本發(fā)明涉及一種微凝膠的組裝體系及其制備方法。

背景技術(shù)：

根據(jù)世界癌癥報道，癌癥始終是主要致死疾病之一，平均每年約有1000萬新增病例，而經(jīng)過常規(guī)的手術(shù)切除，放療和化療等手段治療后，平均生存期也僅為6-24個月。且常規(guī)治療有很多的弊端，如殺死正常組織細(xì)胞，增加腫瘤細(xì)胞的代謝率和破壞機體免疫功能等。近些年，越來越多的人開始注意使用微創(chuàng)性的光熱療法來治療腫瘤，即用一定波長的近紅外光照射光熱劑將光能轉(zhuǎn)換為熱能局部加溫殺死腫瘤細(xì)胞。光熱治療可以避免常規(guī)療法的不足，還會使治療過程簡便易操作，治療后并發(fā)癥較少，住院時間縮短。

光熱治療技術(shù)的實際應(yīng)用中主要是借助對人體沒有傷害的近紅外光輻照光熱劑從而將光能轉(zhuǎn)化為熱能殺死癌細(xì)胞。因此，光熱治療技術(shù)的關(guān)鍵在于光熱劑，也就是光熱轉(zhuǎn)換材料。目前人們已經(jīng)開發(fā)出一系列在近紅外光范圍有強吸收的納米材料，如含貴重金屬的納米粒子(Au、Ag)、有機聚合物納米材料、半導(dǎo)體光熱材料以及碳基納米材料。為了進一步提高光熱治療效果，人們采用光熱化學(xué)聯(lián)合治療技術(shù)開發(fā)出多種用于聯(lián)合治療試劑包括聚苯胺/聚異丙基丙烯酰；金納米粒/聚異丙基丙烯酰胺-丙烯酸；石墨烯/二氧化硅/聚異丙基丙烯酰胺-丙烯酸等；然而這些聯(lián)合治療試劑對載入的藥物難以實現(xiàn)精確可控的靶向釋放，且會在人體內(nèi)積累形成潛在毒性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是為了解決了現(xiàn)有光熱轉(zhuǎn)換材料對載入的藥物難以實現(xiàn)精確可控的靶向釋放，且存在毒副作用的問題，而提供一種PEGMa(甲基丙烯酸酯)修飾MoOx(氧化鉬)與溫敏PNIPAM(聚異丙基丙烯酰胺)微凝膠的組裝體系及其制備方法。

一種PEGMa修飾MoOx與溫敏PNIPAM微凝膠的組裝體系，其化學(xué)式為PEGMa-MoOx/P(NIPAM-co-MAA)。

上述PEGMa修飾MoOx與溫敏PNIPAM微凝膠的組裝體系的制備方法，按照以下步驟進行的：

一、將0.08～0.09g的鉬酸銨在攪拌的條件下溶解在15～25ml的去離子水中；

二、將0.4～0.6g甲基丙烯酸酯溶解于10～15ml無水乙醇溶液；

三、將步驟一和步驟二中所得溶液混勻，然后用水熱法在160℃恒溫條件下反應(yīng)10～14h，對沉淀物進行離心分離，經(jīng)洗滌、干燥后得到改性氧化鉬PEGMa-MoOx；

四、將上述PEGMa-MoOx溶解在盛有100ml去離子水的燒杯中，攪拌30min后轉(zhuǎn)移到250ml圓底燒瓶中，然后加入1.5～2.0g的N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)、82～328μL甲基丙烯酸(MAA)、0.05～0.07g N,N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)和0.05～0.06g十二烷基硫酸鈉(SDS)并混勻，在通氮氣的條件下以1～5℃/min的升溫速度加熱到70℃，然后加入0.2～0.3g過硫酸銨(APS)，使反應(yīng)在70℃下聚合6h，于8000r/min條件下離心10min，經(jīng)洗滌、透析、干燥后獲得PEGMa-MoOx/P(NIPAM-co-MAA)，即完成PEGMa修飾MoOx與溫敏PNIPAM微凝膠的組裝體系的制備。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

