CN115815583A

CN115815583A - 一种表面改性的纳米金颗粒gns@pei-cooh的制备方法及产品和应用

Info

Publication number: CN115815583A
Application number: CN202211620675.7A
Authority: CN
Inventors: 崔大祥; 陈晓敏; 钱晓庆; 彭家伟; 周诚
Original assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd; Guona Star Shanghai Nanotechnology Development Co Ltd
Current assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd; Guona Star Shanghai Nanotechnology Development Co Ltd
Priority date: 2022-12-16
Filing date: 2022-12-16
Publication date: 2023-03-21

Abstract

本发明提供一种表面改性的纳米金颗粒GNS@PEI‑COOH的制备方法及产品和应用。制备方法包括通过种子生长法合成金纳米星（GNS）颗粒、获得聚乙烯亚胺修饰的金纳米星颗GNS@PEI；和制备GNS@PEI‑COOH纳米颗粒。所制备的纳米颗粒为金纳米星，其表面修饰有聚乙烯亚胺和羧基分子。本发明的表面改性的纳米金颗粒GNS@PEI‑COOH的制备方法操作简单、成本低、稳定性好、可重复性好，此表面改性的纳米金颗粒GNS@PEI‑COOH作为生物分子载体在生物医学领域具有很好的应用前景。

Description

一种表面改性的纳米金颗粒GNS@PEI-COOH的制备方法及产品和应用

技术领域

本发明涉及纳米技术领域，特别是涉及金纳米颗粒的制备。具体而言，本发明涉及一种表面改性的纳米金颗粒GNS@PEI-COOH的制备方法及其产品和应用。

背景技术

恶性肿瘤，又名癌症，是严重威胁人类身体健康的重大疾病。如何有效地预防和治疗癌症，是当今医学界面临的重大挑战。随着纳米科学和纳米技术的发展，一些新的肿瘤诊断与治疗方法不断出现。纳米材料是指三维空间内至少有一维是纳米尺度范围内（1~100nm）或由它们作为基本单元构成的材料，它们不仅具有量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等特点，而且具有独特的光、电、磁、热等性能。金纳米颗粒是当前生物医学应用研究较多的金属纳米材料，具有局部表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance, SPR）特性、高效的光热转换特性、良好的生物相容性、增强拉曼散射信号等，已被广泛用于生物传感、免疫分析、肿瘤诊断与治疗等领域。大量的研究已表明，在金纳米颗粒表面连接抗体等靶向分子，可以使金纳米颗粒主动靶向肿瘤，进行光热治疗，上述方式不仅降低了光热破坏肿瘤所需的激光功率，而且减少了对正常细胞的损伤。另外，金纳米颗粒也可以用于肿瘤成像，从而监测肿瘤的生长和治疗效果。目前，利用金纳米材料对肿瘤进行诊断与治疗仍是生物医学领域研究的热点。

金纳米颗粒根据尺寸和形状的不同，主要分为金纳米球、金纳米棒、金纳米星（GNS）、金纳米壳、金纳米笼等。然而，不同形状或集合状态的金纳米颗粒具有不同的光学性质和光学转换效率。金纳米星是一种高度各向异性的金纳米颗粒，由一个小的核和一些尖端组成，其在近红外光（Near Infrared，NIR）区域显示出高吸收截面，这也意味着金纳米星具有较高的光热转换效率，因而在肿瘤诊断与光热治疗方面具有很好的临床转化前景。表面改性或功能化修饰的金纳米星可以更好地与抗体等靶分子结合，而当前报道的金纳米星表面改性和功能化修饰方法主要有表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）吸附、巯基-聚乙二醇（HS-PEG）修饰等方法。CTAB是一种广泛用于金纳米颗粒的表面活性剂，其在金纳米星表面形成双层有机膜，通过阳性季铵基团之间相互排斥使得金纳米星在水性介质中相对稳定、分散。然而，CTAB是基于物理吸附方式包覆金纳米星的，当多次清洗或大量稀释后，金纳米星很容易团聚。另外，在磷酸缓冲液（PBS）和血清中CTAB包覆的金纳米星也不稳定，而且受CTAB影响有很明显的生物毒性，因而大大地限制了金纳米星在生物医学领域中的应用。HS-PEG修饰是当前报道最多的金纳米星表面修饰方法，其通过Au-S键使PEG包覆在金纳米星表面，从而可以结合抗体、寡糖、核酸等生物分子。然而HS-PEG成本较高，其修饰效果与PEG质量密切相关。

