一種核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種納米復(fù)合材料，尤其是涉及一種核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料及其制備 方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 水溶性順磁性的納米材料，可以作為核磁共振造影劑，順磁性的金屬離子包括 Fe3+、Fe 2+、Gd3+和Dy 3+。其中Gd3+有7個(gè)未成對電子，自旋磁矩大，電場對稱，弛豫率高，易與 水配位，且配位水分子為8-9個(gè)，是造影劑的較佳選擇。MRI技術(shù)能夠十分有效地顯示出軟 組織的解剖學(xué)細(xì)節(jié)，而造影劑能夠使圖像更清楚，從而實(shí)現(xiàn)生理活動(dòng)的實(shí)時(shí)觀察。
[0003] Ba基的造影劑是一種很傳統(tǒng)并且在臨床上已經(jīng)廣泛應(yīng)用的CT造影劑，Ba元素具 有較大的原子序數(shù)（Z Ba= 56)，X-ray衰減系數(shù)大，具有很好的CT造影效果，可以用來制備 CT造影劑。
[0004] 介孔二氧化硅納米材料骨架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，孔徑規(guī)則，表面富含羥基易于修飾，可以有 效地裝載和運(yùn)輸不同大小及各種類型的藥物。多功能化的介孔二氧化硅具有很好的生物相 容性和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，可以加以修飾靶向分子、熒光分子、化學(xué)藥物等，制備成多功能化 的藥物運(yùn)輸體系。
[0005] 光動(dòng)力學(xué)療法（Photodynamic Therapy，TOT)是繼手術(shù)治療，放療化療之后的又一 種嶄新的療法。它是利用光動(dòng)力學(xué)效應(yīng)進(jìn)行疾病診斷和治療的一種新技術(shù)。這是一種有氧 分子參與的伴隨生物效應(yīng)的光敏化反應(yīng)。其過程是：用特定波長的激光照射，使光敏劑受到 激發(fā)，激發(fā)態(tài)的光敏劑把能量傳遞給周圍的氧，生成活性很強(qiáng)的活性氧，單線態(tài)氧使相鄰的 生物大分子發(fā)生氧化反應(yīng)，從而導(dǎo)致細(xì)胞受損乃至死亡。
[0006] 光熱治療（Photothermal therapy，PTT)是一種能夠通過光熱轉(zhuǎn)換試劑將近紅外 光轉(zhuǎn)化成為熱量，用于治療疾病的一種方法。通常作為光熱轉(zhuǎn)換試劑納米材料是一種能吸 收某種光特別是近紅外光，通過等離子體共振或者能量躍迀帶產(chǎn)生的熱，從而在局部導(dǎo)致 尚溫，最終殺死腫瘤細(xì)胞的功能材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種核殼結(jié)構(gòu)納米 復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。
[0008] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0009] -種核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料，該復(fù)合材料以BaGdF5納米晶為核，以介孔二氧化 娃為殼，并在介孔二氧化娃的表面修飾光敏劑二羥基娃酞菁（Silicon phthalocyanine dihydroxide，SPO))和革巴向劑透明質(zhì)酸。
[0010] 所述的復(fù)合材料的粒徑為60-70nm，核的粒徑為13-17nm，且粒徑均勻，分散性好， 具有優(yōu)良的生物相容性，載藥量大，T 1加權(quán)成像和CT成像效果好。
[0011] -種核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0012] (1)制備納米粒子BaGdF5;
[0013] (I. 1)在NaOH水溶液中加入乙醇、油酸、油胺，攪拌得到均勻的溶液；
[0014] (1. 2)將 Gd(NO3)3 ? 6H20、BaCl2 ? 2H20、NH4F 的水溶液依次加入到（I. 1)所得混合 溶液，攪拌，得到膠體溶液；
[0015] (1. 3)將（1. 2)得到的膠體溶液轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高溫高壓反應(yīng)釜中， 200 °C -220 °C 反應(yīng) 30-40h，得到納米粒子 BaGdF5;
