CN1785161A - 一种载顺铂磁性纳米球及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种载顺铂载药纳米球及其制备方法，目的在于克服已有技术存在的缺点，提供一种具有磁靶向性的载顺铂磁性纳米球及其制备方法。本发明是在羧基多糖存在下采用化学共沉淀法制备羧基多糖改性纳米四氧化三铁颗粒，然后通过纳米四氧化三铁颗粒表面羧基多糖中自由羧基与铂原子形成配位作用，实现顺铂与纳米四氧化三铁颗粒的耦联，得到载顺铂磁性纳米球。本发明所制备的载顺铂磁性纳米球平均直径小于100nm、磁响应性较强，可在血清中稳定分散，有望应用于缓释给药系统，并实现恶性肿瘤的磁靶向化疗和磁性液体细胞内热疗。
Description
技术领域
本发明涉及纳米技术领域，具体涉及一种载顺铂纳米球及其制备方法。
背景技术
顺铂(Cis-dichlorodiamine platinum)是临床上最为常用的细胞周期非特异性高效抗肿瘤药物，可用于治疗卵巢癌、睾丸癌、膀胱癌、胃肠道肿瘤，尤其是头颈部肿瘤，其抗癌机制主要是通过DNA之间或DNA同蛋白质之间形成交联物从而抑制DNA的复制。然而，以顺铂为主的化疗还存在很多问题：①顺铂分子量低，在血液循环中转运过快，不能很好的发挥抗癌作用；②静脉给药，全身化疗，毒副作用大；③长期化疗后，易导致机体耐药。为了提高肿瘤组织中的药物浓度、减少药物对正常组织的损害，提高治疗效果，已进行很多有关药物载体和靶向化疗的研究。目前研究较多的有脂质体、聚合物、多糖等，这些载体可控制药物的释放，但不具备靶向性。
发明内容
本发明的目的在于克服已有顺铂药物治疗中存在的缺点，提供一种载顺铂磁性纳米球。
本发明的另一个目的是提供上述载顺铂磁性纳米球的制备方法。
本发明的载顺铂磁性纳米球，主要由纳米四氧化三铁颗粒、羧基多糖和顺铂组成，纳米四氧化三铁颗粒表面吸附羧基多糖，羧基多糖中的自由羧基与顺铂以配位键结合，纳米四氧化三铁颗粒∶羧基多糖∶顺铂的质量比＝1∶3～7∶0.1～1。纳米四氧化三铁颗粒的平均直径在6～10纳米左右。所采用的羧基多糖为海藻酸或海藻酸的碱金属盐中的一种，也可以为羧甲基葡聚糖。一般羧基多糖的重均分子量在0.5～5万之间，最佳在0.8～1.5万之间。如果羧基多糖的重均分子量太小，羧基多糖在纳米四氧化三铁颗粒表面的吸附量小，形成的位阻作用较小，不利于纳米颗粒的稳定；如果羧基多糖的重均分子量太大，则容易通过搭桥作用使改性颗粒聚沉。
本发明是在羧基多糖存在下采用化学共沉淀法制备羧基多糖改性纳米四氧化三铁颗粒，然后通过羧基多糖中自由羧基与铂原子的配位作用实现顺铂与纳米磁性颗粒的耦联，得到载顺铂磁性纳米球。化学共沉淀法制备四氧化三铁的化学反应式为：
或
顺铂与多糖链中自由羧基的化学反应式为：
本发明的载顺铂磁性纳米球的制备方法如下所示：
①羧基多糖存在下合成纳米四氧化三铁颗粒：
将Fe2+、Fe3+按摩尔比为1.0～1.4∶2配制成混合溶液；然后加入氨水和羧基多糖的混合液，氨水∶Fe3+的摩尔比为12～40∶1，羧基多糖对所合成的四氧化三铁的质量比为2～5∶1；在搅拌下反应40～60分钟，搅拌速度控制在800～1000转/分，反应温度控制在85～95℃之间，得到含有不稳定大颗粒的水基四氧化三铁磁性液体。
②离心分离去除不稳定的大颗粒：
用离心机将所制得的水基四氧化三铁磁性液体作离心处理，去除沉淀的大颗粒，收集上层清液，即为稳定的水基磁性液体。
③超滤去除水基磁性液体中游离的羧基多糖和其他电解质：
采用超滤装置对水基磁性液体进行反复洗涤超滤，直到滤出洗涤液的电导率下降至1000us/cm以下，得到羧基多糖改性纳米四氧化三铁颗粒磁性液体。
