一種上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子及其制備方法和應用，屬于納米生物醫(yī)學領域。該方法將上轉(zhuǎn)換核殼納米粒子與光敏劑反應，再與SiO2包覆的金納米棒進行偶聯(lián)反應，得到上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子；所述的SiO2包覆的金納米棒殼層厚度為30-60nm。該方法利用在上轉(zhuǎn)換納米粒子表面共價或吸附光敏劑，提高能量傳遞效率，從而提高單線態(tài)氧產(chǎn)率，提高光動力治療效果；同時調(diào)控金納米棒與上轉(zhuǎn)換納米粒子的作用距離，避免其對上轉(zhuǎn)換熒光猝滅現(xiàn)象。本發(fā)明將上轉(zhuǎn)換與光敏劑的光動力治療與SiO2包覆的金納米棒的光熱效果相結(jié)合，進行協(xié)同治療納米平臺的制備，一種激發(fā)光源達到兩種治療手段的目的。
【專利說明】一種上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于納米生物醫(yī)學領域，具體涉及一種上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]目前，對于腫瘤的治療采用單一治療手段，其效果不明顯。任何一種治療手段均有其優(yōu)缺點，因而均很難根除腫瘤。因此多種手段協(xié)同治療將是腫瘤治療的發(fā)展趨勢。然而，現(xiàn)階段協(xié)同療法主要集中在放、化療同時進行，侵入性副作用大。光動力治療和光熱治療是近年來問世并快速發(fā)展起來治療方法，在多種疾病治療中療效確切，特別是導致人類死亡中重要惡性腫瘤，在國內(nèi)外已經(jīng)獲得政府相關部門的正式批準，成為惡性腫瘤治療的常規(guī)手段，并在國際上獲得公認和廣泛應用。并且這兩種療法是完全不同于手術、放療、化療和免疫治療之后的嶄新療法，現(xiàn)已成為腫瘤科學、納米醫(yī)學領域中非?；钴S的研究領域。雖然，已公開了多種光動力治療或光熱治療的納米平臺的構建，對于二者協(xié)同治療報道較少，(生物材料，Biomaterials34(2013)7715e7724)報道了協(xié)同治療的納米平臺，但是其需要多個激發(fā)光源去實施兩者的治療作用。所以如何構建單一波長，同時雙重作用的復合納米平臺尤為關鍵，已 報道的腫瘤的光動力治療研究集中在光敏劑的選取和裝載方法上，通常選取脂質(zhì)體、聚合物、膠束介孔二氧化硅等，但是這些裝載方法，使得能量傳遞并不有效，往往得到較低的單線態(tài)氧產(chǎn)率。
[0003]同時光熱治療，利用貴金屬納米粒子高效轉(zhuǎn)換吸收光能的特性使其能進行局部加熱使蛋白變性，用于癌癥的選擇性光熱療法，大分子轉(zhuǎn)染和細菌檢測等領域。針對目前近紅外光熱治療癌癥技術中照射時間長，照射強度大，需重復多次照射等問題，通過改變長徑比使金納米棒具有可調(diào)的等離子吸收特性并在近紅外組織窗口具有較高光熱轉(zhuǎn)換能力。盡管功能化的金納米棒已經(jīng)用于體內(nèi)外的治療并獲得了很好的效果，但是更理想的效果可以通過靶向修飾或是多種治療手段相結(jié)合的方式，達到對腫瘤的治療作用，提高病人的預后。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的采用光動力與光熱治療采用多個激發(fā)波長的缺陷，而提供一種上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子及其制備方法和應用。
[0005]本發(fā)明首先提供一種上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子的制備方法，包括:
[0006]將上轉(zhuǎn)換核殼納米粒子與光敏劑反應，再與SiO2包覆的金納米棒進行偶聯(lián)反應，得到上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子；
[0007]所述的SiO2包覆的金納米棒殼層厚度為30_60nm。
[0008]優(yōu)選的是，所述的上轉(zhuǎn)換核殼納米粒子是以NaYF4、BaYF5、KaYF4、NaGdF4為基質(zhì)，摻雜稀土離子Yb或Er，包活性殼Nd或Yb。[0009]優(yōu)選的是，所述的上轉(zhuǎn)換核殼納米粒子為NaYF4 = NdYb觀aYF4: Yb，Er納米粒子。
[0010]優(yōu)選的是，所述的光敏劑為鋅酞菁、富勒烯、玫瑰紅、亞甲藍或二氫卟酚。
[0011]本發(fā)明還提供上述方法制備得到的上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子。
[0012]本發(fā)明還提供一種上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子作為藥物在抑制腫瘤上的應用。
[0013]優(yōu)選的是，所述的應用，將上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子在波長范圍為700-2000nm的激光照射條件下進行。
[0014]優(yōu)選的是，所述的應用，將上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子在波長為780nm、808nm、850nm、915nm或980nm的激光照射條件下進行。
