CN1709512A

CN1709512A - 一种磁性纳米药物载体及其制备方法和该载体的应用

Info

Publication number: CN1709512A
Application number: CN 200510035327
Authority: CN
Inventors: 张海燕; 何艳阳; 周纯; 陈易明
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2005-12-21

Abstract

本发明公开了一种磁性纳米药物载体及其制备方法和该载体的应用，该磁性纳米药物载体是纳米铁碳组合物，含有纳米铁和纳米碳；其中碳占质量百分比为20～80％，铁占质量百分比为80～20％，本载体外观在透射电镜中观察为纳米级的碳包层包裹着铁纳米粒子，碳包层外径分布为20～100nm，铁纳米粒子外径分布为2～50nm；将上述磁性纳米药物载体置于高频交变磁场，产生交变磁场的电流300－600A，使其产生发热效应；在施加导向磁场时具有靶向作用；检测上述磁性纳米药物载体即碳包铁纳米粒子在猪肝和生理盐水中的体外靶向发热效应，碳包铁纳米粒子加入比例从0.25％到1％，可达到从室温到65℃可调。

Description

一种磁性纳米药物载体及其制备方法和该载体的应用

技术领域

本发明涉及一种磁性纳米药物载体及其制备方法和该载体的应用。

背景技术

磁性载体系统从70年代末发展至今有过许多种：磁性白蛋白微球、磁流体(Ferrofluids)、磁性脂质体等。早期应用于动物实验的磁性载体主要是磁性白蛋白微球，其药物携带率高，合成简单，便于保存，但实验证实，其磁感应强度不够，瘤灶内的蓄积欠佳，且在人体内可引起血管栓塞，后逐渐被淘汰或改良。德国应用磁流体(粒子大小100nm)为表阿霉素的载体，经静脉注射入体内，通过在肿瘤部位的皮外提供一个恒定磁场，将磁流体定位于靶部位。首先通过给于不同浓度的磁流体，观察一系列的生化指标，证实耐受性非常好。随后给动物注射携带有表阿霉素的磁流体同样表现良好的耐受性。用磁性脂质体包封药物还可降低药物毒性。

上述实验证实了磁性药物载体的有效作用，但以上磁性载体均存在一些明显的不足，如磁性白蛋白微球：粒径较大，磁感应强度不够，在瘤灶内蓄积欠佳，且在人体内可引起向管栓塞。磁流体：由于无包裹，反应活性强，难以在血液中稳定存在。磁性脂质体：磁性依靠Fe3O4产生，而Fe3O4通过化学合成易生成杂质，易吸附其他杂质离子，磁导率低，在血液中化学性质不稳定，易失去磁性。铁碳复合物是磁性药物载体的一种，其中铁具有较强的磁场反应性，能在导向磁场下靶向作用于肿瘤局部；碳能吸附化疗药物，并在肿瘤局部释放化疗药；美国报道了一种铁碳复合物磁性载体系统。它是将一定比例的铁粉与碳混合通过机械球磨制备而成的载体，其粒径为0.5-5μm，平均粒径为1μm。化疗药阿霉素通过蒽环结构与活性碳表面的疏水基结合。将携带有化疗药阿霉素的这种铁碳复合物混入人血浆3小时，超过25％的阿霉素解吸附。细胞毒实验表明，此解吸附剂量足够使细胞死亡。此药已在猪、犬动物实验中进行了成功的毒性测试。但该法所制备的载体粒径不均匀，容易引入杂质。且碳包裹不完全。

发明内容

为了解决既不堵塞血管和有利于细胞吸收，又要达到有大的足够的药物吸附量的问题，采用纳米级的碳包磁性金属纳米粒子作为药物的载体是一创新。碳包铁纳米粒子是一种新的纳米铁碳复合物，纳米级的碳包层具有大的比表面积，使其吸药量大。将这种磁性纳米粒子作为药物的载体注射到体内，纳米微粒高的磁导率使其可以敏感地在外加磁场下运动，通过磁性导航移向病变部位，达到定向治疗的目的，这种方法局部治疗效果好，副作用少。碳包磁性金属纳米晶在抗氧化性方面优于相应的磁性金属纳米晶，借助于碳的包裹，其稳定性和分散性要好于无包碳的纳米粒子，因而有助于克服现有磁性载体的不足，拓宽磁性金属纳米粒子在抗癌药物的磁性载体等方面应用的范围和条件。此外，由于磁性药物载体中的磁性粒子具有在高频交变磁场中产热的特性，故碳包铁纳米粒子磁性载体不仅具有靶向化疗的作用，还具有发热效应，可对肿瘤施加双重治疗。将碳包铁纳米粒子的靶向化疗和在高频交变磁场中产热特性有机结合，将较之于单纯靶向化疗或单纯灌注化疗具有较好的抗肿瘤作用。