[0016] (1. 4)將（1. 3)中得到的納米粒子BaGdF5,用乙醇和正己烷的混合液離心洗滌3 次，并將所得到的BaGdF 5分散到氯仿中，得到油溶性BaGdF 5納米粒子；
[0017] (1. 5)將步驟（1. 4)中的油溶性BaGdF5納米粒子滴加入十六烷基三甲基溴化銨 水溶液中，攪拌2-3小時(shí)，加熱至50°C -70°C，保持5-15分鐘，蒸出有機(jī)溶劑，得到水溶性 BaGdF5納米粒子。
[0018] 優(yōu)選的，步驟（I. 1)中，油酸、油胺、乙醇、氫氧化鈉的用量比是40mL:3mL:24mL: I. 2g ;步驟（1. 2)中，Gd、Ba、F三種元素的用量摩爾比為1:1:5 ;步驟（1. 5)中，8&6(^5與 十六烷基三甲基溴化銨的加入配比為lmmol :16-20g。
[0019] (2)在納米粒子BaGdF^面包覆介孔二氧化娃，得到表面包覆有介孔二氧化硅的 BaGdFjR米粒子，即BaGdF 5OmSiO2納米粒子；
[0020] (2. 1)將含有水溶性BaGdF5納米粒子的溶液在50-70°C條件下，pH值調(diào)節(jié)至8-9， 依次加入正硅酸四乙酯和乙酸乙酯，然后再加入3-氨基丙基-三乙氧基硅烷，保持反應(yīng)液 溫度至50°C -70°C，攪拌10-24小時(shí)，使BaGdF5納米粒子表面包覆介孔二氧化硅；
[0021] (2. 2)將步驟（2. 1)得到的產(chǎn)物冷卻，用乙醇離心洗滌6次，將得到的產(chǎn)物分散在 二次水中。
[0022] 優(yōu)選的，步驟（2. 1)中，BaGdF5、正硅酸四乙酯、乙酸乙酯及3-氨基丙基-三乙氧 基硅烷的加入配比為lmmol :4-8mL :25-40mL :0. 5-3mL ;步驟（2. 2)中，BaGdF5和乙醇的用 量比為 lmmol :500mL。
[0023] (3)將SP⑶溶于N，N-二甲基甲酰胺中，得到的SP⑶溶液逐滴滴加到表面包覆有 介孔二氧化硅的BaGdFjfi米粒子溶液中，避光反應(yīng)10-24小時(shí)，離心洗滌，得到表面修飾有 光敏劑SP⑶的BaGdFjfi米粒子，即表面修飾有光敏劑SP⑶的BaGdF 5@mSi02納米粒子；
[0024] 優(yōu)選的，SPCD和N，N-二甲基甲酰胺的用量比為15mg :10mL ;SPCD與BaGdF5的用 量比為 60mg :lmmol〇
[0025] 本發(fā)明中，SP⑶的結(jié)構(gòu)式如下：
[0026]
[0027] (4)在步驟（3)所得表面修飾有光敏劑SPCD的BaGdF5納米粒子的表面繼續(xù)修飾 靶向劑透明質(zhì)酸，得到目標(biāo)產(chǎn)物核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料：
[0028] 將1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺鹽酸、N-羥基丁二酰亞胺溶于 2-(N-嗎啉）乙磺酸一水合物（MES)緩沖溶液中，依次加入透明質(zhì)酸（HA)、表面修飾有光敏 劑SP⑶的BaGdF 5@mSi02m米粒子，避光反應(yīng)6小時(shí)，反應(yīng)后溶液用二次水透析24h，最后用 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮即可得到目標(biāo)產(chǎn)物核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料；
[0029] 優(yōu)選的，2-(N-嗎啉）乙磺酸一水合物緩沖溶液的濃度為0? 5M，1-乙基-(3-二甲 基氨基丙基）碳酰二亞胺鹽酸、N-羥基丁二酰亞胺、透明質(zhì)酸與2-(N-嗎啉）乙磺酸一水 合物溶液的用量比為8-10mg :8-10mg :10mg :5mL ;透明質(zhì)酸與BaGdFj^加入配比為50mg : 0. 025-0. 05mol。
[0030] 上述核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料為光敏劑直接鍵合修飾的核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料，可 以應(yīng)用在制備核磁共振造影劑及CT造影劑中。
[0031] 上述光敏劑直接鍵合修飾的核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料可以應(yīng)用在藥物載體中。