[0015]優(yōu)選的是，所述的應用，將上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子在波長為808nm的激光照射條件下進行。
[0016]優(yōu)選的是，所述的應用，將上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子用助劑分散后通過靜脈注射或瘤內(nèi)直接注射方式作用于腫瘤部位。
[0017]本發(fā)明的有益效果
[0018]本發(fā)明一種上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子的制備方法，利用在上轉(zhuǎn)換納米粒子表面共價或吸附光敏劑，提聞能量傳遞效率，從而提聞單線態(tài)氧廣率，提聞光動力治療效果；同時調(diào)控金納米棒與上轉(zhuǎn)換納米粒子的作用距離，避免其對上轉(zhuǎn)換熒光猝滅現(xiàn)象。本發(fā)明將上轉(zhuǎn)換與光敏劑的光動力治療與SiO2包覆的金納米棒的光熱效果相結(jié)合，進行協(xié)同治療納米平臺的制備，一種激發(fā)光源達到兩種治療手段的目的。
[0019]本發(fā)明的上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納`米棒復合的納米粒子在短時間的照射條件下，可以達到顯著的治療效果，并對正常組織無明顯影響，相對傳統(tǒng)單一模式的手術、放、化療治療方法，療效顯著副作用小，因此對于臨床治療方面有著廣闊的治療前景。這種制劑結(jié)合光動力治療與光熱治療雙重療法對腫瘤進行殺傷作用。同時還可以修飾靶分子應用于靶向熒光成像與靶向治療。實驗結(jié)果表明:將本發(fā)明的上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子用助劑分散后通過靜脈注射或瘤內(nèi)直接注射方式作用于腫瘤部位，用近紅外光照射1-15分鐘，功率為0.25-2.5W/cm2。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實施例1制備的上轉(zhuǎn)換納米粒子和金納米棒的電子顯微鏡照片；
[0021]圖2為應用本發(fā)明實施例1制備的上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子治療前后的對比圖。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明首先提供一種上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子的制備方法，包括:
[0023]將上轉(zhuǎn)換核殼納米粒子與光敏劑反應，再與SiO2包覆的金納米棒進行偶聯(lián)反應，得到上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子；所述的SiO2包覆的金納米棒殼層厚度為30_60nmo
[0024]按照本發(fā)明，所述的對上轉(zhuǎn)換核殼納米粒子的制備方法為本領域常用的方法，沒有特殊限制，具體制備方法可參考文獻Monodisperse silica-coatedpolyvinylpyrroIidone/NaYF4nanocrystals with multicolor upconversionfluorescence emission, Angew.Chem.1nt.Ed, 2006, 45, 7732-7735.和文獻 Synthesis ofhexagonal-phase core—shell NaYF4nanocrystals with tunable upconversion fluorescence,Langmuir, 2008, 24, 12123-12125.[0025]本發(fā)明所述的上轉(zhuǎn)換核殼納米粒子優(yōu)選是以NaYF4、BaYF5, KaYF4, NaGdF4為基質(zhì)，摻雜稀土離子Yb或Er,包活性殼Nd或Yb ;更優(yōu)選為NaYF4 = Nd Yb_aYF4: Yb, Er納米粒子。
[0026]按照本發(fā)明，將上轉(zhuǎn)換核殼納米粒子與光敏劑反應，是將上轉(zhuǎn)換核殼納米粒子經(jīng)聚丙烯氨PAAm修飾，之后通過EDC化學偶聯(lián)的方法將光敏劑連接到表面。具體方法為:將得到核殼的上轉(zhuǎn)換納米粒子溶解于鹽酸中，調(diào)節(jié)pH=4，反應過夜，去除表面OA配體，離心后加入到PAAm溶液中，反應10-12小時，提純得到PAAm修飾的水溶性上轉(zhuǎn)換納米粒子。將光敏劑與過量EDC進行活化20-30min，之后加入PAAm修飾的水溶性上轉(zhuǎn)換納米粒子上轉(zhuǎn)換納米粒子，攪拌反應10-12小時，離心去除多余的光敏劑，得到上轉(zhuǎn)換核殼納米粒子與光敏劑反應產(chǎn)物。
[0027]按照本發(fā)明，所述的光敏劑為單線態(tài)氧產(chǎn)率高且與上轉(zhuǎn)換發(fā)射相匹配的光敏分子，優(yōu)選為鋅酞菁(ZnPC)、富勒烯、玫瑰紅(RB)、亞甲藍(MB)或二氫卟酚(Ce6);更優(yōu)選為ZnPC。
[0028]按照本發(fā)明，所述的SiO2包覆的金納米棒的制備方法為本領域常用的方法，沒有特殊限制(可參考文獻Langmuirl996，12，4329-4335)，優(yōu)選是先用種子生長法(可參考文獻ACS Nano6 (2012) 2804 - 2817)制備得到金納米棒，然后再將SiO2包覆在金納米棒的表面。所述的SiO2包覆的金納米棒殼層厚度為30-60nm。通過的SiO2包覆的金納米棒的殼層厚度，避免其對于上轉(zhuǎn)換熒光的猝滅效應，同時仍然保持了較高的光熱轉(zhuǎn)換效率。
