一种金钆复合纳米材料、制备方法及其用图
【技术领域】
[0001 ]本发明属于药物载体技术领域，涉及一种金钆复合纳米材料、制备方法及其用途。
【背景技术】
[0002]在过去几十年中，尽管人们对癌症的认识已经取得了很大进步，但癌症却依然是 威胁人类健康的主要疾病之一。化疗是肿瘤治疗最常用的手段之一。但是临床治疗中，化疗 效果并不好。对于内部高压、乏氧的实体瘤，化疗药物到肿瘤组织非常少，并很难渗透到肿 瘤内部，因而限制了其治疗效果。此外，化疗药物缺乏对肿瘤组织的识别，对正常的组织和 细胞也有一定毒性，因此具有明显的毒副作用：比如盐酸阿霉素具有明显的心脏毒性。在癌 症治疗中，热疗和化疗联合应用已被证明能够优化癌症治疗的效果。温度升高引起的肿瘤 血管通透性的增加及血管内皮细胞间隙变大，也会增加化疗药物在肿瘤内的蓄积，提高化 疗的疗效。
[0003]已有文献报道了一些方法用来提高化疗药物在肿瘤内部的积累和渗透。伊利诺斯 大学香槟分校程建军课题组研究了不同尺寸的纳米药物载体到肿瘤的蓄积量和渗透程度 不同。他们制备了 20nm、50nm和200nm三种不同尺寸的药物-二氧化娃纳米复合物，发现50nm 的纳米复合物在肿瘤组织内显示出了最长的滞留时间，且在肿瘤组织的渗透性最强。国家 纳米科学中心梁兴杰课题组报道了在纳米胶束表面修饰新型短肽分子(iRGD)后可以提高 其在肿瘤的渗透性。此外，外界能量刺激，比如磁场、超声和近红外激光已经作为新的靶向 方法证明在活体动物实验中是有效的。我们前期的研究工作，设计了一种温敏高分子包被 的金纳米棒载体，在近红外激光照射下，更多地富集在肿瘤组织(照激光组材料百分含量是 不照激光组的7.6倍）。近红外激光等这些通过外界能量刺激进行肿瘤靶向治疗的策略前景 可期，因为外界的刺激的位点，时机和强度可以非常方便地进行精准的控制。
[0004] 肿瘤的早期诊断对于肿瘤的治疗具有重要意义。清楚地确定肿瘤的位置、大小和 血管情况对于治疗方法的选择具有指导作用，因此选择合适的成像技术和方法非常重要。 同时，各种成像技术，可以监测治疗过程，及时反馈治疗情况。设计并应用诊疗一体化的纳 米药物载体，有助于精准地设计治疗方案，为个体化的诊疗提供指导和依据。到目前为止， 鲜有文献和专利报道多功能的纳米诊疗载体可以同时通过近红外激光照射提高载体和药 物在肿瘤的富集和渗透。
[0005] 含钆造影剂用以提高图像的对比度，使身体各部分的异常组织或患处显像，主要 用于头部、脊柱和全身等的核磁共振成像(MRI)检查。游离的钆具有高毒性，在体内分布于 骨骼和肝脏，并可迅速导致肝脏坏死。使用螯合物含钆造影剂能改变其在体内的分布以确 保图像对比强度，并改善其毒副作用。但是，钆螯合物使用对人体仍有很大的毒性，将钆以 接枝或化学键连接到大分子的表面，钆元素对人体仍有很大的毒副作用，且钆的负载量少， 不利于成像检测，目前文献报道的金纳米材料表面修饰钆离子的制备方法中，通常是每个 纳米颗粒表面有约IO 4个Gd离子（small ,2014,10,556-565 !Nature Medicine ,2012,18， 829-835)，即使现有技术中公开的钆含量最高的是一篇文献报道的每个纳米颗粒表面有Gd 离子的含量也只能达到5 X IO5个(Nanoscale ,2011,3,1990-1996)，因而，有必要开发一种 高含钆量且低毒副作用的复合材料具有重要的意义。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种金钆复合纳米材料、制 备方法及其用途。所述金钆复合纳米材料的钆含量高、成像效果好，且毒副作用小，其可以 作为载体包载大量药物，还可以制成吸附有靶向分子及药物的药物复合物，在近红外激光 照射下，可以实现载体和药物在肿瘤部位的明显有效富集，能增加其在肿瘤内部的渗透性。 化疗和热疗两种治疗方式的联合运用，能起到协同增效的作用。且该金钆复合纳米材料具 有多种成像功能，集合了光声、电子计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)等多种成像功 能于一身，可有效诊断疾病，监测治疗效果。