由此可见，当前报道的金纳米星表面改性或功能化修饰仍存在一定的缺陷，这极大地限制了金纳米星在生物医学领域中的应用。因此，制备高效的表面改性和功能化修饰的金纳米星颗粒显得尤为重要，也是本领域的技术人员亟需解决的重大问题。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种包裹IR780@硅质体的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的包裹IR780@硅质体产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种表面改性的纳米金颗粒GNS@PEI-COOH的制备方法，包括如下步骤：

（1）通过种子生长法合成金纳米星（GNS）颗粒；

（2）在上述步骤（1）制备的GNS溶液中加入5~20 mM巯基乙酸，混匀8~12小时，用70%乙醇溶液清洗干净后，加入10~40 mM 1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐（EDC·HCl），室温反应20~30分钟，再加入5%~20%聚乙烯亚胺，室温反应12~24小时，用去离子水清洗干净后，即可获得聚乙烯亚胺修饰的金纳米星颗粒GNS@PEI；

（3）将5~50 mM EDC活化的乙二酸溶液与上述步骤（2）制备的GNS@PEI颗粒混匀，室温反应12~24小时，用去离子水清洗干净，即可获得羧基修饰的GNS@PEI颗粒，即GNS@PEI-COOH纳米颗粒。

优选地，所述的种子生长法合成GNS颗粒的制备方法包括：

① 1 mM四氯金酸溶液与1%柠檬酸三钠溶液按3:20比例于煮沸条件下不断搅拌15分钟，待溶液冷却至室温，从而获得金种子溶液；

②将上述步骤①中制备的金种子溶液与1 M盐酸、0.25 mM四氯金酸溶液按1:1:100比例混匀，然后同时加入0.5倍金种溶液体积的6 mM硝酸银溶液和0.1 M抗坏血酸溶液，混匀10~30分钟，从而获得稳定的GNS颗粒。

本发明提供一种表面改性的纳米金颗粒GNS@PEI-COOH，其特征在于据上述任一所述方法制备得到；所述的纳米颗粒为金纳米星，其表面修饰有聚乙烯亚胺和羧基分子

本发明提供一种表面改性的纳米金颗粒GNS@PEI-COOH作为生物分子载体在生物医学领域中的应用。

一种制备简单、稳定性好的表面改性的金纳米星颗粒，并提供其制备方法及应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的表面改性的纳米金颗粒GNS@PEI-COOH的制备方法操作简单、成本低、稳定性好、可重复性好，此表面改性的纳米金颗粒GNS@PEI-COOH作为生物分子载体在生物医学领域具有很好的应用前景。

附图说明

图1为实施例1中的GNS的透射电子显微镜检测结果。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。

下述实施例中涉及的室温温度范围为15~37℃。

下述实施例中涉及的溶剂均为分析纯。

以下具体实施例是对本发明的进一步说明，所举案例并不能列举出本发明的全部实施方式，仅以其中部分实施方式进行说明。

实施例1：

一种表面改性的纳米金颗粒GNS@PEI-COOH，按下述步骤：

（1）通过种子生长法合成金纳米星（GNS）颗粒，按下述步骤

①将80 mL的1 mM四氯金酸溶液与12 mL的1%柠檬酸三钠溶液于100℃煮沸条件下不断搅拌15分钟，待溶液冷却至室温，从而获得金种子溶液；

②取1 mL上述步骤1）制备的金种子溶液与1 mL 1 M盐酸、100 mL0.25 mM的四氯金酸溶液混匀后，同时加入0.5 mL6 mM硝酸银溶液和0.5 mL0.1 M抗坏血酸溶液，混匀30分钟，从而获得稳定GNS溶液；GNS的透射电子显微镜检测结果如图1所示。

（2）在上述步骤（1）制备的GNS溶液中加入10 mM巯基乙酸，混匀12小时，用70%乙醇溶液清洗三次后，用100 mL去离子水重悬，加入0.2 g10 mM 1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐EDC·HCl，室温反应30分钟，再加入5 g5%聚乙烯亚胺（PEI），室温反应24小时，用去离子水清洗干净后，即可获得聚乙烯亚胺修饰的金纳米星颗GNS@PEI；

（3）将100 mL的10 mM EDC活化的乙二酸溶液与上述步骤（2）制备的GNS@PEI颗粒混匀，室温反应24小时，用去离子水清洗干净，即可获得羧基修饰的GNS@PEI颗粒，即GNS@PEI-COOH纳米颗粒，将其用去离子水重悬后，4℃保存备用。