[0029]按照本發(fā)明，將上轉(zhuǎn)換核殼納米粒子與光敏劑反應產(chǎn)物與SiO2包覆的金納米棒進行偶聯(lián)反應，是利用戊二醛法將·上轉(zhuǎn)換核殼納米粒子與光敏劑反應產(chǎn)物表面的氨基與SiO2包覆的金納米棒表面的氨基進行化學耦聯(lián)，具體過程為:在硼酸鹽緩沖溶液中，加入SiO2包覆的金納米棒，加入過量的戊二醛，2-3h后分離提取，除去多余的戊二醛，然后再加入上轉(zhuǎn)換核殼納米粒子與光敏劑反應產(chǎn)物，繼續(xù)反應9-12h,梯度離心除去多余的上轉(zhuǎn)換納米粒子，得到上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子。
[0030]本發(fā)明還提供上述方法制備得到的上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子。
[0031]本發(fā)明還提供一種上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子作為藥物在抑制腫瘤上的應用，優(yōu)選是將上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子在波長范圍為700-2000nm的激光照射條件下進行，更優(yōu)選在波長為780nm、808nm、850nm、915nm或980nm的激光照射條件下進行；最優(yōu)選在波長為808nm的激光照射條件下進行。
[0032]本發(fā)明的上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子的應用優(yōu)選用助劑分散后通過靜脈注射或瘤內(nèi)直接注射方式作用于腫瘤部位，用近紅外光照射1-15分鐘。
[0033]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術方案及效果作進一步描述。但是所使用的具體方法、配方和說明并不是對發(fā)明的限制。
[0034]實施例1
[0035]1、先采用高溫熱解法制備上轉(zhuǎn)換NaYF4 = Yb, Er納米粒子(參考文獻Monodispersesilica-coated polyvinylpyrrolidone/NaYF4nanocrystals with multicolorupconversion fluorescence emission, Angew.Chem.1nt.Ed, 2006, 45, 7732-7735.)0首先，稱取總量為多氯化釔YCl3.6H20236.8mg、氯化鐿YbCl3.6H2077.5mg、氯化鉺ErCl3.6Η2076.3mg，稱好質(zhì)量，放入50mL三口瓶中，加入4mL油酸和17mLl_十八(碳)烯。攪拌除氧半小時之后，加熱升溫，待各藥品溶解后，停止加熱，冷卻至室溫，加入溶有0.1gNaOH和0.1482gNH4F的甲醇溶液，之后升溫到60°C，并保持30min。之后75°C保持45min。隨后升溫到300°C并保持1.5小時。待反應結(jié)束，用丙酮和乙醇分別離心，最后得到的上轉(zhuǎn)換納米粒子溶于環(huán)己烷中待用。
[0036]2、采用高溫熱解法制備核殼NaYF4: NdYb觀aYF4: Yb，Er納米粒子(參考文獻 Synthesis of hexagonal-phase core-shell NaYF4nanocrystals with tunableupconversion fluorescence, Langmuir, 2008，24，12123-12125.)。具體實驗步驟如下:分別取氯化釔 YCl3.6Η2060.7mg 氯化鐿 YbCl3.6Η209.7mg 氯化釹 NdCl3.6Η209.Img，稱好質(zhì)量，放入50mL三口瓶中，加入3mL油酸和7.5mLl-十八(碳)烯。攪拌除氧半小時之后，加熱升溫，待各藥品溶解后，停止加熱，冷卻至室溫，加入溶有25mgNa0H和37mgNH4F的甲醇溶液，之后升溫到60°C，并保持30min。之后加入I中的上轉(zhuǎn)換納米粒子80°C保持45min。隨后升溫到300°C并保持1.5小時。得到核殼的上轉(zhuǎn)換納米粒子。
[0037]3、將2中得到核殼的上轉(zhuǎn)換納米粒子IOmg溶于4mL鹽酸中，調(diào)節(jié)pH=4,反應過夜，去除表面OA配體，離心后加入到50mg20wt%PAAm水溶液中，反應12小時，提純得到PAAm修飾的水溶性上轉(zhuǎn)換納米粒子，將400 μ L (2mg/mL)光敏劑ZnPC與0.8mgEDC進行活化30min，之后加入PAAm修飾的水溶性上轉(zhuǎn)換納米粒子，攪拌反應12小時，離心去除多余的光敏劑，得到上轉(zhuǎn)換核殼納米粒子與光敏劑反應產(chǎn)物。
[0038]4、合成金納米棒采用種子生長法合成(參考文獻ACS Nano6 (2012) 2804 - 2817)，
0.2mol/L5mLC TAB,配制 0.5mmol/L5mLHAuCl4 溶液。攪拌加入 O。01mol/L0.6mLNaBH4,繼續(xù)攪拌 2min。25 °C 保持 2h。生長階段取 9.5mL0.lmol/LAgN0380 μ L0.0moI/LHAuCl40.5mL0.01mol/L抗壞血酸55 μ L再加入12 μ L的種子，靜置24小時。離心得到金