[0007] 为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
[0008] 第一方面，本发明提供了一种金钆复合纳米材料，所述金钆复合纳米材料包括二 氧化娃修饰的金纳米棒的内核，及包覆在所述内核外侧的含IL二氧化娃层。
[0009] 优选地，所述二氧化娃修饰的金纳米棒内核包括金纳米棒及包覆在所述金纳米棒 外侧的介孔二氧化硅。
[0010] 所述金纳米棒的长度为5-100nm，例如可以是5nm、10nm、15nm、17nm、20nm、25nm、 30nm、32nm、35nm、40nm、45nm、50nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、90nm、95nmii!U00nn^ 〇/y^ 有利于达到肿瘤组织上来考虑，更优选所述金纳米棒长度为5-60nm。
[0011] 所述金纳米棒的长径比优选为1.5-20，例如可以是1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、6、 7、8、8.5、9、10、11、12、13.5、14、15、16、17、18、19 或 20 等，优选为 2-8,从有利于达到肿瘤组 织并适于通过近红外激光控制上来考虑，进一步优选所述金纳米棒的长径比为2.5-6，更进 一步优选为3.0-4.5。
[0012] 所述介孔二氧化娃层的厚度优选为3-5〇11111，例如可以是311111、511111、811111、1〇11111、1511111、 20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm，优选为5_45nm，从易于制备和有利于到达肿瘤组 织上来考虑，更优选所述二氧化娃层的厚度为10-30nm。进一步优选为5-45nm，特别优选为 10_30nm。
[0013] 优选地，所述含IL二氧化娃层为实心层，其厚度优选为5-10〇111]1，例如可以是5111]1、 10nm、15nm、20nm、30nm、40nm、45nm、50nm、55nm、65nm、70nm、80nm、90nm、95nmii!U00nn^，/y^ MRI成像和有利于到达肿瘤组织上来考虑，更优选所述含钆的二氧化硅层的厚度为15-50nm。根据实际需要，在金钆复合纳米材料的制备过程中，通过调节反应物的加入量，调节 Au和Gd的比例，从而调控含钆硅层的厚度。
[0014] 优选地，所述金IL复合纳米材料带负电。
[0015] 优选地，所述金钆复合纳米材料还包括静电吸附在所述含钆二氧化硅层外侧的带 电物质形成的吸附层。
[0016]优选地，带电物质为带正电的物质和/或带负电的物质，所述带电物质优选自靶向 分子、探针分子、高分子聚合物或药物中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非 限制性实例有靶向分子和高分子聚合物的组合，靶向分子和药物的组合，靶向分子和探针 分子的组合、靶向分子、高分子聚合物和药物的组合等。
[0017] 本发明所述"带电物质为带正电的物质和/或带负电的物质"是指：带电物质可以 是带正电的物质，也可以是带负电的物质，还可以既包括带正电的物质又包括带负电的物 质。需要指出的是：当既包括带正电的物质又包括带负电的物质时，带正电的物质和带负电 的物质交替地吸附。
[0018] 优选地，所述靶向分子包括透明质酸(HA)、透明质酸钠、赫赛汀、转铁蛋白、叶酸或 精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列(RGD)中的任意一种或至少两种的组合，所述靶向分子的组 合典型但非限制性实例有:透明质酸和透明质酸钠的组合，透明质酸和赫赛汀的组合，透明 质酸钠和转铁蛋白的组合，透明质酸钠和叶酸的组合，透明质酸钠、赫赛汀、转铁蛋白、叶酸 和精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列的组合等。