1、本發(fā)明制備方法具有簡單可行，成本低廉，反應(yīng)條件溫和，易操作，光熱轉(zhuǎn)換納米粒子粒徑可控且分布均勻等特點。通過該方法制備得到PEGMa-MoOx/P(NIPAM-co-MAA)，它是具有光熱化學(xué)聯(lián)合治療效果的近紅外光刺激可控響應(yīng)性光熱轉(zhuǎn)換微凝膠組裝體系，在808nm激光器照射下，微凝膠中改性氧化鉬納米粒子可將光能轉(zhuǎn)換為熱能，負(fù)載抗癌藥物后在病灶處燒蝕細(xì)胞的同時還可以使具有靶向作用的微凝膠發(fā)生可控受熱收縮，可將內(nèi)部包覆的藥物可控釋放于病灶處，殺死腫瘤細(xì)胞，達到光熱化學(xué)聯(lián)合治療的效果。

2、本發(fā)明采用甲基丙烯酸酯修飾改性氧化鉬，使氧化鉬被部分還原能以多種價態(tài)存在，從而實現(xiàn)光熱轉(zhuǎn)換的性能。同時使改性后的氧化鉬帶有雙鍵可以與溫敏單體進行復(fù)合。通過水熱法制備得到的改性氧化鉬粒徑分布較均勻且光熱轉(zhuǎn)換效果較佳。

3、本發(fā)明采用鉬酸銨和甲基丙烯酸酯為主要反應(yīng)物制備改性氧化鉬，使氧化鉬得以應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域的同時，可進一步與具有雙鍵的功能性聚合物反應(yīng)，實現(xiàn)各種兼具光熱治療效果的其他多功能治療的作用。

4、本發(fā)明將改性后的氧化鉬與溫敏單體(NIPAM)，親水性單體(MAA)復(fù)合的制備方案，可使復(fù)合微凝膠實現(xiàn)靶向定位的作用。由于腫瘤細(xì)胞的微環(huán)境偏酸溫度也相對較高，因此通過復(fù)合MAA后可以使復(fù)合凝膠穩(wěn)定存在于腫瘤細(xì)胞中，同時，在808nm激光器照射后復(fù)合微凝膠除了燒蝕細(xì)胞外還能體積收縮，實現(xiàn)靶向釋藥。通過調(diào)節(jié)激光強度和照射時間能精確控制藥物的釋放量及釋放速率。優(yōu)于單一的光熱治療或化療的效果，無副作用。

5、本發(fā)明中改性氧化鉬能在PH為7-8的人體正常生理環(huán)境中自動降解，而在PH為5-6的偏酸性條件下穩(wěn)定存在，因此在實現(xiàn)光熱化學(xué)治療的效果后，改性氧化鉬能在24h內(nèi)自動降解，排除體外，避免納米粒子在體內(nèi)積累，產(chǎn)生毒副作用。

6、本發(fā)明所選用的溫敏單體及親水性單體制備的微凝膠生物相容性良好，且復(fù)合改性氧化鉬后復(fù)合微凝膠的光熱轉(zhuǎn)換效率也較高，制備方法簡單，成本低廉，毒副作用小，具有極高的實用性。

附圖說明

圖1為實施例中PEGMa-MoOx的SEM圖；

圖2為實施例中PEGMa-MoOx的XPS圖，其中a曲線表示原始數(shù)據(jù)，b曲線表示擬合曲線，c曲線表示背景線；

圖3為實施例中PEGMa-MoOx的溫度-輻照時間曲線圖，其中■表示PEGMa-MoOx，●表示水；

圖4為實施例中MAA的用量為82μL時，PEGMa-MoOx/P(NIPAM-co-MAA)的SEM圖；

圖5為實施例中實施例中MAA的用量為164μL時，PEGMa-MoOx/P(NIPAM-co-MAA)的SEM圖；

圖6為實施例中實施例中MAA的用量為328μL時，PEGMa-MoOx/P(NIPAM-co-MAA)的SEM圖；

圖7為實施例中PEGMa-MoOx/P(NIPAM-co-MAA)的紅外譜圖，其中a曲線表示MAA的用量為82μL，b曲線表示MAA的用量為164μL，c曲線表示MAA的用量為328μL；

圖8為實施例中PEGMa-MoOx/P(NIPAM-co-MAA)的溫度-輻照時間曲線圖▲表示MAA的用量為82μL，●表示MAA的用量為164μL，■表示MAA的用量為328μL。

