本發(fā)明涉及一種具有光熱/放射增敏聯(lián)合治療性能的金鉑雙金屬納米復(fù)合粒子,其制備方法及在制備腫瘤等疾病的光熱/放射增敏協(xié)同治療劑中的應(yīng)用,屬于生物醫(yī)藥材料以及納米醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
癌癥是世界范圍內(nèi)一種主要的死亡原因。不僅嚴重危害我國人民健康,而且大幅度增加了政府和個人的醫(yī)療費用負擔(dān)。高效治療不僅對廣大患者,乃至整個國家醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展和社會和諧穩(wěn)定,都具有極其重要的意義和十分迫切的需求。在治療方面,手術(shù)、放療和化療是惡性腫瘤治療的三種主要手段。
光熱治療是近年來問世并快速發(fā)展起來的治療方法,在多種疾病治療中療效確切,在國內(nèi)外已經(jīng)獲得政府相關(guān)部門的正式審批,成為惡性腫瘤治療的常規(guī)手段,并在國際上獲得工人和廣泛應(yīng)用。現(xiàn)已成為腫瘤科學(xué)、納米醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中非常活躍的研究領(lǐng)域。這種療法是利用特殊的光熱轉(zhuǎn)換材料對近紅外光的吸收,并將吸收的光能轉(zhuǎn)化為熱量,使腫瘤部位溫度升高,從而導(dǎo)致細胞凋亡或?qū)毎a(chǎn)生直接致死效應(yīng)的一種療法。由于近紅外光具有良好的組織滲透性,同時富集在腫瘤部位的光敏材料具有強烈的近紅外吸收,所以,光熱治療能夠?qū)δ[瘤組織進行定點清除并且對正常組織具有較低的毒副作用,這是光熱治療有望發(fā)展成理想的腫瘤治療方法。
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,因而很難根除腫瘤。因此多種手段協(xié)同治療是腫瘤治療的發(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。雖然,已公開了多種光熱/放療增敏的納米平臺的構(gòu)建,對于二者協(xié)同治療的報道較少,因此,采取聯(lián)合治療的方法在癌癥領(lǐng)域調(diào)節(jié)治療率仍有廣泛的前景。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明要解決的問題是提供一種具有協(xié)同抗腫瘤作用的新型枝狀金鉑雙金屬納米顆粒,即一種聚乙二醇修飾的金鉑雙金屬納米顆粒,以及該體系在光熱/放射聯(lián)合治療方面的協(xié)同抗癌作用,通過調(diào)節(jié)納米結(jié)構(gòu)或與其他金屬復(fù)合,實現(xiàn)更強的光熱轉(zhuǎn)換能力及放射增敏效果。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案,
一種枝狀金鉑雙金屬納米粒子,包括金鉑復(fù)合納米粒子以及位于所述金鉑復(fù)合納米粒子表面的親水性聚合物;所述金鉑復(fù)合納米粒子為枝杈結(jié)構(gòu)。
上述技術(shù)方案中,所述金鉑復(fù)合納米粒子中,鉑位于金表面形成枝杈結(jié)構(gòu);所述親水性聚合物為封端聚乙二醇;所述封端聚乙二醇的分子量為5~10kDa。