納米棒。
[0039]5、殼層厚度為40nm的SiO2包覆的金納米棒的制備方法((可參考文獻Langmuir 1996，12，4329-4335)，取20mL的金棒溶液放入50mL燒杯中，滴加質(zhì)量分數(shù)25%的氨水用PH試紙調(diào)整pH為10，然后加入4mL事先配制好的濃度為20mM/L的TEOS乙醇溶液1.2mL，然后劇烈攪拌反應24h。之后離心并用乙醇清洗三次。最后溶解在無水乙醇中，加入APTES在85°C下回流2個小時。之后離心純化三次備用。
[0040]6、在2mL硼酸鹽緩沖溶液中，加入IOmgSiO2包覆的金納米棒，加入200 μ L的戊二醛，2h后分離提純，除去多余的戊二醛，然后再加入20mg上轉(zhuǎn)換核殼納米粒子與光敏劑反應產(chǎn)物，繼續(xù)反應IOh,梯度離心除去多余的上轉(zhuǎn)換納米粒子,得到上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子
[0041]圖1為本發(fā)明實施例1制備的上轉(zhuǎn)換納米粒子和金納米棒的電子顯微鏡照片，a圖上轉(zhuǎn)換納米粒子為20nm, b圖為金納米棒長徑比1:4。
[0042]將實施例1制備得到的上述納米復合物溶于PBS溶液中，經(jīng)生物膜過濾后，注入荷瘤小鼠體內(nèi)，經(jīng)808nm激光器,照射治療,每次治療5min。14天后,觀察小鼠腫瘤變化情況，如圖2所示,治療前與治療后對比a為對照組b為治療組，c為對照組14天后，d為治療組14天后，從圖中可以看出，經(jīng)過治療后，治療組腫瘤減小，對照組腫瘤變大明顯。
[0043]用助劑分散后通過靜脈注射或瘤內(nèi)直接注射方式作用于腫瘤部位，用近紅外光照射 5min，功率為 0.4ff/cm2
[0044]以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些 改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子的制備方法，其特征在于，包括: 將上轉(zhuǎn)換核殼納米粒子與光敏劑反應，再與SiO2包覆的金納米棒進行偶聯(lián)反應，得到上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子； 所述的SiO2包覆的金納米棒殼層厚度為30-60nm。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子的制備方法，其特征在于，所述的上轉(zhuǎn)換核殼納米粒子是以NaYF4、BaYF5, KaYF4, NaGdF4為基質(zhì)，摻雜稀土離子Yb或Er，包活性殼Nd或Yb。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子的制備方法，所述的上轉(zhuǎn)換核殼納米粒子為NaYF4 = NdYb觀aYF4: Yb，Er納米粒子。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子的制備方法，所述的光敏劑為鋅酞菁、富勒烯、玫瑰紅、亞甲藍或二氫卟酚。
5.權利要求1-4任何一項所述的制備方法得到的上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子。
6.權利要求5所述的一種上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子作為藥物在抑制腫瘤上的應用。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子作為藥物在抑制腫瘤上的應用，其特征在于，將上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子在波長范圍為700-2000nm的激光照射條件下進行。
8.根據(jù)權利要求7所述`的一種上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子作為藥物在抑制腫瘤上的應用，其特征在于，將上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子在波長為780nm、808nm、850nm、915nm或980nm的激光照射條件下進行。
9.根據(jù)權利要求7所述的一種上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子作為藥物在抑制腫瘤上的應用，其特征在于，將上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子在波長為808nm的激光照射條件下進行。
10.根據(jù)權利要求6所述的一種上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子作為藥物在抑制腫瘤上的應用，其特征在于，將上轉(zhuǎn)換納米粒子與金納米棒復合的納米粒子用助劑分散后通過靜脈注射或瘤內(nèi)直接注射方式作用于腫瘤部位。
【文檔編號】A61P35/00GK103861103SQ201410035675
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權日:2014年1月24日
【發(fā)明者】常鈺磊, 孔祥貴, 張友林, 劉曉敏, 涂浪平, 趙慧穎 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所