④羧基多糖改性纳米四氧化三铁颗粒与顺铂的耦联：
将顺铂与羧基多糖改性纳米四氧化三铁颗粒水基磁性液体混合(其中羧基多糖改性纳米四氧化三铁颗粒∶顺铂的质量比为3～30∶1)，在25～45℃条件下反应24～48小时，最后将反应液在蒸馏水中透析去除游离的顺铂，得到载顺铂磁性纳米球。
步骤①所述的氨水用量，即氨水∶三氯化铁两者的摩尔比应控制在12～40∶1，以保证反应体系的pH值稳定在8～9.5之间，保证四氧化三铁晶核的形成。
上述制备方法步骤④中水基磁性液体的含铁浓度在2～15mg/ml之间，磁性液体的浓度太低，不利于耦联反应的进行，如果浓度太高，纳米颗粒容易聚集析出或形成凝胶。羧基多糖改性纳米四氧化三铁颗粒和顺铂的反应质量配比为3～30∶1，如果反应配比太大，单位颗粒的载药量将过小，如果反应配比太小，载药颗粒稳定性较差。反应温度在25～45℃之间，反应温度低，则反应速率低，所需的反应时间就较长，而反应温度过高，耦联反应的程度会降低，最优选的反应温度为37℃。
载顺铂磁性纳米球不仅具有缓释作用，还可以通过在肿瘤组织附近设置一定强度的磁场来实现磁靶向给药；此外，肿瘤细胞摄取磁性颗粒后，由于磁粒不透放射线，可明显增强放疗效果；并可通过施加交变磁场，使进入癌细胞内的磁性纳米球发生相应的取向运动而产热，进一步增强顺铂的细胞毒性作用。
本发明同已有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明所制备的载顺铂磁性纳米球的摩尔颗粒载药量达到1000摩尔，顺铂的可逆连接释放度(指顺铂的可逆释放量对顺铂反应总量的百分比)达到65％。
2、本发明所制备的载顺铂磁性纳米球平均水动力直径小于100nm，容易被癌细胞摄取；
3、本发明所制备的载顺铂磁性纳米球的饱和磁化强度可达到约3kA/m。
4、本发明所制备的载顺铂磁性纳米球的表面电位在-30mV至-50mV之间，在血清中可保持稳定分散。
5、体外细胞毒性实验表明，本发明所制备的载顺铂磁性纳米球对人鼻咽癌CNE2细胞的半数杀伤率(LD50)为2.3-2.4μg/ml，比顺铂的半数杀伤率(1.44μg/ml)低1.60倍，但均＜5μg/ml，而且在药物浓度达到9.45μg/ml时，杀伤率近80％，药效显著。
以上数据的测定方法是：载顺铂磁性纳米球的载药量和顺铂可逆连接释放度采用邻苯二胺比色法进行测定，水动力学直径采用光子相关光谱进行测定，载顺铂磁性纳米球的饱和磁化强度采用振动样品磁强计测定，表面电位测定在马尔文3000HSA Zetasizer仪上进行，对人鼻咽癌CNE2细胞的半数杀伤率采用噻唑篮还原(MTT)法测定。
附图说明
图1为本发明的载顺铂磁性纳米球的结构示意图；
图2为本发明方法制得的载顺铂磁性纳米球的透射电镜照片；
图3为本发明方法制得的顺铂磁性纳米球被鼻咽癌细胞摄取的透射电镜照片。
具体实施方式
实施例1
①取9.6g FeCl3.6H2O，配成质量浓度为60％的FeCl3溶液，称量5g FeSO4.7H2O，配成质量浓度为20％的FeSO4溶液，将两种溶液混合配成铁盐混合溶液(硫酸亚铁∶三氯化铁两者的摩尔比＝1∶2)。将20g重均分子量为2万的海藻酸钠溶解在100ml浓度为25Wt％的浓氨水中配成海藻酸钠氨水混合溶液(氨水∶三氯化铁的摩尔比为40∶1，海藻酸钠对四氧化三铁的质量比为5∶1)。将铁盐混合溶液和海藻酸钠氨水混合溶液在800转/分的搅拌下混合，然后搅拌下反应50分钟，反应温度稳定在90℃。