上述技術(shù)方案中,所述金鉑復(fù)合納米粒子的粒徑為10~70納米,優(yōu)選20~50納米;所述封端聚乙二醇為硫辛酸封端的聚乙二醇。
本發(fā)明還公開了上述枝狀金鉑雙金屬納米粒子的制備方法,包括以下步驟:
(1)在金納米粒子表面制備枝杈結(jié)構(gòu)的鉑,得到金鉑復(fù)合納米粒子;
(2)在金鉑復(fù)合納米粒子表面修飾親水性聚合物,得到枝狀金鉑雙金屬納米粒子。
上述技術(shù)方案中,步驟(1)中,先通過金化合物還原制備金納米粒子,然后以有機鉑化合物為原料,通過還原在金納米粒子表面制備枝杈結(jié)構(gòu)的鉑,從而制備金鉑復(fù)合納米粒子;步驟(2)中,將親水聚合物與金鉑復(fù)合納米粒子在溶劑中反應(yīng),從而在金鉑復(fù)合納米粒子表面修飾親水性聚合物,得到枝狀金鉑雙金屬納米粒子。
上述技術(shù)方案中,步驟(1)具體為,氮氣環(huán)境中,攪拌下,以2℃/min~10℃/min的升溫速率加熱金化合物與還原劑的混合物,直至溫度到達60℃~100℃,然后繼續(xù)反應(yīng)1~3小時,得到金納米粒子;氫氣環(huán)境中,攪拌下,以2℃/min~10℃/min的升溫速率加熱金納米粒子與有機鉑化合物、還原劑的混合物,直至溫度到達60℃~100℃,然后繼續(xù)反應(yīng)1~10小時,得到金鉑復(fù)合納米粒子;步驟(2)具體為,將金鉑復(fù)合納米粒子的有機溶液與親水聚合物的水溶液混合,攪拌20~30小時,得到枝狀金鉑雙金屬納米粒子。
上述技術(shù)方案中,步驟(1)中,金化合物為氯金酸,還原劑為油胺,有機鉑化合物為乙酰丙酮鉑;所述金化合物與還原劑的質(zhì)量比為1∶(0.5~1.5);所述金納米粒子、有機鉑化合物與還原劑的質(zhì)量比為1∶(2~12)∶(1~5);步驟(2)中,親水聚合物為封端聚乙二醇;所述封端聚乙二醇的分子量為5~10kDa;所述金鉑復(fù)合納米粒子與親水聚合物的質(zhì)量比為1∶(1~10),優(yōu)選1∶(3~7)。
本發(fā)明通過兩步法制備金鉑雙金屬復(fù)合納米粒子,首先合成金納米球,再在其表面生長鉑的枝杈。金納米球制備方法為,將氯金酸用油胺還原制備金納米球。金鉑雙金屬復(fù)合納米粒子制備方法為,將乙酰丙酮鉑用氫氣在油胺中還原,在金納米球表面生長出鉑的枝杈。
制備的具體方法為,將HAuCl4·4H2O和油胺(OAm)混合均勻加入到三口燒瓶中;在N2條件下伴有劇烈磁力攪拌的環(huán)境中,將混合溶液以2℃/min~10℃/min的升溫速率加熱至溶液變黑,保持該溫度條件下反應(yīng)1~3 h;反應(yīng)完畢后,待混合溶液降至室溫,用無水乙醇洗滌并離心,即得到所述的金納米顆粒。超聲后取上述金納米顆粒及乙酰丙酮鉑、油胺均勻加入到三口燒瓶中;在H2條件下伴有劇烈磁力攪拌的環(huán)境中,將混合溶液以2℃/min~10℃/min的升溫速率加熱至溶液變黑,保持該溫度條件下反應(yīng)1~10 h;反應(yīng)完畢后,待混合溶液降至室溫,用無水乙醇洗滌并離心,即得到所述的金鉑雙金屬納米粒子。
