一種多功能復(fù)合微球的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及的是一種載藥微球材料的制備方法，具體涉及一種磁-光-pH響應(yīng)-高比表面積多功能復(fù)合微球載體材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
1、制備具有高載藥量、熒光示蹤和特異靶向給藥的多功能材料的重要性。
癌癥在全球范圍內(nèi)的危害正不斷加劇，嚴(yán)重的威脅著人類的身體健康?，F(xiàn)階段臨床中使用最多的癌癥治療方法是手術(shù)及傳統(tǒng)的化學(xué)療法?；瘜W(xué)療法主要通過全身給藥方式治療癌癥，即藥物通過給藥部位進(jìn)入血液循環(huán)，由循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)送至各臟器組織。但是，大部分抗腫瘤藥物的水溶性和穩(wěn)定性較差，造成藥物的生物利用度低，幾乎所有常用的高效抗癌藥物都具有較大的毒性，在癌癥治療過程中不能夠有效地區(qū)別腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞，會(huì)殺死非作用部位的正常細(xì)胞從而產(chǎn)生很強(qiáng)的毒副作用；同時(shí)，又無法對(duì)藥物進(jìn)行監(jiān)測(cè)和定位，在藥物的分布過程中，機(jī)體代謝了大量的藥物，降低了藥物的生物利用度；又因在病理狀態(tài)下，細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外環(huán)境之間的pH梯度的變化導(dǎo)致腫瘤的特殊微環(huán)境，與循環(huán)系統(tǒng)的pH =7.4相比，實(shí)體瘤內(nèi)明顯偏酸性，而利用這種腫瘤特異性，將pH響應(yīng)材料應(yīng)用于腫瘤微環(huán)境所引起的特異靶向功能，會(huì)達(dá)到pH響應(yīng)藥物可控釋放的目的，不僅可以降低藥物對(duì)正常細(xì)胞組織的毒副作用，還可以增加腫瘤部位的藥物濃度，尤其是與其他特異靶向功能相結(jié)合，可以產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，極大程度的增加藥物穩(wěn)定性，緩減藥物降解，在腫瘤部位促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)吞和細(xì)胞內(nèi)傳遞，實(shí)現(xiàn)藥物大量釋放。因此，為了保證特異性、高效的殺死腫瘤細(xì)胞，同時(shí)又能夠最少程度的損傷正常的組織器官，開展具有高載藥量、熒光示蹤和特異靶向給藥的多功能抗癌藥物載體的研究對(duì)于癌癥的治療具有極其重要的意義。
為了有效治療癌癥，多功能載體材料的設(shè)計(jì)顯得尤為重要，尤其在保證一定載藥量和良好生物安全性的同時(shí)，擴(kuò)展載體材料的功能性，將具有熒光性、磁響應(yīng)性、pH響應(yīng)性等功能的材料整合于一個(gè)載體體系中，使單一的載體材料實(shí)現(xiàn)功能多樣化，從而實(shí)現(xiàn)熒光成像檢測(cè)、藥物可控輸送以及癌癥治療同步進(jìn)行。
2、現(xiàn)有技術(shù)組合難以制備具有高載藥量、熒光示蹤和特異靶向給藥的多功能材料磁性材料與熒光材料的結(jié)合通常因晶格不匹配，或尺寸分布難以調(diào)控、制備工藝重復(fù)性較差，尤其是磁性納米粒子因光吸收和電子轉(zhuǎn)移對(duì)熒光材料的熒光猝滅效應(yīng)較為嚴(yán)重，這些都導(dǎo)致了磁性材料與熒光材料的結(jié)合困難。
