專利名稱：超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的制造方法及該納米粒子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠進(jìn)行高溫自體發(fā)熱的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體(Mg doped ferrite)納米粒子的制造方法及其應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明制造的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，能夠應(yīng)用于在生體內(nèi)針對癌癥的熱療劑(hyperthermia agent)及自我防御機制熱休克蛋白衍生物，由此能夠應(yīng)用于腦腫瘤、視神經(jīng)疾病、腦神經(jīng)疾病等各種疾病的臨床治療。
背景技術(shù)：
高溫?zé)岑煼ㄊ且?3°C 45°C的溫度對癌細(xì)胞進(jìn)行加熱而使其凋亡的治療方法， 相比于現(xiàn)有癌癥治療方法中的化學(xué)療法(chemotherapy)及放射療法(radiotheraphy)，使臨床副作用最小化的同時，能夠針對分布于局部的癌細(xì)胞或者分布于人體內(nèi)部深層的癌細(xì)胞(組織)進(jìn)行選擇性及有效的治療，關(guān)于其臨床可行性的研究范圍正在急速擴大。尤其是近年來(2000年以后)，借助能夠控制到數(shù)納米大小的超順磁性納米粒子合成技術(shù)的開發(fā)，與直接將納米粒子注入到人體并選擇性地凋亡癌細(xì)胞(組織)的生體內(nèi)熱療(in-vivo hyperthermia)相關(guān)的研究，正在全球性地備受矚目。目前正在考慮或正在使用的人體注入型超順磁性納米粒子(hyperthermia agent)是經(jīng)FDA認(rèn)證的!^e3O4納米粒子，但!^e3O4納米粒子其結(jié)晶相隨著周圍環(huán)境的條件容易轉(zhuǎn)變成α -Fe2O3^ Y -Fe3O4及!^e3O4等，其發(fā)熱特性和磁特性也會隨之發(fā)生變化，由此在實際臨床應(yīng)用中存在局限性，特別是其發(fā)熱溫度在生體內(nèi)(in-vivo)狀態(tài)下是15°C以下，并且超過用于發(fā)熱的AC頻率及對人體無害的磁場限值H · · = 4. ^xIO8AnT1iT1 (H = 2000e以下，f = 120kHz以下)，因而從根本上無法應(yīng)用。并且，關(guān)于其他物質(zhì)的研究，還有鈷(Co)、鎳(Ni)、鎂(Mg)系列的MFii2O4 (M = Co、 Ni,Mg)納米粒子，但由于其低發(fā)熱溫度(25°C:鈷的情況，剩余為其以下)，將無法適用于生體內(nèi)。尤其是在MgFe2O4的情況下，其納米粒子合成本身的難點以及基于較小的磁各向異性的低發(fā)熱溫度一直成為問題。因此，目前迫切需要一種作為新的高功能性高溫?zé)岑熤苿┑募{米粒子。據(jù)最近的報告，由于具有數(shù)nm 數(shù)μ m大小的若干鎂系合金或氧化物納米粒子具有高磁化率、高自體發(fā)熱( 120°C)及高生物相容性(細(xì)胞存活率90%)，因此作為高溫?zé)岑熤苿┑目赡苄苑浅８撸c具有實際能夠注入到人體的IOnm以下大小的納米粒子相關(guān)的研究卻不夠充分，目前還沒有將其應(yīng)用于高溫?zé)岑熤苿?hyperthermia agent)和熱休克蛋白衍生物并針對腦腫瘤、視神經(jīng)疾病、腦神經(jīng)疾病等疾病進(jìn)行臨床治療的應(yīng)用技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種將公認(rèn)的生物相容性優(yōu)秀但難以合成的鎂系鐵氧體納米粒子由能夠直接注入到人體的IOnm以下的大小進(jìn)行合成的方法以及能夠?qū)⑵浯判赃m用于高溫?zé)岑熤苿┑男录夹g(shù)，并且將其應(yīng)用于針對癌癥的熱療劑及自我防御機制熱休克蛋白衍生物，由此揭示對于腦腫瘤、視神經(jīng)疾病、腦神經(jīng)疾病等臨床治療應(yīng)用的可行性。為了合成呈現(xiàn)高溫自體發(fā)熱特性的摻鎂鐵氧體納米粒子，利用了 HTTD(high temperature thermal decomposition，高溫?zé)岱纸?方式，為了確保合成的成功，由用于控制還原(reduction)的十六烷二醇的濃度及作為表面活性劑的油胺(oleylamine)以及油酸(Oleic acid)對其反應(yīng)性進(jìn)行控制，由此成功合成具有各種鎂含量的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，并確保對于其自體發(fā)熱特性及生物相容性的特性，使得能夠應(yīng)用于高溫?zé)岚┌Y治療及自我防御機制熱休克蛋白衍生物。