本發(fā)明的親水聚合物優(yōu)選為封端聚乙二醇,比如硫辛酸封端的聚乙二醇,首先用硫辛酸與氨基封端的聚乙二醇反應(yīng),得到硫辛酸封端的聚乙二醇;具體方法為,將氨基封端的PEG聚合物 mPEG-NH2,一定量的硫辛酸LA,一定量的N,N-二環(huán)己基碳二亞胺及三乙胺加入到圓底燒瓶中,并加入一定量的二氯甲烷作為溶劑。攪拌,室溫條件下反應(yīng)5~24 h。反應(yīng)結(jié)束后,氮氣吹干二氯甲烷,得到白色固體。加入水,溶解,然后過濾除去不溶物。向濾液中加入碳酸氫鈉調(diào)節(jié)pH 到8左右。使用二氯甲烷萃取,取下層有機相,并旋蒸掉多余的二氯甲烷。加水重新溶解后冷凍干燥,得到LA-PEG。
將硫辛酸封端的聚乙二醇溶于水,與金鉑雙金屬復(fù)合納米粒子的正己烷溶液混合,超聲混勻,震蕩反應(yīng),然后洗滌、濃縮得到硫辛酸封端的聚乙二醇修飾的納米復(fù)合粒子。具體方法為,取金鉑復(fù)合納米粒子,加入正己烷溶解,將LA-PEG 溶解在水中。將上述正己烷溶液與水溶液混合,攪拌下過夜。氮氣吹干溶液中的正己烷,離心,得到修飾后的金鉑雙金屬納米粒子。加入水重新溶解,以備使用。
本發(fā)明還公開了上述枝狀金鉑雙金屬納米粒子在制備光熱/放射增敏聯(lián)合治療劑中的應(yīng)用。
本發(fā)明進一步公開了一種光熱/放射增敏聯(lián)合治療劑,由上述枝狀金鉑雙金屬納米粒子制備得到。
更佳的,本發(fā)明所述的枝狀金鉑雙金屬納米復(fù)合粒子可通過如下步驟制取:
1) 將HAuCl4·4H2O和油胺(OAm)混合均勻加入到三口燒瓶中;在N2條件下伴有劇烈磁力攪拌的環(huán)境中,將混合溶液以3℃/min~8℃/min的升溫速率加熱,直至溫度到達60℃~100℃,保持該溫度條件下反應(yīng)2~3 h;反應(yīng)完畢后,待混合溶液降至室溫,用無水乙醇洗滌并離心,即得到所述的金納米顆粒。超聲后取上述金納米顆粒及乙酰丙酮鉑、油胺均勻加入到三口燒瓶中;在H2條件下伴有劇烈磁力攪拌的環(huán)境中,將混合溶液以3℃/min~8℃/min的升溫速率加熱,直至溫度到達60℃~100℃,保持該溫度條件下反應(yīng)3~8 h;反應(yīng)完畢后,待混合溶液降至室溫,用無水乙醇洗滌并離心,即得到所述的金鉑雙金屬納米粒子;
2) 將氨基封端的PEG聚合物 mPEG-NH2,一定量的硫辛酸LA,一定量的N,N-二環(huán)己基碳二亞胺及三乙胺加入到圓底燒瓶中,并加入一定量的二氯甲烷作為溶劑。攪拌,室溫條件下反應(yīng)15~24 h。反應(yīng)結(jié)束后,氮氣吹干二氯甲烷,得到白色固體。加入水,溶解,然后過濾除去不溶物。向濾液中加入碳酸氫鈉調(diào)節(jié)pH 到8左右。使用二氯甲烷萃取,取下層有機相,并旋蒸掉多余的二氯甲烷。加水重新溶解后冷凍干燥,得到LA-PEG;
3) 取10mg得到的金鉑納米粒子,加入3ml正己烷溶解。將一定量的LA-PEG 溶解在3ml水中。將上述正己烷溶液與水溶液混合,攪拌下過夜。氮氣吹干溶液中的正己烷,離心,得到修飾后的金鉑雙金屬納米粒子。加入2ml水重新溶解,以備使用。
本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明公開的枝狀金鉑雙金屬納米粒子中,枝杈狀的金、鉑納米結(jié)構(gòu)具有更高的光熱轉(zhuǎn)換效率,可以吸收更多的近紅外激光并進行光熱轉(zhuǎn)換殺死腫瘤;而且,金、鉑都是高原子序數(shù)金屬,經(jīng)高能射線輻射可以釋放出更多次級電子并沉積于腫瘤周圍,提高腫瘤的放療沉積量,敏化并提高腫瘤的放療效果;另外,硫辛酸封端的聚乙二醇的引入賦予了金鉑雙金屬納米材料良好的膠體穩(wěn)定性、血液相容性和生物相容性;因此,本發(fā)明的枝狀金鉑雙金屬納米材料同時含有金和鉑元素,具有光熱治療和放射增敏的效果,是一種效果好的聯(lián)合治療增強劑,對癌癥的治療具有重要意義。