[0019] 所述靶向分子的分子量优选为1000-200,000,例如可为1000、5000、10,000,15， 000、20,000、25,000、50,000、60,000、80,000、100,000、130,000、150,000、160,000、170， 000、180，000或 200，000 等，进一步优选为 3000-30，000。
[0020] 优选地，所述高分子聚合物为带正电的高分子聚合物，包括聚二烯丙基二甲基氯 化铵、聚醚酰亚胺(PEI)和壳聚糖等本领域所常用的带正电高分子聚合物，本领域技术人员 可根据实验需求进行选择，可以选用一种，也可以选用至少两种的组合，所述组合典型但非 限制性实例有:聚二烯丙基二甲基氯化铵和聚醚酰亚胺的组合，聚二烯丙基二甲基氯化铵 和壳聚糖的组合，聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚醚酰亚胺和壳聚糖的组合等。
[0021] 所述高分子聚合物的分子量为1000-200,000,例如可为1000、5000、10,000,15， 000、20,000、25,000、30,000、50,000、60,000、80,000、100,000、120,000、150,000、180,000 或200，000等，从材料稳定性上来考虑，进一步优选为10，000-100，000。
[0022] 优选地，所述药物包括盐酸阿霉素、顺钼、金属富勒醇、DNA、小干扰RNA、蛋白药物、 抗体、吲哚菁绿（ICG)或新吲哚菁绿（IR820)中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典 型但非限制性实例有:盐酸阿霉素与顺铂的组合，盐酸阿霉素与金属富勒醇的组合，抗体与 吲哚菁绿的组合，顺铂与吲哚菁绿的组合，盐酸阿霉素、顺铂、金属富勒醇与新吲哚菁绿的 组合等，进一步优选为盐酸阿霉素、吲哚菁绿或新吲哚菁绿中的任意一种或至少两种的组 合。
[0023] 所述药物的分子量优选为100-30，000，例如可为100、500、800、1000、5000、7000、 10，000、15，000、18，000、20，000、25，000或30，000等，进一步举例说明，例如，盐酸阿霉素分 子量是580，顺钼的分子量是300，Π引噪菁绿的分子量为775,新Π引噪菁绿的分子量为849，抗 体和蛋白的分子量一般是一万多，金属富勒醇的分子量约为800，DNA和RNA的分子量一般在 一万到三万之间。
[0024] 优选地，所述带电物质以带正电的物质和带负电的物质交替的形式静电吸附在所 述含钆二氧化硅层外侧，形成吸附层，且所述含钆二氧化硅层外侧首先吸附带正电的物质 形成吸附层，然后在该层吸附层的外侧静电吸附带负电的物质形成吸附层，还可以继续依 次通过静电吸附带正电的物质和带负电的物质分别形成吸附层，可以得到多个带电物质形 成的吸附层。
[0025] 优选地，金IL复合纳米材料由二氧化娃修饰的金纳米棒的内核及包覆在所述内核 外侧的含钆二氧化硅层组成，其表面带负电，因而该金钆复合纳米材料吸附带电物质时，优 先静电吸附带正电的物质。
[0026] 本发明所述带正电的物质例如可以是但又不限于如下物质：带正电的药物如盐酸 阿霉素和顺铂；带正电的高分子聚合物如聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚醚酰亚胺和壳聚糖 等。
[0027] 本发明所述带负电的物质例如可以是但又不限于如下物质：带负电的药物如金属 富勒醇、DNA、小干扰RNA、蛋白药物、抗体、吲哚菁绿和新吲哚菁绿;带负电的靶向物质如透 明质酸和透明质酸钠等。
[0028] 本发明中，当静电吸附的物质中包含靶向分子时，则靶向分子必须在最外层，因为 若靶向物质被包覆在内层会失去其靶向的作用。
[0029]