本发明所述的磁性纳米药物载体，该载体是纳米铁碳组合物，含有纳米铁和纳米碳；其中碳占质量百分比为20～80％，铁占质量百分比为80～20％，本载体外观在透射电镜中观察为纳米级的碳包层包裹着铁纳米粒子，碳包层外径分布为20～100nm，铁纳米粒子外径分布为2～50nm。

本发明所述的磁性纳米药物载体的制备方法，磁性纳米药物载体的制备采用直流碳弧法，直流碳弧法中的阴极用纯石墨棒，用一定比例的纯铁Fe与纯石墨粉末的混合物制成阳极复合棒，真空反应室通入高纯氩Ar气，反应电压60～40V，电流100～300A，氩Ar气压20～90kPa；反应生成的产品用磁过滤，去掉其中的少量的纯石墨成分，收集产物得到碳包铁纳米粒子，即磁性纳米药物载体。

本发明的应用是，上述磁性纳米药物载体置于高频交变磁场，产生交变磁场的电流300～600A，使其产生发热效应；在施加导向磁场时具有靶向作用；检测上述磁性纳米药物载体即碳包铁纳米粒子在猪肝和生理盐水中的体外靶向发热效应，碳包铁纳米粒于加入比例从0.25％到1％，可达到从室温到65℃可调。

利用表面包覆碳纳米材料的磁性纳米粒子----碳包铁纳米粒子来运载化疗药，能通过在肿瘤部位施加导向磁场，使载有化疗药的磁性药物载体长时间滞留在肿瘤局部，随后将富含磁性药物载体的肿瘤置于高频交变磁场，使其产生发热效应。利用碳包铁纳米粒子同时具有纳米材料的优良特性(如比表面积大、磁性能好等)和磁性药物载体的双重效应(靶向化疗与发热效应)，将这种新的磁性靶向药物载体应用于癌症治疗，将起到增强疗效和减少副作用的效果。

本发明是一种利用铁碳复合物作为磁性药物载体，其中铁具有较强的磁场反应性，能在导向磁场下靶向作用于肿瘤局部；碳能吸附化疗药物，并在肿瘤局部释放化疗药。

具体实施方式

以下是这种具有靶向化疗与发热效应的磁性药物载体----碳包铁纳米晶的制备和体外发热性能实例。

实施例1：

称取适当比例的纯Fe与纯石墨粉(含Fe 50％)混合制成阳极复合棒，阴极用纯石墨棒，将两电极装入反应室中，采用直流碳弧法，通入高纯Ar气，反应电压60V，电流100A，Ar气压20kPa，在电弧放电下反应得到深黑色蓬松的碳包铁纳米晶。碳包铁纳米粒子的形貌和粒径由透射电子显微镜观测，其外径为30～50nm。检测其在生理盐水中的发热效应：称取50克生理盐水和含铁量50％的碳包铁纳米粒子0.15克混合放在小烧杯中(碳包铁纳米粒子加入比例0.3％)，置于15kw的电磁感应器的感应圈上，电磁感应器工作电流300A，记录温度随时间的关系，40分钟可以达到40.0℃。

实施例2：

称取适当比例的纯Fe与纯石墨粉(含Fe 70％)混合制成阳极复合棒，阴极用纯石墨棒，将两电极装入反应室中，采用直流碳弧法，通入高纯Ar气，反应电压55V，电流150A，Ar气压30kPa，在电弧放电下反应得到深黑色蓬松的碳包铁纳米晶。碳包铁纳米粒子的形貌和粒径由透射电子显微镜观测，其外径为50～80nm。检测其在生理盐水中的发热效应：称取50克生理盐水和含铁量70％的碳包铁纳米粒子0.40克混合放在小烧杯中(碳包铁纳米粒子加入比例0.8％)，置于15kw的电磁感应器的感应圈上，电磁感应器工作电流600A，记录温度随时间的关系，40分钟可以达到50℃。

