本發(fā)明涉及光敏劑納米生物材料，具體涉及一種負(fù)載二氫卟吩稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、光動(dòng)力療法(photodynamic?therapy，pdt)是一種非常有應(yīng)用前景的非侵入性治療腫瘤的方法，具有毒性小副作用少、治療效果好、應(yīng)用范圍廣、治療費(fèi)用較低等優(yōu)勢(shì)。pdt應(yīng)用的三要素是光敏劑、適宜波長(zhǎng)的激發(fā)光、細(xì)胞內(nèi)單線態(tài)氧產(chǎn)率，通過(guò)特定波長(zhǎng)的光激發(fā)進(jìn)入體內(nèi)的光敏劑使作用部位產(chǎn)生ros和單線態(tài)氧是pdt產(chǎn)生良好抗腫瘤作用基礎(chǔ)。

2、在pdt應(yīng)用中最重要一點(diǎn)是光敏劑的選擇。二氫卟吩(chlorine6，ce6)是一種性能優(yōu)良的光敏劑，具有對(duì)正常組織損傷小、能夠靶向腫瘤細(xì)胞、物化性質(zhì)穩(wěn)定、通過(guò)特定波長(zhǎng)的光激活后單線態(tài)氧產(chǎn)率較高、抗腫瘤效果好、作用完成易于排出體外等優(yōu)點(diǎn)，在惡性腫瘤治療領(lǐng)域已有廣泛的研究。但二氫卟吩光敏劑具有疏水性易在水相中聚集，有較低的腫瘤選擇性，且其最大激發(fā)波長(zhǎng)在可見(jiàn)光區(qū)，但是可見(jiàn)光難以透過(guò)表皮。

3、與二氫卟吩光敏劑相比，納米光敏劑具有更高療效、更強(qiáng)親水性、更強(qiáng)生物利用度、靶向性及控釋作用等優(yōu)點(diǎn)。其中，稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子(upconversion?nanoparticles，ucnps)是一種摻雜瀾系稀土元素并且能夠通過(guò)低能量激發(fā)光得到高能量發(fā)射光納米粒子，其利用上轉(zhuǎn)換發(fā)光，上轉(zhuǎn)換發(fā)光是一種反斯托克斯現(xiàn)象，與下轉(zhuǎn)換光相比上轉(zhuǎn)換發(fā)光能夠有效降低光對(duì)生物組織的損傷作用。且稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子具有窄帶發(fā)射、發(fā)光壽命長(zhǎng)、光穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，能夠響應(yīng)近紅外光的激發(fā)，而近紅外光是生物組織光學(xué)傳輸“窗口”，被證實(shí)對(duì)生物組織損傷較小、能減少生物背景熒光、有一定的組織穿透力可透過(guò)表皮1～2cm且波長(zhǎng)越長(zhǎng)對(duì)組織的穿透深度越深，因而具有高組織穿透深度的獨(dú)特光學(xué)特性。因此，稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子受到較多關(guān)注成為近年來(lái)納米材料生物應(yīng)用方面的研究熱點(diǎn)。鑒于此，本發(fā)明提供一種負(fù)載二氫卟吩稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子及制備方法和應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種負(fù)載二氫卟吩稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子及制備方法和應(yīng)用。目的是增加了光敏劑二氫卟酚的水溶性，從而增加了其生物相容性、血液循環(huán)穩(wěn)定性和分散性，且使稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子用近紅外光980nm激發(fā)下在二氫卟酚的最大激發(fā)波長(zhǎng)650-670nm處產(chǎn)生最高熒光發(fā)射峰。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，一種負(fù)載二氫卟吩稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子，所述負(fù)載二氫卟吩稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子為將稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子和二氫卟吩結(jié)合且采用聚乙二醇修飾制得；所述稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子由內(nèi)而外依次包括：核層、第一殼層、第二殼層，所述核層、所述第一殼層、所述第二殼層依次為nayf4:er納米粒子、naybf4和nayf4；所述稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子用近紅外光980nm激發(fā)下在650-670nm處產(chǎn)生最高熒光發(fā)射峰。

4、本發(fā)明的負(fù)載二氫卟吩稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子的水合粒徑166.7±7.26nm；zeta電位為-19.91±0.2921mv。

5、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

6、本發(fā)明中所有的稀土離子用的都是六水合物，如：六水合氯化鐿，六水合氯化釔，六水合氯化鉺。

7、進(jìn)一步，所述nayf4:er納米粒子中y元素與er元素的摩爾比為1:1。

8、進(jìn)一步，所述稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子、所述二氫卟吩與所述聚乙二醇的質(zhì)量比為10-50：10：50。

9、進(jìn)一步，所述nayf4:er納米粒子中y和er的總物質(zhì)的量、所述naybf4中yb的物質(zhì)的量與所述nayf4中y的物質(zhì)的量的比為0.5：1.5：1.2。