本發(fā)明公開的枝狀金鉑雙金屬納米粒子中,金、鉑納米材料具有良好的生物相容性,且易于表面修飾和功能化;金、鉑材料具有突出的表面等離子體共振(surface plasmon resonance,SPR)性質(zhì)和強的近紅外光吸收能力,能夠?qū)崿F(xiàn)對腫瘤的光熱治療及放射性增敏治療:光熱治療是利用金、鉑納米顆粒的SPR效應(yīng),在近紅外光的照射下,能快速將光能轉(zhuǎn)化為熱能,使局部蛋白質(zhì)受熱變性,破壞腫瘤細胞;放射性增敏治療則是在射線的作用下,金、鉑納米顆粒發(fā)生光電效應(yīng),產(chǎn)生次級電子,使得腫瘤部位較僅有放射性治療吸收更多的放射射線,增強腫瘤的放射性治療療效。
附圖說明
圖1為枝狀金鉑雙金屬納米粒子的TEM圖;
圖2 為枝狀金鉑雙金屬納米粒子的元素組成EDX圖;
圖3 為枝狀金鉑雙金屬納米粒子的UV-vis-NIR吸收圖;
圖4 為枝狀金鉑雙金屬納米粒子的光熱效應(yīng)效果圖;
圖5 為枝狀金鉑雙金屬納米粒子的細胞毒性效果圖;
圖6 為枝狀金鉑雙金屬納米粒子的光熱治療細胞效果圖;
圖7 為枝狀金鉑雙金屬納米粒子的光熱/放療增敏聯(lián)合治療效果圖。
具體實施方式
以下合稱步驟中的所使用的化學(xué)物質(zhì)為市售商品。
合成例
將500mg的5kDa氨基封端的PEG聚合物 mPEG-NH2,45mg的硫辛酸LA,10mg的N,N-二環(huán)己基碳二亞胺及三乙胺加入到圓底燒瓶中,并加入2ml的二氯甲烷作為溶劑。攪拌,室溫條件下反應(yīng)10 h。反應(yīng)結(jié)束后,氮氣吹干二氯甲烷,得到白色固體。加入20ml左右的水,溶解,然后過濾除去不溶物。向濾液中加入碳酸氫鈉調(diào)節(jié)pH 到8左右。使用二氯甲烷萃取,取下層有機相,并旋蒸掉多余的二氯甲烷。加水重新溶解后冷凍干燥,得到LA-PEG,分子量為5~10kDa。
實施例一
將0.302g的HAuCl4·4H2O和30ml的油胺(OAm)混合均勻加入到100ml三口燒瓶中;在N2條件下伴有劇烈磁力攪拌的環(huán)境中,將混合溶液以3℃/min的升溫速率加熱至80℃,溶液變黑,保持該溫度條件下反應(yīng)1h;反應(yīng)完畢后,待混合溶液降至室溫,用無水乙醇洗滌并離心,即得到所述的金納米顆粒;取0.1g的上述金納米顆粒及0.501g的乙酰丙酮鉑、30ml油胺均勻加入到三口燒瓶中;在H2條件下伴有劇烈磁力攪拌的環(huán)境中,將混合溶液以3℃/min的升溫速率加熱至80℃,溶液變黑,保持該溫度條件下反應(yīng)2 h;反應(yīng)完畢后,待混合溶液降至室溫,用無水乙醇洗滌并離心,即得到金鉑復(fù)合納米粒子;合成的金納米粒子粒徑約為3 nm,金鉑復(fù)合納米粒子粒徑約為10 nm,金與鉑元素質(zhì)量比例為5比95。
取10mg得到的金鉑復(fù)合納米粒子,加入1ml正己烷溶解。將10 mg的LA-PEG 溶解在2ml水中。將上述正己烷溶液與水溶液混合,攪拌下過夜。氮氣吹干溶液中的正己烷,離心,得到修飾后的金鉑雙金屬納米粒子。加入2ml水重新溶解,以備使用。TEM 結(jié)果顯示,得到的聚乙二醇修飾的金鉑復(fù)合納米粒子存在明顯團聚現(xiàn)象。