具體實施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉的具體實施方式，還包括各具體實施方式之間的任意組合。

具體實施方式一：本實施方式一種PEGMa修飾MoOx與溫敏PNIPAM微凝膠的組裝體系，其化學(xué)式為PEGMa-MoOx/P(NIPAM-co-MAA)。

具體實施方式二：本實施方式一種PEGMa修飾MoOx與溫敏PNIPAM微凝膠的組裝體系的制備方法，按照以下步驟進行的：

一、將0.08～0.09g的鉬酸銨在攪拌的條件下溶解在15～25ml的去離子水中；

二、將0.4～0.6g甲基丙烯酸酯溶解于10～15ml無水乙醇溶液；

三、將步驟一和步驟二中所得溶液混勻，然后用水熱法在160℃恒溫條件下反應(yīng)10～14h，對沉淀物進行離心分離，經(jīng)洗滌、干燥后得到改性氧化鉬PEGMa-MoOx；

四、將上述PEGMa-MoOx溶解在盛有100ml去離子水的燒杯中，攪拌30min后轉(zhuǎn)移到250ml圓底燒瓶中，然后加入1.5～2.0g的N-異丙基丙烯酰胺、82～328μL甲基丙烯酸、0.05～0.07g N,N-亞甲基雙丙烯酰胺和0.05～0.06g十二烷基硫酸鈉并混勻，在通氮氣的條件下以1～5℃/min的升溫速度加熱到70℃，然后加入0.2～0.3g過硫酸銨，使反應(yīng)在70℃下聚合6h，于8000r/min條件下離心10min，經(jīng)洗滌、透析、干燥后獲得PEGMa-MoOx/P(NIPAM-co-MAA)，即完成PEGMa修飾MoOx與溫敏PNIPAM微凝膠的組裝體系的制備。

本實施方式步驟三中在160℃恒溫條件下反應(yīng)12h，沉淀物為黑藍色沉淀。

本實施方式步驟四中氮氣的目的是除去游離的氧氣。

本實施方式步驟四中N,N-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯(lián)劑使用；十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑使用；過硫酸銨作為引發(fā)劑使用。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式二不同的是：步驟一中將0.0865g的鉬酸銨在攪拌的條件下溶解在20ml的去離子水中。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式二相同。

具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式二或三不同的是：步驟二中將0.5g甲基丙烯酸酯溶解于10ml無水乙醇溶液。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式二或三相同。

具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式二至四之一不同的是：步驟三在160℃恒溫條件下反應(yīng)12h。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式二至四之一相同。

具體實施方式六：本實施方式與具體實施方式二至五之一不同的是：步驟三中洗滌是采用去離子水洗滌。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式二至五之一相同。

具體實施方式七：本實施方式與具體實施方式二至六之一不同的是：步驟三干燥的溫度為50℃。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式二至六之一相同。

具體實施方式八：本實施方式與具體實施方式二至七之一不同的是：步驟四中加入1.8729g的N-異丙基丙烯酰胺、164μL甲基丙烯酸、0.0618g N,N-亞甲基雙丙烯酰胺和0.055g十二烷基硫酸鈉并混勻。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式二至七之一相同。

具體實施方式九：本實施方式與具體實施方式二至八之一不同的是：步驟四中在通氮氣的條件下以2℃/min的升溫速度加熱到70℃，然后加入0.288g過硫酸銨。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式二至八之一相同。

具體實施方式十：本實施方式與具體實施方式二至九之一不同的是：步驟四中洗滌是采用去離子水洗滌。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式二至九之一相同。

具體實施方式十一：本實施方式與具體實施方式二至十之一不同的是：步驟四中透析是采用截留分子量為8000-14000Da的透析袋透析4天，每天換四次水。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式二至十之一相同。

具體實施方式十二：本實施方式與具體實施方式二至十一之一不同的是：步驟四中干燥的溫度為50℃。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式二至十一之一相同。