10、進(jìn)一步，所述負(fù)載二氫卟吩稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子的具體結(jié)構(gòu)為：nayf4：er@naybf4@nayf4@ce6。

11、第二方面，一種負(fù)載二氫卟吩稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子的制備方法，包括如下步驟：

12、(1)制備nayf4:er納米粒子：將氯化釔的水溶液、氯化鉺的水溶液按照摩爾比y：er為1:1加入到反應(yīng)器中，加熱至沸騰直至水溶劑蒸發(fā)完全；在所述反應(yīng)器加入油酸和1-十八烯的混合體系，在氬氣保護(hù)下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻到室溫；在攪拌條件下在所述反應(yīng)器加入含naoh和nh4f的甲醇溶液，攪拌至混合均勻，在通入氬氣的條件下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻到室溫，洗滌，得到nayf4:er納米粒子，將所述nayf4:er納米粒子分散在環(huán)己烷中，得到第一分散液；

13、(2)制備nayf4:er@naybf4納米粒子：將氯化鐿的水溶液加入到反應(yīng)器中，加熱至沸騰直至水溶劑蒸發(fā)完全；在所述反應(yīng)器加入油酸和1-十八烯的混合體系，在氬氣保護(hù)下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻到室溫；在攪拌條件下在所述反應(yīng)器加入含naoh和nh4f的甲醇溶液，再加入第一分散液，攪拌至混合均勻，在通入氬氣的條件下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻到室溫，洗滌，得到nayf4:er@naybf4納米粒子，將所述nayf4:er@naybf4納米粒子分散在環(huán)己烷中，得到第二分散液；

14、(3)制備nayf4:er@naybf4@nayf4納米粒子：將氯化釔的水溶液加入到反應(yīng)器中，加熱至沸騰直至水溶劑蒸發(fā)完全；在所述反應(yīng)器加入油酸和1-十八烯的混合體系，在氬氣保護(hù)下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻到室溫；在攪拌條件下在所述反應(yīng)器加入含naoh和nh4f的甲醇溶液，再加入第二分散液，攪拌至混合均勻，在通入氬氣的條件下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻到室溫，洗滌，得到nayf4:er@naybf4@nayf4納米粒子；

15、(4)修飾：將聚乙二醇、二氫卟吩溶解在三氯甲烷中，加入所述nayf4:er@naybf4@nayf4納米粒子，分散后，加入超純水，除去三氯甲烷，采用孔徑為0.22±0.1um的濾膜過(guò)濾，將得到的過(guò)濾液進(jìn)行離心，用純化水洗滌，凍干成粉末，得到負(fù)載二氫卟吩稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子，保存在-20℃?zhèn)溆谩?/p>

16、進(jìn)一步，步驟(1)中，所述氯化鉺與所述油酸的用量比為0.25mmol：3.75ml；所述油酸和1-十八烯的混合體系中油酸與1-十八烯的體積比為3.75：7.5；所述氯化鉺與所述naoh摩爾比為0.25：1.25；所述含naoh和nh4f的甲醇溶液中naoh與nh4f的摩爾比為1.25：2；

17、步驟(2)中，所述氯化鐿與所述油酸的用量比為1.5mmol：7.5ml；所述油酸和1-十八烯的混合體系中油酸與1-十八烯的體積比為7.5：15；所述氯化鐿與所述naoh摩爾比為1.5：1.25；所述氯化鐿與所述nayf4:er納米粒子的摩爾比為1.5：0.5；所述含naoh和nh4f的甲醇溶液中naoh與nh4f的摩爾比為1.25：2；

18、步驟(3)中，所述氯化釔與所述油酸的用量比為1.25mmol：7.5ml；所述油酸和1-十八烯的混合體系中油酸與1-十八烯的體積比為7.5：15；所述氯化釔與所述naoh摩爾比為1.2：1.25；所述氯化釔中釔與所述nayf4:er@naybf4納米粒子中yb的摩爾比為1.2:1.5；所述含naoh和nh4f的甲醇溶液中naoh與nh4f的摩爾比為1.25：2；

19、步驟(4)中，所述聚乙二醇與二氫卟吩的質(zhì)量比為5：1；所述二氫卟吩與所述nayf4:er@naybf4@nayf4納米粒子用量比為1:1-5。

20、進(jìn)一步，包括如下具體的步驟：

21、(1)制備nayf4:er納米粒子：將氯化釔的水溶液、氯化鉺的水溶液按照摩爾比y：er為1:1加入到反應(yīng)器中，加熱至沸騰直至水溶劑蒸發(fā)完全；在所述反應(yīng)器加入油酸和1-十八烯的混合體系，在氬氣保護(hù)下加熱至110-130℃，保持25-35分鐘，再升溫至150-170℃，至反應(yīng)結(jié)束，冷卻到室溫；攪拌條件下在所述反應(yīng)器加入含naoh和nh4f的甲醇溶液，攪拌至混合均勻，在通入氬氣的條件下升高溫度到90-110℃，至甲醇溶劑除去完全；在通入氬氣、加冷凝管冷凝回流下，將溫度升溫至290-310℃，至反應(yīng)結(jié)束；待反應(yīng)體系自然冷卻到室溫，用環(huán)己烷和乙醇洗滌(環(huán)己烷和乙醇的用量滿足洗滌要求即可)，得到nayf4:er納米粒子，分散在環(huán)己烷中，得到第一分散液；

