本發(fā)明涉及一種光熱轉(zhuǎn)換納米材料負(fù)載青蒿素類藥物的復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用，屬于新型納米材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

光熱轉(zhuǎn)換的納米材料是一種能吸收某種光尤其是近紅外光，通過(guò)等離子體共振或者能量躍遷帶產(chǎn)生的熱，從而在局部導(dǎo)致高溫，最終殺死腫瘤細(xì)胞的功能材料，很多生物材料學(xué)者致力于合成這種材料，將它應(yīng)用于光熱治療等。光熱轉(zhuǎn)換材料在生物醫(yī)學(xué)上具有很大的應(yīng)用潛能。

青蒿素(ART)是從黃花蒿中提取的有效成分，為目前最有效的抗瘧疾藥物之一。近年來(lái)，青蒿素及其衍生物的抗腫瘤作用也得到了科學(xué)家的證實(shí)，其主要衍生物有雙氫青蒿素、蒿甲醚、蒿乙醚、青蒿琥酯等。青蒿素類藥物主要是通過(guò)過(guò)氧橋鍵的斷裂產(chǎn)生氧自由基來(lái)抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種光熱轉(zhuǎn)換納米材料負(fù)載青蒿素類藥物的復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用，本發(fā)明復(fù)合材料能顯著增強(qiáng)抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的效果。

本發(fā)明提供的復(fù)合材料，它包括光熱轉(zhuǎn)換納米材料負(fù)載的青蒿素類藥物后形成的復(fù)合物。

上述的復(fù)合材料中，所述光熱轉(zhuǎn)換納米材料為含有金屬離子的納米材料；

所述青蒿素類藥物為青蒿素、雙氫青蒿素、蒿甲醚、蒿乙醚和青蒿琥酯中的至少一種。

上述的復(fù)合材料中，所述青蒿素類藥物與所述光熱轉(zhuǎn)換納米材料的摩爾質(zhì)量比可為0.0010～0.0220：1，具體可為0.00354：1、0.0010～0.00354：1、0.00354～0.0220：1、0.0020～0.0120：1或0.0015～0.0200：1。

上述的復(fù)合材料中，所述含有金屬離子的納米材料的粒徑為10nm～999nm，具體可為10nm、100nm、10nm～100nm或10nm～500nm；

所述含有金屬離子的納米材料中的金屬離子選自Fe³⁺、Fe²⁺、Co³⁺、Ni³⁺、Mn³⁺、Mn⁴⁺和Cu²⁺中的至少一種；

所述含有金屬離子的納米材料中的金屬離子的摩爾分?jǐn)?shù)為0～100％，但不包括0和100％。

本發(fā)明中，所述含有金屬離子的光熱轉(zhuǎn)換納米材料可通過(guò)常規(guī)方法制備得到，如：固相法、液相法或氣相法等。

上述的復(fù)合材料中，所述含有金屬離子的納米材料為所述金屬離子的氧化物、氫氧化物、硫化物以及絡(luò)合物中的至少一種；

所述復(fù)合材料還包括負(fù)載材料，所述負(fù)載材料負(fù)載所述光熱轉(zhuǎn)換納米材料和所述青蒿素類藥物；所述負(fù)載材料與所述光熱轉(zhuǎn)換納米材料的摩爾比可為0.1～1.0：1，具體可為0.5：1、0.1～0.5：1、0.5～1.0：1或0.2～0.8：1；

所述負(fù)載材料具體包括多孔UCNP、介孔UCNP、多孔硅和介孔硅中的至少一種。

本發(fā)明中，所述光熱轉(zhuǎn)換納米材料為具體可為Mn₃O₄納米顆粒、Fe₃O₄納米顆粒和鐵卟啉中的至少一種。

本發(fā)明還提供了上述的復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：將所述光熱轉(zhuǎn)換納米材料的水溶液和青蒿素類藥物溶液混合后結(jié)合，使所述光熱轉(zhuǎn)換納米材料負(fù)載上所述青蒿素類藥物，即得到所述復(fù)合材料。