pH響應(yīng)性材料與磁性納米顆粒之間，若內(nèi)包裹磁性納米粒子會(huì)降低材料的磁響應(yīng)性，若外負(fù)載磁性納米粒子會(huì)減弱材料本身的pH響應(yīng)性，導(dǎo)致了二者之間結(jié)合形式的選取比較困難；載藥量與pH響應(yīng)載體材料之間也很難達(dá)成一致，目前用于pH響應(yīng)性藥物載體材料一般為具有特殊化學(xué)鍵的高分子材料，主要通過在酸性條件下，控制與藥物分子形成化學(xué)鍵的斷裂來達(dá)到所需的pH響應(yīng)性，若想保證其他功能性的同時(shí)，內(nèi)包覆會(huì)占據(jù)藥物空間，外負(fù)載因其比表面積通常較小，都會(huì)導(dǎo)致材料的載藥量降低；若將四者相結(jié)合難上加難，不僅需要克服彼此之間的結(jié)合障礙，還需要考慮多種功能材料復(fù)合后的形貌、粒徑和分散性控制，以及材料水溶性和生物安全性的保障，防止出現(xiàn)毛細(xì)管栓塞，全身有效治療藥物濃度差異較大等問題限制了材料的臨床醫(yī)用效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于提供一種集磁、光、pH響應(yīng)和高比表面積等多功能于一體的多功能復(fù)合微球的制備方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
步驟一:同步合成功能化_Fe304微球基底和碳量子點(diǎn)，
將1?2g六水合三氯化鐵溶于50?100mL乙二醇中，溶解完全后，加入3.5?4.5g乙酸銨并攪拌均勻，加入天然高分子聚合物，再次攪拌均勻轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，180?220°C反應(yīng)10?14小時(shí)后，自然冷卻降至室溫；離心分別取上層清液A和下層沉淀B ;上層清液A透析純化，冷凍干燥48h得到功能化小顆粒的碳量子點(diǎn)，將其分散于乙醇中，配置為濃度為30?50mg/L溶液C，4°C下儲(chǔ)存?zhèn)溆?；下層沉淀B分別用去離子水和無水乙醇各清洗3次，60°C真空干燥8?12小時(shí)，制得功能化的磁性微球D ;
步驟二:合成MOFs包覆功能化_Fe304核殼結(jié)構(gòu)微球，
將50?150mg功能化的磁性微球D超聲分散于適當(dāng)溶劑中，分別加入按照摩爾比為1:0.5?2金屬鹽和有機(jī)配體，功能化的磁性微球D與有機(jī)配體的用量比為50?150mg:2?lOmmol，油浴60?160°C下反應(yīng)20?40分鐘，所得產(chǎn)物利用外加磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)分離，分別用無水乙醇和溶劑多次清洗，去除殘留的反應(yīng)前驅(qū)體，然后在120?150°C下真空干燥12小時(shí)，制得磁性金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料Fe304@M0Fs ;
步驟三:合成Fe304@M0Fs@CDs核殼結(jié)構(gòu)微球，
將50?150mg步驟二所得的Fe304@M0Fs分散于25?100mL溶液C中，置于恒溫振蕩器中振蕩12?48h，所得產(chǎn)物利用外加磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)分離，并用乙醇溶液清洗3次，60°C真空干燥12小時(shí)，即得到多功能復(fù)合微球材料。
本發(fā)明還可以包括:
1、所述的天然高分子聚合物為殼聚糖或羧甲基纖維素鈉或羧酸纖維素或羧甲基纖維素鉀或羧甲基纖維素鈉鉀。
2、金屬鹽為硝酸鋅。
3、所述的有機(jī)配體為間苯二甲酸、對(duì)苯二甲酸或均三苯甲酸。
4、所述的溶劑為N，N-二甲基甲酰胺。
5、天然高分子聚合物和六水合三氯化鐵的質(zhì)量比為1:2。
本發(fā)明提供了一種磁-光-pH響應(yīng)-高比表面積多功能復(fù)合微球的合成方法。本發(fā)明的多功能載體材料，以天然高分子聚合物為穩(wěn)定劑，采用溶劑熱法同步合成功能化磁性粒子和碳量子點(diǎn)，以磁性粒子Fe304為核，金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料(MOFs)為殼層材料，以碳量子點(diǎn)(CDs)為熒光材料，通過原位包覆法成功制備了磁性Fe304@M0FS@CDS復(fù)合材料。
本發(fā)明的克服了磁性納米粒子對(duì)碳量子點(diǎn)熒光淬滅效應(yīng)，提高了材料的比表面積，還賦予材料pH響應(yīng)性能。所得的多功能一體化的復(fù)合材料可應(yīng)用于催化、吸附以及醫(yī)學(xué)中的免疫檢測(cè)、靶向治療、細(xì)胞分離等領(lǐng)域。