实施例3：

称取适当比例的纯Fe与纯石墨粉(含Fe 50％)混合制成阳极复合棒，阴极用纯石墨棒，将两电极装入反应室中，采用直流碳弧法，通入高纯Ar气，反应电压55V，电流200A，Ar气压50kPa，在电弧放电下反应得到深黑色蓬松的碳包铁纳米晶。碳包铁纳米粒子的形貌和粒径由透射电子显微镜观测，其外径为30～50nm。检测其在猪肝中的发热效应：称取撵碎的新鲜猪肝50克和含铁量50％的碳包铁纳米粒子0.45克混合放在小烧杯中(碳包铁纳米粒子加入比例0.9％)，置于15kw的电磁感应器的感应圈上，电磁感应器工作电流600A，记录温度随时间的关系，40分钟可以达到50℃。

实施例4：

称取适当比例的纯Fe与纯石墨粉(含Fe 70％)混合制成阳极复合棒，阴极用纯石墨棒，将两电极装入反应室中，采用直流碳弧法，通入高纯Ar气，反应电压50V，电流250A，Ar气压70kPa，在电弧放电下反应得到深黑色蓬松的碳包铁纳米粒子。碳包铁纳米粒子的形貌和粒径由透射电子显微镜观测，其外径为55～85nm。检测其在猪肝中的发热效应：称取撵碎的新鲜猪肝50克和含铁量70％的碳包铁纳米粒子0.50克混合放在小烧杯中(碳包铁纳米粒子加入比例1.0％)，置于15kw的电磁感应器的感应圈上，电磁感应器工作电流600A，记录温度随时间的关系，40分钟可以达到55℃。

实施例5：

称取适当比例的纯Fe与纯石墨粉(含Fe 80％)混合制成阳极复合棒，阴极用纯石墨棒，将两电极装入反应室中，采用直流碳弧法，通入高纯Ar气，反应电压45V，电流300A，Ar气压90kPa，在电弧放电下反应得到深黑色蓬松的碳包铁纳米晶。碳包铁纳米粒子的形貌和粒径由透射电子显微镜观测，其外径为60～100nm。检测其在猪肝中的发热效应：称取50克左右的整块新鲜猪肝，在整块的猪肝中间划开一长1.5cm深0.5cm的切口，同时称取0.10克含铁量80％的碳包铁纳米粒子，将粉体放入切口里，放在15kw的电磁感应器的感应圈上，工作电流600A，记录温度随时间的关系，在40分钟内中间温度达到65℃，周边温度最高达到55.0℃。

Claims

1.一种磁性纳米药物载体，其特征在于：该载体是纳米铁碳组合物，含有纳米铁和纳米碳；其中碳占质量百分比为20～80％，铁占质量百分比为80～20％，本载体外观在透射电镜中观察为纳米级的碳包层包裹着铁纳米粒子，碳包层外径分布为20～100nm，铁纳米粒子外径分布为2～50nm。

2.一种权利要求1所述的磁性纳米药物载体制备方法，其特征在于：磁性纳米药物载体的制备采用直流碳弧法，直流碳弧法中的阴极用纯石墨棒，用一定比例的纯铁Fe与纯石墨粉末的混合物制成阳极复合棒，真空反应室通入高纯氩Ar气，反应电压60～40V，电流100～300A，氩Ar气压20～90kPa；反应生成的产品用磁过滤，去掉其中的少量的纯石墨成分，收集产物得到碳包铁纳米粒子，即磁性纳米药物载体。

3.一种权利要求1所述的磁性纳米药物载体应用，其特征在于：将上述磁性纳米药物载体置于高频交变磁场，产生交变磁场的电流是300～600A，使其产生发热效应；在施加导向磁场时具有靶向作用；检测上述磁性纳米药物载体即碳包铁纳米粒子在猪肝和生理盐水中的体外靶向发热效应，碳包铁纳米粒子加入比例从0.25％到1％，可达到从室温到65℃可调。