子含量达到13%(w/v)时,裸鼠肿瘤处的温度为69℃。
如图2所示,随着照射时间的增加,鼠肿瘤处的温度逐渐升高,照射时间达到30s时,鼠肿瘤处的温度最高。
表4含不同PDA含量的光热转换纳米复合材料对裸鼠肿瘤部位的影响
项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
PDA(w/v) | 3% | 5% | 7% | 10% | 13% |
温度(℃) | 52 | 54 | 59 | 67 | 69 |
经30天喂养后,测定裸鼠肿块体积完全消失,裸鼠的各个脏器组织学研究显示,采用本发明的光热转换纳米复合材料进行光热治疗后,裸鼠器官并没有发生癌细胞转移的现象。综上所述,本发明的光热转换纳米复合材料具有显著地治疗肿瘤的效果。
本发明公开了一种无毒副作用的光热转换纳米复合材料及其制备方法和应用,本领域技术人员可以借鉴本文内容,适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是,所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的,它们都被视为包括在本发明。本发明的产品已经通过较佳实施例进行了描述,相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的产品进行改动或适当变更与组合,来实现和应用本发明技术。
Claims (7)
1.一种光热转换纳米复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:取盐酸多巴胺加入乙醇和水溶液反应后,加入无水乙醇进行超声分散,经离心分离后得到聚多巴胺纳米粒子;将左旋聚乳酸和聚己内脂溶解于二氯甲烷溶液中,静置后经磁力搅拌形成PLLA/PCL混合溶胶,加入无水乙醇混匀后得到PLLA/PCL共混溶胶;将抗癌药物加入PLLA/PCL共混溶胶中混匀后,得到载药混合溶胶;将聚多巴胺纳米粒子滴加到载药混合溶胶中混匀后进行高压静电纺丝,得到纳米纤维;将纳米纤维依次浸泡到医用酒精、PBS溶液和DMEM细胞培养液中,分别振摇后取出,在33-37℃条件下真空干燥24-48h后得到光热转换纳米复合材料;所述光热转换纳米复合材料包括:聚多巴胺纳米粒子3-13%(w/v)、抗癌药物2-5%(w/w)、左旋聚乳酸和聚己内脂;所述左旋聚乳酸与聚己内脂的质量比为1:3-4:1;所述抗癌药物选自紫杉醇、奥沙利铂、盐酸阿霉素、二氯乙酸、吡柔比星中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种光热转换纳米复合材料的制备方法,其特征在于,所述聚多巴胺纳米粒子的含量为10%(w/v);所述聚多巴胺纳米粒子的直径范围为70-100nm。
3.根据权利要求1所述的一种光热转换纳米复合材料的制备方法,其特征在于,所述抗癌药物的含量为3%(w/w)。
4.根据权利要求1所述的一种光热转换纳米复合材料的制备方法,其特征在于,所述左旋聚乳酸与聚己内脂的质量比为3:1。
5.根据权利要求1所述的一种光热转换纳米复合材料的制备方法,其特征在于,所述左旋聚乳酸的平均分子量为6-12万。
6.根据权利要求1所述的一种光热转换纳米复合材料的制备方法,其特征在于,所述聚己内脂的平均分子量为3-8万。
7.根据权利要求1所述的一种光热转换纳米复合材料的制备方法,其特征在于,所述高压静电纺丝的参数如下:电压为20-35kV,正负极板间距为15-25cm,液体流速为0.8-2.0ml/h,环境湿度为20-35%,环境温度为22-30℃。
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