實施例二
將0.302g的HAuCl4·4H2O和30ml的油胺(OAm)混合均勻加入到100ml三口燒瓶中;在N2條件下伴有劇烈磁力攪拌的環(huán)境中,將混合溶液以5℃/min的升溫速率加熱至80℃,溶液變黑,保持該溫度條件下反應(yīng)3h;反應(yīng)完畢后,待混合溶液降至室溫,用無水乙醇洗滌并離心,即得到所述的金納米顆粒;取0.1g的上述金納米顆粒及0.501g的乙酰丙酮鉑、30ml油胺均勻加入到三口燒瓶中;在H2條件下伴有劇烈磁力攪拌的環(huán)境中,將混合溶液以3℃/min的升溫速率加熱至80℃,溶液變黑,保持該溫度條件下反應(yīng)2 h;反應(yīng)完畢后,待混合溶液降至室溫,用無水乙醇洗滌并離心,即得到金鉑復(fù)合納米粒子;合成的金納米粒子粒徑約為15 nm,金鉑復(fù)合納米粒子粒徑約為30 nm,金與鉑元素質(zhì)量比例為5比95。
取10mg得到的金鉑復(fù)合納米粒子,加入1ml正己烷溶解。將30 mg的LA-PEG 溶解在4ml水中。將上述正己烷溶液與水溶液混合,攪拌下過夜。氮氣吹干溶液中的正己烷,離心,得到修飾后的金鉑雙金屬納米粒子。加入2ml水重新溶解,以備使用。TEM 結(jié)果顯示,得到的聚乙二醇修飾的金鉑復(fù)合納米粒子在水中有很好的分散,無團聚。
實施例三
將0.302g的HAuCl4·4H2O和30ml的油胺(OAm)混合均勻加入到100ml三口燒瓶中;在N2條件下伴有劇烈磁力攪拌的環(huán)境中,將混合溶液以6℃/min的升溫速率加熱至90℃,溶液變黑,保持該溫度條件下反應(yīng)2h;反應(yīng)完畢后,待混合溶液降至室溫,用無水乙醇洗滌并離心,即得到所述的金納米顆粒;取0.2g的上述金納米顆粒及0.501g的乙酰丙酮鉑、30ml油胺均勻加入到三口燒瓶中;在H2條件下伴有劇烈磁力攪拌的環(huán)境中,將混合溶液以8℃/min的升溫速率加熱至70℃,溶液變黑,保持該溫度條件下反應(yīng)5 h;反應(yīng)完畢后,待混合溶液降至室溫,用無水乙醇洗滌并離心,即得到金鉑復(fù)合納米粒子;合成的金納米粒子粒徑約為8 nm,金鉑復(fù)合納米粒子粒徑約為30 nm,金與鉑元素質(zhì)量比例為20比80。
取10mg得到的金鉑復(fù)合納米粒子,加入1ml正己烷溶解。將40 mg的LA-PEG 溶解在5ml水中。將上述正己烷溶液與水溶液混合,攪拌下過夜。氮氣吹干溶液中的正己烷,離心,得到修飾后的金鉑雙金屬納米粒子。加入2ml水重新溶解,以備使用。TEM 結(jié)果顯示,得到的聚乙二醇修飾的金鉑復(fù)合納米粒子在水中有很好的分散,無團聚。
實施例四
將0.302g的HAuCl4·4H2O和30ml的油胺(OAm)混合均勻加入到100ml三口燒瓶中;在N2條件下伴有劇烈磁力攪拌的環(huán)境中,將混合溶液以3℃/min的升溫速率加熱至80℃,溶液變黑,保持該溫度條件下反應(yīng)3h;反應(yīng)完畢后,待混合溶液降至室溫,用無水乙醇洗滌并離心,即得到所述的金納米顆粒;取0.05g的上述金納米顆粒及0.501g的乙酰丙酮鉑、30ml油胺均勻加入到三口燒瓶中;在H2條件下伴有劇烈磁力攪拌的環(huán)境中,將混合溶液以3℃/min的升溫速率加熱至80℃,溶液變黑,保持該溫度條件下反應(yīng)4 h;反應(yīng)完畢后,待混合溶液降至室溫,用無水乙醇洗滌并離心,即得到金鉑復(fù)合納米粒子;合成的金納米粒子粒徑約為8 nm,金鉑復(fù)合納米粒子粒徑約為25 nm,金與鉑元素質(zhì)量比例為3比97。