②反应结束后，用离心机将所制得的水基四氧化三铁磁性液体作离心处理，去除沉淀的大颗粒，保证纳米四氧化三铁颗粒大小均匀并稳定分散在水中，收集上层清液，得到稳定的水基四氧化三铁磁性液体。③采用超滤装置对水基磁性液体进行反复洗涤超滤，直到滤出洗涤液的电导率下降至1000us/cm以下，得到海藻酸钠改性纳米四氧化三铁颗粒磁性液体(海藻酸钠对纳米四氧化三铁颗粒的质量比约为5∶1)。④取2ml含铁量为5mg/ml的海藻酸钠改性纳米四氧化三铁磁性液体(约含60mg的海藻酸钠改性纳米四氧化三铁颗粒)与10mg顺铂在37℃条件下反应24小时，然后将反应液在蒸馏水中透析去除游离的顺铂，得到在水中稳定分散的载顺铂磁性纳米球，顺铂的可逆连接释放量约为6.5mg，其中纳米四氧化三铁颗粒∶羧基多糖∶顺铂的质量比＝1∶5∶0.65，摩尔颗粒载药量达到850摩尔左右，载顺铂磁性纳米球的结构如图1所示，透射电镜照片如图2所示。载顺铂磁性纳米球平均水动力直径小于100nm，容易被癌细胞摄取鼻咽癌细胞摄取，其被鼻咽癌细胞摄取的透射电镜照片如图3所示。载顺铂磁性纳米球的饱和磁化强度达到3kA/m。载顺铂磁性纳米球表面电位约为-42mV，在血清中可保持稳定分散。体外细胞毒性实验表明，所制备的载顺铂磁性纳米球对人鼻咽癌CNE2细胞的半数杀伤率(LD50)为2.37μg/ml。
实施例2
①取9.6 g FeCl3.6H2O，配成质量浓度为30％的FeCl3溶液，称量6g FeSO4.7H2O，配成质量浓度为15％的FeSO4溶液，将两种溶液混合配成铁盐混合溶液(硫酸亚铁∶三氯化铁两者的摩尔比＝1.2∶2)。将16g重均分子量为2万的海藻酸钾溶解在80 ml浓度为25Wt％的浓氨水中配成海藻酸钾氨水混合溶液(氨水∶三氯化铁的摩尔比为32∶1，海藻酸钾对四氧化三铁的质量比为4∶1)。将铁盐混合溶液和海藻酸钾氨水混合溶液在800转/分的搅拌下混合，然后搅拌下反应50分钟，反应温度稳定在90℃。步骤②和步骤③同实施例1，得到海藻酸钾改性纳米四氧化三铁颗粒(海藻酸钾对纳米四氧化三铁颗粒的质量比为5∶1)。④取2ml含铁量为2.5mg/ml的海藻酸钾改性纳米四氧化三铁磁性液体(约含30mg的海藻酸钾改性纳米四氧化三铁颗粒)与10mg顺铂在37℃条件下反应24小时，得到在水中部分稳定分散的载顺铂磁性纳米球，顺铂的可逆连接释放量约为4.5mg，其中纳米四氧化三铁颗粒∶羧基多糖∶顺铂的质量比＝1∶5∶0.9，摩尔颗粒载药量达到1000摩尔左右。
实施例3
①取9.6 g FeCl3.6H2O，配成质量浓度为45％的FeCl3溶液，称量7 g FeSO4.7H2O，配成质量浓度为20％的FeSO4溶液，将两种溶液混合配成铁盐混合溶液(硫酸亚铁∶三氯化铁两者的摩尔比＝1.4∶2)。将16g重均分子量为2万的海藻酸溶解在100 ml浓度为25Wt％的浓氨水中配成海藻酸氨水混合溶液(氨水∶三氯化铁的摩尔比为40∶1，海藻酸对四氧化三铁的质量比为4∶1)。将铁盐混合溶液和海藻酸氨水混合溶液在800转/分的搅拌下混合，然后搅拌下反应50分钟，反应温度稳定在90℃。步骤②和步骤③同实施例1，得到海藻酸改性纳米四氧化三铁颗粒(海藻酸对纳米四氧化三铁颗粒的质量比约为5∶1)。④取3ml含铁量为10mg/ml的海藻酸改性纳米四氧化三铁磁性液体(约含180mg的海藻酸改性纳米四氧化三铁颗粒)与10mg顺铂在37℃条件下反应24小时，得到在水中稳定分散的载顺铂磁性纳米球，顺铂的可逆连接释放量约为6.8mg，其中纳米四氧化三铁颗粒∶羧基多糖∶顺铂的质量比＝1∶5∶0.23，摩尔颗粒载药量达到300摩尔左右。
实施例4