22、(2)制備nayf4:er@naybf4納米粒子：將氯化鐿的水溶液加入到反應(yīng)器中，加熱至沸騰直至水溶劑蒸發(fā)完全；在所述反應(yīng)器加入油酸和1-十八烯的混合體系，在氬氣保護(hù)下加熱至110-130℃，保持25-35分鐘，再升溫至150-170℃，至反應(yīng)結(jié)束，冷卻到室溫；在攪拌條件下在所述反應(yīng)器加入含naoh和nh4f的甲醇溶液，再加入第一分散液，并在室溫下攪拌至混合均勻，在通入氬氣的條件下升高溫度到90-110℃，至甲醇溶劑除去完全；在通入氬氣、加冷凝管冷凝回流下，將溫度升溫至290-310℃，至反應(yīng)結(jié)束；待反應(yīng)體系自然冷卻到室溫，用環(huán)己烷和乙醇洗滌，得到nayf4:er@naybf4納米粒子，分散在環(huán)己烷中，得到第二分散液；

23、(3)制備nayf4:er@naybf4@nayf4納米粒子：將氯化釔的水溶液加入到反應(yīng)器中，加熱至沸騰直至水溶劑蒸發(fā)完全；在所述反應(yīng)器加入油酸和1-十八烯的混合體系，在氬氣保護(hù)下加熱至110-130℃，保持25-30分鐘，再升溫至150-170℃，至反應(yīng)結(jié)束，冷卻到室溫；在攪拌條件下在所述反應(yīng)器加入含naoh和nh4f的甲醇溶液，再加入第二分散液，攪拌至混合均勻，在通入氬氣的條件下升高溫度到90-110℃，至甲醇溶劑除去完全；在通入氬氣、加冷凝管冷凝回流下，將溫度升溫至290-310℃，至反應(yīng)結(jié)束；待反應(yīng)體系自然冷卻到室溫，用環(huán)己烷和乙醇洗滌，得到nayf4:er@naybf4@nayf4納米粒子，分散在環(huán)己烷中，得到第三分散液；

24、(4)修飾：將聚乙二醇、二氫卟吩溶解在三氯甲烷中，加入nayf4:er@naybf4@nayf4納米粒子，分散后(例如超聲波)，加入超純水，然后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)以除去三氯甲烷，經(jīng)超聲波分散并冷卻至室溫后，通過(guò)孔徑為0.22±0.1um的濾膜進(jìn)行過(guò)濾，將得到過(guò)濾液進(jìn)行離心，用純化水洗滌六次以上，使用凍干機(jī)凍干成粉末，得到負(fù)載二氫卟吩稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子，保存在-20℃?zhèn)溆谩?/p>

25、第三方面，一種負(fù)載二氫卟吩稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子的應(yīng)用，將所述的負(fù)載二氫卟吩稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子用于制備光動(dòng)力療法的制劑中。

26、本發(fā)明通過(guò)將二氫卟吩與稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子結(jié)合并進(jìn)行適當(dāng)?shù)男揎?，改善了二氫卟吩的生物相容性與在溶液中的分散性，提高二氫卟吩在腫瘤細(xì)胞中的利用率，增強(qiáng)pdt的作用效能，來(lái)降低不良反應(yīng)，使其成為腫瘤治療的高效pdt制劑。本發(fā)明將稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子采用敏化離子-激活離子空間分隔的多層核-殼-殼結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，可以實(shí)現(xiàn)選擇性增強(qiáng)不同激活離子的多光子上轉(zhuǎn)換發(fā)射。

27、本發(fā)明的有益效果是：(1)與現(xiàn)有的稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子無(wú)法克服er3+離子在550nm左右有最強(qiáng)熒光發(fā)射峰的光譜特性相比，本發(fā)明負(fù)載二氫卟吩稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子用980nm激發(fā)后在650-670nm處有最強(qiáng)熒光發(fā)射峰，且650-670nm處的最強(qiáng)熒光發(fā)射峰為二氫卟酚最大激發(fā)波長(zhǎng)。

28、(2)針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中光敏劑二氫卟酚水溶性差的問(wèn)題，本發(fā)明的負(fù)載二氫卟吩稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子增加了光敏劑二氫卟酚的水溶性，從而增加了其生物相容性、血液循環(huán)穩(wěn)定性和分散性，與其他納米載體搭載二氫卟吩的研究相比，980nm激光在醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面具有組織穿透性好、止血效果好、促進(jìn)組織再生以及安全有效等優(yōu)勢(shì)，這使得它在醫(yī)療領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的臨床價(jià)值。