取10mg得到的金鉑復(fù)合納米粒子,加入1ml正己烷溶解。將60 mg的LA-PEG 溶解在5ml水中。將上述正己烷溶液與水溶液混合,攪拌下過夜。氮氣吹干溶液中的正己烷,離心,得到修飾后的金鉑雙金屬納米粒子。加入2ml水重新溶解,以備使用。TEM 結(jié)果顯示,得到的聚乙二醇修飾的金鉑復(fù)合納米粒子在水中有很好的分散,無團聚。
實施例五
將0.302g的HAuCl4·4H2O和40ml的油胺(OAm)混合均勻加入到100ml三口燒瓶中;在N2條件下伴有劇烈磁力攪拌的環(huán)境中,將混合溶液以4℃/min的升溫速率加熱至60℃,溶液變黑,保持該溫度條件下反應(yīng)5h;反應(yīng)完畢后,待混合溶液降至室溫,用無水乙醇洗滌并離心,即得到所述的金納米顆粒;取0.1g的上述金納米顆粒及0.501g的乙酰丙酮鉑、30ml油胺均勻加入到三口燒瓶中;在H2條件下伴有劇烈磁力攪拌的環(huán)境中,將混合溶液以3℃/min的升溫速率加熱至90℃,溶液變黑,保持該溫度條件下反應(yīng)10 h;反應(yīng)完畢后,待混合溶液降至室溫,用無水乙醇洗滌并離心,即得到金鉑復(fù)合納米粒子;合成的金納米粒子粒徑約為25 nm,金鉑復(fù)合納米粒子粒徑約為70 nm,金與鉑元素質(zhì)量比例為5比95。
取10mg得到的金鉑復(fù)合納米粒子,加入1ml正己烷溶解。將100 mg的LA-PEG 溶解在12ml水中。將上述正己烷溶液與水溶液混合,攪拌下過夜。氮氣吹干溶液中的正己烷,離心,得到修飾后的金鉑雙金屬納米粒子。加入2ml水重新溶解,以備使用。TEM 結(jié)果顯示,得到的聚乙二醇修飾的金鉑復(fù)合納米粒子存在團聚現(xiàn)象。
實施例六
將0.302g的HAuCl4·4H2O和30ml的油胺(OAm)混合均勻加入到100ml三口燒瓶中;在N2條件下伴有劇烈磁力攪拌的環(huán)境中,將混合溶液以6℃/min的升溫速率加熱至100℃,溶液變黑,保持該溫度條件下反應(yīng)3h;反應(yīng)完畢后,待混合溶液降至室溫,用無水乙醇洗滌并離心,即得到所述的金納米顆粒;取0.05g的上述金納米顆粒及0.501g的乙酰丙酮鉑、30ml油胺均勻加入到三口燒瓶中;在H2條件下伴有劇烈磁力攪拌的環(huán)境中,將混合溶液以8℃/min的升溫速率加熱至80℃,溶液變黑,保持該溫度條件下反應(yīng)7 h;反應(yīng)完畢后,待混合溶液降至室溫,用無水乙醇洗滌并離心,即得到金鉑復(fù)合納米粒子;合成的金納米粒子粒徑約為10 nm,金鉑復(fù)合納米粒子粒徑約為40 nm,金與鉑元素質(zhì)量比例為3比97。
取10mg得到的金鉑復(fù)合納米粒子,加入1ml正己烷溶解。將70 mg的LA-PEG 溶解在7ml水中。將上述正己烷溶液與水溶液混合,攪拌下過夜。氮氣吹干溶液中的正己烷,離心,得到修飾后的金鉑雙金屬納米粒子。加入2ml水重新溶解,以備使用。TEM 結(jié)果顯示,得到的聚乙二醇修飾的金鉑復(fù)合納米粒子在水中有很好的分散,無團聚。
實施例七