[0032] 上述光敏劑直接鍵合修飾的核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料可以應(yīng)用在光熱及光動(dòng)力療 法治療腫瘤。
[0033] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過溶劑熱法制備油溶性的五氟釓鋇納米粒子，并對油 溶性的五氟釓鋇納米粒子進(jìn)行水溶性改性，再通過溶膠凝膠法包覆介孔二氧化硅，其表面 有大量的氨基可以結(jié)合靶向分子HA，同時(shí)在介孔二氧化硅的表面可以鍵合光敏劑SPCD。所 得到的納米材料同時(shí)具有核磁造影、CT造影、光熱治療、光動(dòng)力治療的功能。通過鍵合靶向 劑HA，改善材料水溶性的同時(shí)，也使材料具有一定的革El向性。所合成的納米復(fù)合材料在腫瘤 的成像及治療方面具有潛在的應(yīng)用前景。
[0034] 該復(fù)合材料表面裸露的Si-O鍵可同光敏劑SP⑶（二羥基硅酞菁）所帶的基團(tuán) Si-OH發(fā)生水解反應(yīng)，使光敏劑通過共價(jià)作用直接鍵合到二氧化硅的表面。SP⑶在660nm 的激光激發(fā)下可以產(chǎn)生單線態(tài)氧，可用于光動(dòng)力學(xué)治療。同時(shí)，SP⑶在808nm的激光照射 下可以將光能轉(zhuǎn)換成熱能。兩種療法結(jié)合可以更有效地殺死癌細(xì)胞。同時(shí)在材料的表面鍵 合HA(透明質(zhì)酸）改善其生物相容性，延長體內(nèi)循環(huán)時(shí)間。并且HA是一種常用的靶向分 子，可以在治療過程中特異性的靶向到癌細(xì)胞，比如：HeLa，并且結(jié)合光熱、光動(dòng)力協(xié)同治療 有效地殺死癌細(xì)胞。該材料有望作為一種集診斷治療于一體的多功能材料，將在納米醫(yī)學(xué) 領(lǐng)域得到進(jìn)一步的研究和應(yīng)用。
【附圖說明】
[0035] 圖1是實(shí)施例1中制備BaGdF5OmSiO2-SP⑶-HA的制備流程圖。
[0036] 圖2是實(shí)施例1中制得的BaGdF5的XRD。
[0037] 圖3是實(shí)施例1中制得的BaGdF5的TEM圖像。
[0038] 圖4是實(shí)施例1中制得的BaGdF5OmSiO^ TEM圖像。
[0039] 圖5是實(shí)施例1中制得的BaGdF5OmSiO2的粒徑分布。
[0040] 圖6是實(shí)施例2中BaGdF5OmSiO2-SPCD-HA的單線態(tài)氧檢測圖譜。
[0041] 圖7是實(shí)施例3中不同濃度BaGdF5OmSiO2-SPCD-HA的光熱曲線。
[0042] 圖8是實(shí)施例3中BaGdF5OmSiO2-SPCD-HA的光熱循環(huán)曲線。
[0043] 圖9是實(shí)施例3中BaGdF5OmSiO2-SP⑶-HA的光熱前后的紫外可見光譜。
[0044] 圖10是實(shí)施例4中BaGdF5OmSiO2-SPCD-HA的T 1核磁成像圖。
[0045] 圖11是HeLa細(xì)胞的光熱治療效果對比圖。
[0046] 圖12是HeLa細(xì)胞的光動(dòng)力治療效果對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0048] 實(shí)施例1
[0049] 按照如圖1所示的制備流程圖制備光敏劑直接鍵合修飾的核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材 料，簡寫為BaGdF5@mSi0 2-SPCD-HA。包括以下步驟：
[0050] (1)在容量為150mL的燒杯加入I. 2gNa0H，4mL二次水，24mL無水乙醇，40mL油酸， 3mL 油胺，攪拌均勾，然后依次加入 ImmolGd(NO3)3 .GH2CKlmmolBaCl2 CH2CKSmmolNH4F,攪拌 30min，轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)村的反應(yīng)釜中，隨后將反應(yīng)釜密封置于220°C氛圍中反應(yīng)36h， 冷卻至室溫后倒出上層液體，得到沉在反應(yīng)釜底部的產(chǎn)物。用乙醇與正己烷的混合液洗滌 產(chǎn)物2~3次，制得油溶性GdBaF 5納米粒子并置于氯仿（CHCl 3)中保存。
[0051] (2)稱取400mg的十六烷基三甲基溴化銨（CTAB)，溶于20mLH20中，制得十六烷 基三甲基溴化銨水溶液，將步驟（1)中的含有GdBaF 5納米粒子的CHCl 3溶液ImL (濃度為 0. 025-0. 05mmol/mL)，滴加至十六烷基三甲