①取9.6g FeCl3.6H2O，配成质量浓度为60％的FeCl3溶液，称量6g FeSO4.7H2O，配成质量浓度为20％的FeSO4溶液，将两种溶液混合配成铁盐混合溶液(硫酸亚铁∶三氯化铁两者的摩尔比＝1.2∶2)。将16g重均分子量为0.8万的海藻酸溶解在100ml浓度为25Wt％的浓氨水中配成海藻酸氨水混合溶液(氨水∶三氯化铁的摩尔比为40∶1，海藻酸对四氧化三铁的质量比为4∶1)。将铁盐混合溶液和海藻酸氨水混合溶液在800转/分的搅拌下混合，然后搅拌下反应50分钟，反应温度稳定在90℃。步骤②和步骤③同实施例1，得到海藻酸改性纳米四氧化三铁颗粒(海藻酸对纳米四氧化三铁颗粒的质量比约为3∶1)。④取3ml含铁量为10mg/ml的海藻酸改性纳米四氧化三铁磁性液体(约含120mg的海藻酸改性纳米四氧化三铁颗粒)与10mg顺铂在37℃条件下反应24小时，得到在水中稳定分散的载顺铂磁性纳米球，顺铂的可逆连接释放量约为6.8mg，其中纳米四氧化三铁颗粒∶羧基多糖∶顺铂的质量比＝1∶3∶0.23，摩尔颗粒载药量达到300摩尔左右。
实施例5
①取9.6 g FeCl3.6H2O，配成质量浓度为60％的FeCl3溶液，称量6g FeSO4.7H2O，配成质量浓度为20％的FeSO4溶液，将两种溶液混合配成铁盐混合溶液(硫酸亚铁∶三氯化铁两者的摩尔比＝1.2∶2)。将16g平均分子量为4万的海藻酸钠溶解在100ml浓度为25Wt％的浓氨水中配成海藻酸钠氨水混合溶液(氨水∶三氯化铁的摩尔比为40∶1，海藻酸钠对四氧化三铁的质量比为4∶1)。将铁盐混合溶液和海藻酸钠氨水混合溶液在800转/分的搅拌下混合，然后搅拌下反应50分钟，反应温度稳定在90℃。步骤②和步骤③同实施例1，得到海藻酸钠改性纳米四氧化三铁颗粒(海藻酸钠对纳米四氧化三铁颗粒的质量比约为7∶1)。④取3ml含铁量为10mg/ml的海藻酸改性纳米四氧化三铁磁性液体(约含240mg的海藻酸改性纳米四氧化三铁颗粒)与10mg顺铂在37℃条件下反应24小时，得到在水中稳定分散的载顺铂磁性纳米球，顺铂的可逆连接释放量约为6.8mg，其中纳米四氧化三铁颗粒∶羧基多糖∶顺铂的质量比＝1∶7∶0.23，摩尔颗粒载药量达到300摩尔左右。
实施例6
①取9.6 g FeCl3.6H2O，配成质量浓度为60％的FeCl3溶液，称量4.6g FeCl2.4H2O，配成质量浓度为20％的FeCl2.4H2O溶液，将两种溶液混合配成铁盐混合溶液(氯化亚铁∶三氯化铁两者的摩尔比＝1.2∶2)。将8g平均分子量为2万的羧甲基葡聚糖溶解在60ml浓度为25Wt％的浓氨水中配成羧甲基葡聚糖氨水混合溶液(氨水∶三氯化铁的摩尔比为24∶1，羧甲基葡聚糖对四氧化三铁的质量比为4∶1)。将铁盐混合溶液和羧甲基葡聚糖氨水混合溶液在800转/分的搅拌下混合，然后搅拌下反应40分钟，反应温度稳定在90℃；步骤②和步骤③同实施例1，得到羧甲基葡聚糖改性纳米四氧化三铁颗粒(羧甲基葡聚糖对纳米四氧化三铁颗粒的质量比约为3∶1)。④取2ml含铁量为10mg/ml的羧甲基葡聚糖改性纳米四氧化三铁磁性液体(约含80mg羧甲基葡聚糖改性纳米四氧化三铁颗粒)与10mg顺铂在37℃条件下反应24小时，得到在水中稳定分散的载顺铂磁性纳米球，顺铂的可逆连接释放量约为6.9mg，其中纳米四氧化三铁颗粒∶羧基多糖∶顺铂的质量比＝1∶3∶0.34。
实施例7