上述的制備方法中，所述結(jié)合的形式為包覆、靜電吸附、多孔吸附和中空負(fù)載中的至少一種；

所述方法中，還包括加入所述負(fù)載材料混合的步驟。

上述的制備方法中，所述青蒿素類藥物溶液為所述青蒿素類藥物溶于乙醇的溶液；

所述光熱轉(zhuǎn)換納米材料的水溶液的濃度為1～15mmol·mL^-1，具體可為10mmol·mL^-1、1～10mmol·mL^-1、10～15mmol·mL^-1或5～12mmol·mL^-1；

所述青蒿素類藥物溶液的濃度為0～0.05mmol·mL^-1，具體可為0.0354mmol·mL^-1、0～0.0354mmol·mL^-1、0.0354～0.05mmol·mL^-1或0.01～0.04mmol·mL^-1；

所述負(fù)載材料的水溶液的濃度為1～10mg·mL^-1，具體可為5mg·mL^-1、1～5mg·mL^-1、5～10mg·mL^-1或2～8mg·mL^-1。

本發(fā)明進(jìn)一步提供了所述的復(fù)合材料在制備抑制腫瘤的藥物中的應(yīng)用。

上述的應(yīng)用中，所述腫瘤包括結(jié)腸腫瘤、肝部腫瘤和肺部腫瘤中的至少一種。

使用本發(fā)明復(fù)合材料治療腫瘤時(shí)，為了降解部分所述光熱轉(zhuǎn)換納米材料，需要還原性物質(zhì)的參與，使部分降解的所述光熱轉(zhuǎn)換材料中游離的金屬離子促進(jìn)青蒿素類藥物過(guò)氧橋鍵的斷裂，協(xié)同青蒿素發(fā)揮化學(xué)治療的作用使最終的抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)效果大大增強(qiáng)；

其中還原性物質(zhì)為可與所述光熱轉(zhuǎn)換納米材料反應(yīng)的離子或化合物，具體可為：氫離子、谷胱甘肽和抗壞血酸中的至少一種；本發(fā)明復(fù)合材料在體內(nèi)使用時(shí)，體內(nèi)都含有上述原性物質(zhì)；如果離體使用，則需要加入上述原性物質(zhì)。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明運(yùn)用含有金屬離子的光熱轉(zhuǎn)換納米材料與青蒿素類藥物的復(fù)合能實(shí)現(xiàn)抑制腫瘤生長(zhǎng)的顯著增強(qiáng)的效果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的光熱轉(zhuǎn)換納米復(fù)合材料為新型光熱轉(zhuǎn)換納米材料，使部分降解的光熱轉(zhuǎn)換材料中游離的金屬離子促進(jìn)青蒿素類藥物過(guò)氧橋鍵的斷裂，協(xié)同青蒿素類藥物發(fā)揮化學(xué)治療的作用，可以使得抑制腫瘤生長(zhǎng)的效果顯著增強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1中的Mn₃O₄納米顆粒溶液的TEM圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中的Mn₃O₄納米顆粒溶液的光熱溫度變化圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中的ART、Mn₃O₄和Mn₃O₄-ART的細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)圖(MTT)。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例2中的Fe₃O₄納米顆粒溶液的TEM圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例2中的Fe₃O₄納米顆粒溶液的光熱溫度變化圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例2中的ART、Fe₃O₄和Fe₃O₄-ART的細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)圖(MTT)。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例3中同時(shí)負(fù)載鐵卟啉和青蒿素的納米顆粒的透射電鏡圖(TEM)。

圖8為本發(fā)明實(shí)施例3中負(fù)載鐵卟啉的多孔納米顆粒溶液的光熱溫度變化。

圖9為本發(fā)明實(shí)施例3中的僅負(fù)載鐵卟啉、僅負(fù)載青蒿素(ART)和同時(shí)負(fù)載鐵卟啉與青蒿素的納米顆粒的細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)圖(MTT)。