本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果主要體現(xiàn)在: 1、本發(fā)明采用溶劑熱法制得的磁性微球，合成過程中加入天然高分子聚合物，同步合成功能化磁性微球和碳量子點(diǎn)。此方法分散性較好，便于下一步包覆，且只有在高溫高壓條件下，碳源可以快速的熱解合成出碳量子點(diǎn)，同時(shí)乙二醇為還原劑，乙酸銨為堿源和致孔劑都是必不可少的，隨著乙酸銨的熱解，逐漸釋放出氨氣泡，未加入天然高分子時(shí)，最終會(huì)形成表面光滑的空心磁性微球，而引入組織相容性良好的天然高分子不僅可以作為穩(wěn)定劑，抑制磁性納米粒子的團(tuán)聚，排除氨氣泡使磁性納米粒子自組裝為表面粗糙的納米粒子團(tuán)簇，保證磁性納米顆粒的超順磁性，為將來的雙模成像提供理論基礎(chǔ)；還可以在高溫高壓的溶劑熱反應(yīng)條件下，作為合成碳量子點(diǎn)的碳源，發(fā)生熱解，達(dá)到二者同步合成的目的。同時(shí)因其表面具有不同官能團(tuán)，可以一定程度上對(duì)磁性納米粒子和碳量子點(diǎn)進(jìn)行功能化修飾，便于下一步反應(yīng)進(jìn)行。
2、本發(fā)明采用碳量子點(diǎn)為熒光材料。對(duì)比于其他熒光材料，碳量子點(diǎn)制備工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、本身無毒，不會(huì)產(chǎn)生重金屬離子在生物體內(nèi)富集，對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)和存活有很明顯的影響，具有良好的生物相容性和生物安全性，提高了臨床應(yīng)用的可實(shí)現(xiàn)性。通過本發(fā)明所得到的功能化碳量子點(diǎn)可進(jìn)入細(xì)胞，在不同激發(fā)波長(zhǎng)下可以激發(fā)出不同顏色的熒光，可以單獨(dú)作為生物顯影劑使用。
3、本發(fā)明采用在磁性材料與碳量子點(diǎn)之間，引入金屬-有機(jī)骨架材料(MOFs)作為磁性基底包覆材料。MOFs是由金屬離子和多功能的有機(jī)配體通過配位鍵自組裝成的具有空間周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶體材料。將MOFs引入結(jié)構(gòu)中，對(duì)磁性基底表面進(jìn)行功能化包覆，克服磁性材料與熒光材料之間的結(jié)合問題，可以降低磁性納米粒子對(duì)量子點(diǎn)的熒光猝滅效應(yīng)，提高了碳量子點(diǎn)的發(fā)光強(qiáng)度。同時(shí)因其具有大比表面積、孔徑大小可調(diào)等特點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)參數(shù)，達(dá)到材料磁性和比表面積的可調(diào)控性，從而增大載體載藥量；又因外層負(fù)載碳量子點(diǎn)，提高了 MOFs的生物相容性，而材料還具有一定pH敏感性，在腫瘤的弱酸微環(huán)境下，載體材料發(fā)生化學(xué)鍵斷裂或降解來促進(jìn)藥物擴(kuò)散，提高局部組織藥物濃度，減少注藥次數(shù)，增強(qiáng)治療效果。
4、本發(fā)明在引入MOFs結(jié)構(gòu)時(shí)采用原位包覆法，通常在合成MOFs結(jié)構(gòu)時(shí)都采用靜電逐層自組裝法，該方法工藝復(fù)雜且耗時(shí)長(zhǎng)，需要進(jìn)行多次循環(huán)包覆，且易包覆不均勻，產(chǎn)物形貌也無法確定，而原位包覆法即為在基底表面進(jìn)行原位沉淀MOFs結(jié)構(gòu)，直接通過調(diào)節(jié)反應(yīng)配比，利用中心金屬離子和有機(jī)配體原位沉積合成，工藝簡(jiǎn)單耗時(shí)短，同時(shí)還克服了多種功能材料復(fù)合過程中形貌、粒徑和分散性的調(diào)控性問題。
【附圖說明】
圖1是實(shí)施例1制得的功能化Fe304、Fe304@M0Fs和Fe304@M0Fs@⑶s的X射線衍射(XRD)圖。
圖2是實(shí)施例1制得的Fe304@M0FS@CDS在不同激發(fā)波長(zhǎng)下的發(fā)射光譜圖。
【具體實(shí)施方式】<