采用以下實施例驗證本發(fā)明的有益效果：

實施例：

一種PEGMa修飾MoOx與溫敏PNIPAM微凝膠的組裝體系的制備方法，按照以下步驟進行的：

一、將0.0865g的鉬酸銨在攪拌的條件下溶解在15～25ml的去離子水中；

二、將0.5g甲基丙烯酸酯溶解于10ml無水乙醇溶液；

三、將步驟一和步驟二中所得溶液混勻，然后用水熱法在160℃恒溫條件下反應(yīng)12h，對沉淀物進行離心分離，經(jīng)洗滌、干燥后得到改性氧化鉬PEGMa-MoOx；

四、將上述PEGMa-MoOx溶解在盛有100ml去離子水的燒杯中，攪拌30min后轉(zhuǎn)移到250ml圓底燒瓶中，然后加入1.8729g的N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)、82μL或者164μl或者328μl甲基丙烯酸(MAA)、0.0618g N,N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)和0.055g十二烷基硫酸鈉(SDS)并混勻，在通氮氣的條件下以2℃/min的升溫速度加熱到70℃，然后加入0.288g過硫酸銨(APS)，使反應(yīng)在70℃下聚合6h，于8000r/min條件下離心10min，經(jīng)洗滌、透析、干燥后獲得PEGMa-MoOx/P(NIPAM-co-MAA)，即完成PEGMa修飾MoOx與溫敏PNIPAM微凝膠的組裝體系的制備。

本實施例步驟三中在160℃恒溫條件下反應(yīng)12h，沉淀物為黑藍色沉淀。

本實施例步驟四中氮氣的目的是除去游離的氧氣。

本實施例步驟四中甲基丙烯酸(MAA)的用量82μL或者164μl或者328μl，對應(yīng)著的MAA摩爾比為變量分別為5，10，20。

本實施例步驟三中改性氧化鉬PEGMa-MoOx從圖1可見，PEGMa改性后的氧化鉬納米粒子分布較均勻，粒徑在140-160nm，且表面粗糙。說明該改性氧化鉬納米粒子具有負(fù)載生物大分子的潛能，由于PEGMa的改性，大大提高了其生物相容性，增加了其在生物醫(yī)藥方面應(yīng)用的功能。從圖2可見，232.8，235.5ev所在的峰為Mo⁶⁺3d_3/2，Mo⁶⁺3d_3/2；231.1，234.0ev所在的峰為Mo⁵⁺3d_3/2，Mo⁵⁺3d_3/2；229.5，232.2ev所在的峰為Mo⁴⁺3d_3/2，Mo⁴⁺3d_5/2；228.4，231.6ev所在的峰為Mo²⁺3d_3/2，Mo²⁺3d_3/2；確認(rèn)各個峰后，發(fā)現(xiàn)通過PEGMa改性氧化鉬后，鉬以多中價態(tài)存在，對3d峰進行分峰處理的時候就發(fā)現(xiàn)加入了+2價態(tài)的鍵能位置的數(shù)據(jù)后擬合較好，峰形基本符合。說明改性氧化鉬中鉬元素以+6，+5，+4價態(tài)存在，同時可能有少量的+2價態(tài)的鉬存在。正是鉬元素多種價態(tài)的存在，使改性氧化鉬能夠吸收近紅外光，將光能轉(zhuǎn)換為熱能。同時由于多種價態(tài)的存在，氧化鉬也具有被還原或是氧化的可能，使其能夠在生物體內(nèi)降解，并排出體外。

本實施例步驟三中改性氧化鉬PEGMa-MoOx在808nm激光器(1W/cm²)照射下溫度隨時間的變化曲線，見圖3。a曲線表示0.55mg/ml的改性氧化鉬在7min內(nèi)溫度從31℃升高到50℃左右。溫度升高了21度左右，b曲線表示水在同樣的條件下溫度只升高了4度。說明PEGMa改性氧化鉬較成功，改性氧化鉬能夠?qū)⒔t外光的光能轉(zhuǎn)換為熱能。從溫度升高情況來看，將改性氧化鉬注射到生物體內(nèi)通過近紅外光照射可以將腫瘤細(xì)胞加熱到50℃，從而將癌細(xì)胞殺死，實現(xiàn)無副作用的光熱治療腫瘤的效果。

本實施例步驟三中改性氧化鉬PEGMa-MoOx能在PH為7-8的人體正常生理環(huán)境中自動降解，而在PH為5-6的偏酸性條件下穩(wěn)定存在，因此在實現(xiàn)光熱化學(xué)治療的效果后，改性氧化鉬能在24h內(nèi)自動降解，排除體外，避免納米粒子在體內(nèi)積累，產(chǎn)生毒副作用。