將0.302g的HAuCl4·4H2O和30ml的油胺(OAm)混合均勻加入到100ml三口燒瓶中;在N2條件下伴有劇烈磁力攪拌的環(huán)境中,將混合溶液以5℃/min的升溫速率加熱至80℃,溶液變黑,保持該溫度條件下反應(yīng)3h;反應(yīng)完畢后,待混合溶液降至室溫,用無水乙醇洗滌并離心,即得到所述的金納米顆粒;取0.1g的上述金納米顆粒及0.501g的乙酰丙酮鉑、30ml油胺均勻加入到三口燒瓶中;在H2條件下伴有劇烈磁力攪拌的環(huán)境中,將混合溶液以5℃/min的升溫速率加熱至80℃,溶液變黑,保持該溫度條件下反應(yīng)3 h;反應(yīng)完畢后,待混合溶液降至室溫,用無水乙醇洗滌并離心,即得到金鉑復(fù)合納米粒子;合成的金納米粒子粒徑約為15 nm,金鉑復(fù)合納米粒子粒徑約為30 nm,金與鉑元素質(zhì)量比例為5比95。
取10mg得到的金鉑復(fù)合納米粒子,加入1ml正己烷溶解。將50 mg的LA-PEG 溶解在2ml水中。將上述正己烷溶液與水溶液混合,攪拌下過夜。氮氣吹干溶液中的正己烷,離心,得到修飾后的金鉑雙金屬納米粒子。加入2ml水重新溶解,以備使用。TEM 結(jié)果顯示,得到的聚乙二醇修飾的金鉑復(fù)合納米粒子在水中有很好的分散,無團聚。
實施例七制備的枝狀金鉑雙金屬納米粒子物理學(xué)性能表征:
應(yīng)用透射電鏡對實施例七中得到的枝狀金鉑雙金屬納米粒子進行形貌表征。如圖1電鏡所示,枝狀金鉑雙金屬納米粒子在水相溶劑中可單一分散,粒度大小較為均勻(30納米左右)。如圖2 EDX能譜所示,枝狀金鉑雙金屬納米粒子中分別有金和鉑的特征峰。紫外可見光譜顯示枝狀金鉑雙金屬納米粒子從400nm到900nm都有連續(xù)的吸收峰,且吸收隨濃度增加而增強(圖3)。激光(808nm)照射不同濃度的枝狀金鉑雙金屬納米粒子,溶液的溫度迅速上升,在10分鐘左右達到穩(wěn)定狀態(tài),溫度與復(fù)合粒子的濃度呈正相關(guān)(圖4)。
枝狀金鉑雙金屬納米粒子體外生物學(xué)性能評價:
如圖5所示,采用MTT法,分別測量實施例七中得到的枝狀金鉑雙金屬納米粒子對正常哺乳動物細胞HUVEC細胞及癌細胞4T1細胞的毒性,結(jié)果表明即使在較高濃度(大于75ug/ml),細胞仍有大于80%的活性。證明毒性較小。
細胞光熱實驗表明,使用實施例七中得到的枝狀金鉑雙金屬納米粒子處理的細胞,經(jīng)過808nm激光照射,其存活率相對于沒有經(jīng)過照射的有顯著下降,證明復(fù)合粒子有光熱治療效果(圖6)。
如圖7所示,使用實施例七中得到的枝狀金鉑雙金屬納米粒子處理的細胞,經(jīng)過808nm激光照射及X射線照射,其存活率比只單純經(jīng)過激光照射或者X射線照射的顯著下降,甚至比理論計算值還要低,證明復(fù)合粒子具有較好聯(lián)合治療增強效果。
本發(fā)明公開的聚乙二醇修飾的金鉑雙金屬納米顆粒用于光熱/放射聯(lián)合治療抗癌,與現(xiàn)有常用具有光熱作用的納米材料相比,枝杈狀的金、鉑納米結(jié)構(gòu)具有更高的光熱轉(zhuǎn)換效率,可以吸收更多的近紅外激光并進行光熱轉(zhuǎn)換殺死腫瘤;而且,金、鉑都是高原子序數(shù)金屬,經(jīng)高能射線輻射可以釋放出更多次級電子并沉積于腫瘤周圍,提高腫瘤的放療沉積量,敏化并提高腫瘤的放療效果;另外,硫辛酸封端的聚乙二醇的引入賦予了金鉑雙金屬納米材料良好的膠體穩(wěn)定性、血液相容性和生物相容性。因此,本發(fā)明的枝狀金鉑雙金屬納米材料具有光熱治療和放射增敏的效果,對癌癥的治療具有重要意義。