具體實(shí)施方式

下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法。

下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑得到。

下述實(shí)施例中所用的Mn₃O₄納米顆粒是按照如下方法制備得到：

1)在敞開(kāi)體系中將1mmol的Mn(CH₃COO)₂、2mmol的油酸(OA)和10mmol的油胺(OM)溶解于15mL的二甲苯溶液中，攪拌并緩慢加熱至90℃，然后在劇烈攪拌下加入1mL去離子水，使溶液在90℃陳化3h。反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，用適量的乙醇進(jìn)行沉淀，離心洗滌，去除上清液得到固體產(chǎn)物；向固體中加入適量環(huán)己烷溶液后超聲分散，再加入適量乙醇后，再離心分離，去掉上清液；重復(fù)以上步驟，繼續(xù)用環(huán)己烷和乙醇洗滌幾次后，即可得到油溶性Mn₃O₄納米顆粒。

2)將油溶性Mn₃O₄納米顆粒溶液與NOBF₄以質(zhì)量比1:1混合超聲處理，處理的溫度為20℃，時(shí)間為5min，洗去表面的油溶性配體，然后分別用CH₂Cl₂和無(wú)水乙醇洗滌兩遍，得到Mn₃O₄納米顆粒(納米顆粒，直徑為10-20nm)，其中，Mn₃O₄納米顆粒中Mn²⁺和Mn³⁺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72.05％。

下述實(shí)施例中所用的Fe₃O₄納米顆粒是按照如下方法制備得到：

準(zhǔn)確稱量3.3g的FeCl₃·6(H₂O),1.5g的檸檬酸鈉，6.0g CH₃COONa₃(H₂O)，溶解于100mL的乙二醇并通過(guò)攪拌至溶液黃色澄清液體，然后將其轉(zhuǎn)入高溫高壓反應(yīng)釜中，加熱至200℃，時(shí)間為10h。冷卻至室溫后，將黑色的沉淀物分別用去離子水和乙醇洗滌三次后,即得到Fe₃O₄納米顆粒。將制備好的Fe₃O₄納米顆粒分散于去離子水中，其中，F(xiàn)e₃O₄納米顆粒中的Fe²⁺和Fe³⁺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是72.36％。

實(shí)施例1、Mn₃O₄納米顆粒負(fù)載青蒿素(ART)的復(fù)合材料

首先，記錄10mmol·mL^-1的Mn₃O₄納米顆粒溶液的透射電鏡圖(TEM)，并測(cè)量其在808nm激光照射下5分鐘的升溫情況。將1mL 10mmol·mL^-1的Mn₃O₄納米顆粒水溶液用PEG修飾后與1mL 0.0354mmol·mL^-1的青蒿素(ART)的乙醇溶液攪拌混合30min，靜電吸附結(jié)合，用去離子水離心洗滌，即得到Mn₃O₄納米顆粒負(fù)載青蒿素(ART)的復(fù)合材料(簡(jiǎn)稱Mn₃O₄-ART復(fù)合材料)，記錄混合液的透射電鏡圖(TEM)。分別將Mn₃O₄、青蒿素(ART)和Mn₃O₄負(fù)載青蒿素的復(fù)合材料(Mn₃O₄-ART)做MTT測(cè)試。

圖1為Mn₃O₄納米顆粒的TEM圖，從圖1可得知：Mn₃O₄納米顆粒的尺寸約為10nm；圖2為Mn₃O₄納米顆粒溶液的光熱溫度變化，從圖2中可得知：Mn₃O₄納米顆粒溶液在808nm激光下照射5分鐘后可升高約31.1℃。圖3為Mn₃O₄、ART和Mn₃O₄-ART的細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)圖(MTT)，從圖3可知三種納米材料對(duì)于癌細(xì)胞都有抑制生長(zhǎng)的作用，而本發(fā)明Mn₃O₄-ART復(fù)合材料的抑制效果最為明顯。