本實施例步驟四中所得PEGMa-MoOx/P(NIPAM-co-MAA)，在掃描電子顯微鏡下觀察得到的形貌圖見圖4、圖5和圖6，分別為組裝體系中MAA投入量的摩爾比分別為5，10，20時的形貌圖，圖中復(fù)合凝膠的粒徑為300-400nm，近似球形。由于MAA的加入可以使組裝體系更加穩(wěn)定，而從形貌觀察也發(fā)現(xiàn)該復(fù)合體系仍然是微凝膠。說明該組裝體系組裝較成功，為后續(xù)載藥和光熱化學(xué)治療提供了必要條件，同時MAA的加入可以防止該組裝體系在靶向到達腫瘤細(xì)胞之前被降解或者失去光熱活性，保證了光熱治療的最佳效果。

本實施例步驟四中所得PEGMa-MoOx/P(NIPAM-co-MAA)，其紅外譜圖見圖7，曲線a，b，c分別為組裝體系中MAA投入量的摩爾比分別為5，10，20時的紅外譜圖。圖中3270^-1處為-OH鍵的吸收峰，740cm^-1處是Mo-O-Mo鍵的伸縮振動峰，970cm^-1為C-O-C鍵的伸縮振動峰，1642，1404cm-1處為碳氧雙鍵和碳碳雙鍵的振動峰，1204cm^-1為N-H鍵的伸縮振動吸收峰。從紅外譜圖的分析來看，改性氧化鉬與溫敏PNIPAM微凝膠的組裝已經(jīng)實現(xiàn)，該組裝體系具有更高的生物相容性，并且能夠負(fù)載藥物，隨著溫度的變化可以靶向到達腫瘤細(xì)胞的位置，經(jīng)近紅外光照射后殺死腫瘤細(xì)胞。

本實施例步驟四中所得PEGMa-MoOx/P(NIPAM-co-MAA)，在808nm激光器(1W/cm²)照射下溫度隨時間的變化曲線，見圖8，曲線a，b，c表示組裝體系中MAA投入量的摩爾比分別為5，10，20時的變化曲線。從圖中可以發(fā)現(xiàn)三條曲線在7min內(nèi)溫度都從18℃升高到了34℃左右，溫度升高了16℃左右，但是由于該復(fù)合為凝膠的濃度只有0.005mg/ml，比現(xiàn)有其他光熱材料在0.5mg/ml時溫度升高20度左右要高很多，說明該復(fù)合體系能夠?qū)崿F(xiàn)光熱化學(xué)聯(lián)合治療腫瘤的目標(biāo)。由于改性氧化鉬能夠在正常的生物體環(huán)境中降解排出體外，因此該復(fù)合體系在達到光熱治療癌細(xì)胞的效果的同時還能避免正常細(xì)胞受損。最后還能以較少含量的微凝膠達到較好的光熱治療的目的。

本實施例步驟四中所得PEGMa-MoOx/P(NIPAM-co-MAA)，記作NCm。將24mg NCm分散于10mL超純水中，得到的復(fù)合微凝膠水溶液放入透析袋(截留分子量為8000-14000)中，并將透析袋置于50.0mL含有抗癌藥物DOX的水溶液(1.0mg/mL)中，于室溫下靜置24h，得到MoOx/P(NIPAM-co-MAA)-DOX載藥微凝膠，它為可控響應(yīng)性光熱轉(zhuǎn)換微凝膠組裝體系，可應(yīng)用于近紅外光熱治，藥物靶向可控釋放，腫瘤的熱化療；MoOx/P(NIPAM-co-MAA)-DOX載藥微凝膠在808nm激光器(1W/cm²)照射下溫度可從18℃升高到34℃，微凝膠中改性氧化鉬納米粒子可將光能轉(zhuǎn)換為熱能，在病灶處燒蝕細(xì)胞的同時還可以使具有靶向作用的微凝膠發(fā)生可控受熱收縮，可將內(nèi)部包覆的藥物可控釋放于病灶處，殺死腫瘤細(xì)胞，達到光熱化學(xué)聯(lián)合治療的效果。