①取9.6 g FeCl3.6H2O，配成质量浓度为60％的FeCl3溶液，称量4.6g FeCl2.4H2O，配成质量浓度为20％的FeCl2.4H2O溶液，将两种溶液混合配成铁盐混合溶液(氯化亚铁∶三氯化铁两者的摩尔比＝1.2∶2)。将16g平均分子量为2万的羧甲基葡聚糖溶解在80ml浓度为25Wt％的浓氨水中配成羧甲基葡聚糖氨水混合溶液(氨水∶三氯化铁的摩尔比为32∶1，羧甲基葡聚糖对四氧化三铁的质量比为4∶1)。将铁盐混合溶液和羧甲基葡聚糖氨水混合溶液在800转/分的搅拌下混合，然后搅拌下反应40分钟，反应温度稳定在90℃。步骤②和③同实施例1，得到羧甲基葡聚糖改性纳米四氧化三铁颗粒(羧甲基葡聚糖对纳米四氧化三铁颗粒的质量比约为3∶1)。④取3ml含铁量为10mg/ml的羧甲基葡聚糖改性纳米四氧化三铁磁性液体(约含120mg羧甲基葡聚糖改性纳米四氧化三铁颗粒)与10mg顺铂在45℃条件下反应24小时，得到在水中稳定分散的载顺铂磁性纳米球，顺铂的可逆连接释放量约为6.6mg，其中纳米四氧化三铁颗粒∶羧基多糖∶顺铂的质量比＝1∶3∶0.22。
实施例8
步骤①②③同实施例3，得到海藻酸改性纳米四氧化三铁颗粒(海藻酸对纳米四氧化三铁颗粒的质量比约为5∶1)。④取2ml含铁量为10mg/ml的海藻酸改性纳米四氧化三铁磁性液体(约含120mg的海藻酸改性纳米四氧化三铁颗粒)与10mg顺铂在25℃条件下反应48小时，得到在水中稳定分散的载顺铂磁性纳米球，顺铂的可逆连接释放量约为5.6mg，其中纳米四氧化三铁颗粒∶羧基多糖∶顺铂的质量比＝1∶3∶0.28。
Claims (8)
1.一种载顺铂磁性纳米球，由纳米四氧化三铁颗粒、羧基多糖和顺铂组成。
2.根据权利要求1所述的载顺铂磁性纳米球，其特征在于纳米四氧化三铁颗粒∶羧基多糖∶顺铂的质量比＝1∶3～7∶0.1～1。
3.根据权利要求1或2所述的载顺铂磁性纳米球，其特征在于所述羧基多糖为海藻酸或海藻酸的碱金属盐或羧甲基葡聚糖。
4.根据权利要求3所述的载顺铂磁性纳米球，其特征在于所述羧基多糖的重均分子量在0.5万～5万之间。
5.根据权利要求4所述的载顺铂磁性纳米球，其特征在于所述羧基多糖的重均分子量在0.8万～1.5万之间。
6.一种制备权利要求1所述的载顺铂磁性纳米球的方法，其特征在于包括以下步骤：
①羧基多糖存在下合成纳米四氧化三铁颗粒：
将Fe2+、Fe3+按摩尔比为1.0～1.4∶2配制成混合溶液；然后加入氨水和羧基多糖的混合液，氨水∶Fe3+的摩尔比为12～40∶1，羧基多糖对所合成的四氧化三铁的质量比为2～5∶1；在搅拌下反应40～60分钟，搅拌速度控制在800～1000转/分，反应温度控制在85～95℃之间，得到含有不稳定大颗粒的水基四氧化三铁磁性液体；
②离心分离去除不稳定的大颗粒：
用离心机将所制得的水基四氧化三铁磁性液体作离心处理，去除沉淀的大颗粒，收集上层清液，即为稳定的水基磁性液体；
③超滤去除水基磁性液体中游离的羧基多糖和其他电解质：
采用超滤装置对水基磁性液体进行反复洗涤超滤，直到滤出洗涤液的电导率下降至1000us/cm以下，得到羧基多糖改性纳米四氧化三铁颗粒磁性液体；
④羧基多糖改性纳米四氧化三铁颗粒与顺铂的耦联：
将顺铂与羧基多糖改性纳米四氧化三铁颗粒水基磁性液体混合，羧基多糖改性纳米四氧化三铁颗粒∶顺铂的质量比为3～30∶1，在25～45℃条件下反应24～48小时，最后将反应液在蒸馏水中透析去除游离的顺铂，得到载顺铂磁性纳米球。
7.根据权利要求6所述的载顺铂磁性纳米球的制备方法，其特征在于步骤①的反应温度为37℃。
8.根据权利要求7所述的载顺铂磁性纳米球的制备方法，其特征在于所述水基磁性液体的含铁浓度在2～15mg/ml之间。
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