實(shí)施例2、Fe₃O₄納米顆粒負(fù)載青蒿素(ART)的復(fù)合材料

首先，記錄10mmol·mL^-1的Fe₃O₄納米顆粒溶液的透射電鏡圖(TEM)，并測(cè)量其在808nm激光照射下5分鐘的升溫情況。將1mL 10mmol·mL^-1的Fe₃O₄納米顆粒水溶液用PEG修飾后與1mL0.0354mmol·mL^-1的青蒿素(ART)的乙醇溶液攪拌混合30min，靜電吸附結(jié)合，用去離子水離心洗滌，即得到Fe₃O₄納米顆粒負(fù)載青蒿素(ART)的復(fù)合材料(簡(jiǎn)稱Fe₃O₄-ART復(fù)合材料)，記錄混合液的透射電鏡圖(TEM)。分別將Fe₃O₄、青蒿素(ART)和Fe₃O₄負(fù)載青蒿素的復(fù)合材料(Fe₃O₄-ART)做MTT測(cè)試。

圖4為Fe₃O₄納米顆粒的TEM圖，從圖4可得知：Fe₃O₄納米顆粒的尺寸約為100nm；圖5為Fe₃O₄納米顆粒溶液的光熱溫度變化，從圖5中可得知：Fe₃O₄納米顆粒溶液在785nm激光下照射5分鐘后可升高約25.1℃。圖6為Fe₃O₄、ART和Fe₃O₄-ART的細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)圖(MTT)，從圖6可知三種納米材料對(duì)于癌細(xì)胞都有抑制生長(zhǎng)的作用，而本發(fā)明Fe₃O₄-ART復(fù)合材料的抑制效果最為明顯。

實(shí)施例3、鐵卟啉負(fù)載青蒿素(ART)的復(fù)合材料

首先，將1mL 10mmol·mL^-1鐵卟啉負(fù)載于1mL 5mmol·mL^-1多孔的納米顆粒(多孔UCNP的水溶液)上，記錄負(fù)載鐵卟啉的多孔納米顆粒的透射電鏡圖(TEM)，并測(cè)量10mmol·mL^-1納米顆粒在750nm激光照射下5分鐘的升溫情況。將1mL0.0354mmol·mL^-1的青蒿素(ART)負(fù)載于已負(fù)載過(guò)鐵卟啉的多孔納米顆粒上，即得到鐵卟啉負(fù)載青蒿素(ART)的復(fù)合材料(又稱同時(shí)負(fù)載鐵卟啉與青蒿素(ART)的納米顆粒)，記錄負(fù)載鐵卟啉和青蒿素的多孔納米顆粒的透射電鏡圖(TEM)。分別將僅負(fù)載鐵卟啉、僅負(fù)載青蒿素(ART)和同時(shí)負(fù)載鐵卟啉與青蒿素的納米顆粒做MTT測(cè)試。

圖7為同時(shí)負(fù)載鐵卟啉和青蒿素的納米顆粒的透射電鏡圖(TEM)，從圖7可得知：尺寸約為30nm；圖8為負(fù)載鐵卟啉的多孔納米顆粒溶液的光熱溫度變化，從圖8中可得知：負(fù)載鐵卟啉的多孔納米顆粒溶液在750nm激光下照射5分鐘后可升高約30.7℃。圖9為分別將僅負(fù)載鐵卟啉、僅負(fù)載青蒿素(ART)和同時(shí)負(fù)載鐵卟啉與青蒿素的納米顆粒的細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)圖(MTT)，從圖9可知三種材料對(duì)于癌細(xì)胞都有抑制生長(zhǎng)的作用，而同時(shí)負(fù)載鐵卟啉與青蒿素(ART)的納米顆粒的抑制效果最為明顯。