应用例：

将上述实施例1制备的表面改性的纳米金颗粒GNS@PEI-COOH与EGFR抗体偶连，具体步骤如下：

取1 mL上述实施例1制备的GNS@PEI-COOH颗粒溶液，与0.1 mL50 mmol EDC和0.2mL 50 mM sulfo-NHS混匀，室温反应20分钟，10000 rpm离心10分钟，用0.6 mL PBS重悬，pH7.4，加入0.4 mL 0.5 mg/mL EGFR抗体，室温反应2小时，而后10000 rpm离心10 rpm，收集上清，用BCA蛋白浓度测定试剂盒检测上清液中的蛋白质浓度，从而计算抗体的结合率；偶连抗体的纳米金颗粒用PBS溶液清洗三次，用PBS重悬后，4℃保存。

用BCA蛋白浓度测定试剂盒检测上清液中的蛋白质浓度，即将BCA A液和B液按50:1的比例配制，分别将20 µL稀释好的标准品（浓度为0、0.05、0.1、0.25、0.5、1 mg/mL）、上清样品以及200 µL显色液加入96孔板中，于37 ℃下孵育30分钟，而后用562 nm酶标仪测蛋白质浓度，从而绘制标准曲线并计算抗体偶连率；BCA蛋白浓度测定法检测分析结果显示，上清液中蛋白质浓度为0.017 mg/mL，因此上述EGFR抗体与纳米金颗粒GNS@PEI-COOH的结合率=（0.5 x 0.4 – 0.017 x 1）/（0.5 x 0.4）= 91.5%。由此说明，纳米金颗粒GNS@PEI-COOH与EGFR抗体成功结合。

以上所述仅为本发明的实施例，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

1.一种表面改性的纳米金颗粒GNS@PEI-COOH的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

（1）通过种子生长法合成金纳米星（GNS）颗粒；

（2）在上述步骤（1）制备的GNS溶液中加入5~20 mM巯基乙酸，混匀8~12小时，用70%乙醇溶液清洗干净后，加入10~40 mM 1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐EDC·HCl，室温反应20~30分钟，再加入5%~20%聚乙烯亚胺，室温反应12~24小时，用去离子水清洗干净后，即可获得聚乙烯亚胺修饰的金纳米星颗GNS@PEI；

2.根据权利要求1所述的一种表面改性的纳米金颗粒GNS@PEI-COOH的制备方法，其特征在于，所述的种子生长法合成GNS颗粒的制备方法包括：

②将上述步骤①中制备的金种子溶液与1 M盐酸、0.25 mM四氯金酸溶液按1:1:100比例混匀，然后同时加入0.5倍金种溶液体积的6 mM硝酸银溶液和0.1 M抗坏血酸溶液，混匀10~30分钟，从而获得稳定的GNS溶液。

3.根据权利要求1或2所述的一种表面改性的纳米金颗粒GNS@PEI-COOH的制备方法，其特征在于，按下述步骤：

（1）通过种子生长法合成金纳米星（GNS）颗粒，按下述步骤

②取1 mL上述步骤1）制备的金种子溶液与1 mL 1 M盐酸、100 mL0.25 mM的四氯金酸溶液混匀后，同时加入0.5 mL6 mM硝酸银溶液和0.5 mL0.1 M抗坏血酸溶液，混匀30分钟，从而获得稳定GNS溶液；

4.一种表面改性的纳米金颗粒GNS@PEI-COOH，其特征在于根据权利要求1-3任一所述方法制备得到，所述的纳米颗粒为金纳米星，其表面修饰有聚乙烯亚胺和羧基分子。

5.一种根据权利要求4所述表面改性的纳米金颗粒GNS@PEI-COOH作为生物分子载体在生物医学领域中的应用。

6.一种根据权利要求5所述的应用，其特征在于：表面改性的纳米金颗粒GNS@PEI-COOH与EGFR抗体偶连，步骤如下：

取1 mL的GNS@PEI-COOH颗粒溶液，与0.1 mL50 mmol EDC和0.2 mL 50 mM sulfo-NHS混匀，室温反应20分钟，10000 rpm离心10分钟，用0.6 mL PBS重悬，pH7.4，加入0.4 mL 0.5mg/mL EGFR抗体，室温反应2小时，而后10000 rpm离心10 rpm，收集上清，用BCA蛋白浓度测定试剂盒检测上清液中的蛋白质浓度，从而计算抗体的结合率；偶连抗体的纳米金颗粒用PBS溶液清洗三次，用PBS重悬后，4℃保存。