有利的效果通過本發(fā)明提出的合成方法，在人體可適用頻率及磁場范圍內(nèi)呈現(xiàn)各種發(fā)熱溫度 (數(shù)。C IO(TC)及高生物相容性(細(xì)胞存活率90%以上)，成功合成了具有能夠直接注入到人體的7 8nm大小的加工的超順磁性單相摻鎂鐵氧體納米粒子。該溫度屬于可應(yīng)用于溫?zé)嶂委熂盁嵝菘说鞍字苿┑姆秶?，上述納米粒子是在實際生體內(nèi)可適用的加工的首次超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子制劑。通過本發(fā)明開發(fā)的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其根據(jù)頻率及外部磁場強度的變化，能夠順利獲取各種溫度(數(shù)。C 100°c )，進(jìn)而能夠作為癌細(xì)胞類型及位置與自我防御機制熱休克蛋白衍生物實現(xiàn)各種人體應(yīng)用。通過本發(fā)明合成的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，基于大磁化值能夠應(yīng)用于磁共振成像造影劑，進(jìn)而，不僅能夠提高有效的造影診斷技術(shù)，還能通過與高溫?zé)岚┌Y治療的結(jié)合，形成能夠同時進(jìn)行診斷與治療的技術(shù)基礎(chǔ)。通過根據(jù)本發(fā)明開發(fā)的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的有效的熱休克蛋白技術(shù)開發(fā)，迎來了視神經(jīng)保護(hù)領(lǐng)域的新轉(zhuǎn)機，形成能夠使由糖尿病性視網(wǎng)膜病變和青光眼疾病造成的失明最小化的技術(shù)基礎(chǔ)。


圖1是表示本發(fā)明的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的合成方法的流程圖。圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的實施例合成的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的結(jié)晶結(jié)構(gòu)分析的X射線衍射(XRD)圖表。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例合成的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的透射電子顯微鏡(TEM)圖。圖4是表示加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的磁特性分析結(jié)果。圖5是測定根據(jù)本發(fā)明的實施例合成的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的發(fā)熱溫度及用于比較的一般MgF%04、FeFe2O4, NiFe2O4發(fā)熱溫度的圖表。圖6表示根據(jù)十六烷二醇濃度合成的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的自體發(fā)熱溫度及頻率依賴性。圖7表示基于根據(jù)本發(fā)明的實施例合成的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子在十六烷二醇使用濃度的虛磁化率(imaginarysusc印tibility)、飽和磁化強度及功率損
(total and relaxation)圖8及圖9表示根據(jù)本發(fā)明的實施例合成的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子及狗304、NiFe2O4的細(xì)胞存活率調(diào)查結(jié)果。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的制造方法，包括如下步驟在原料物質(zhì)三乙酰丙酮鐵0 (III) acetylacetonate)、鎂及還原劑(reduction， hexadecanediol，十六烷二醇)中混合芐醚(Benzyl ether)及作為表面活性劑的油酸 (Oleic acid)和油胺(Oleylamine)之后，通過第一次熱處理生成核，并通過第二次熱處理使納米粒子生長之后，對其進(jìn)行清洗、離心分離、干燥以及研磨。通過上述一系列過程制造的納米粒子，利用正硅酸乙酯 (Tetraethylorthosilicate) > 殼聚糖(chitosan)及 D-葡萄糖葡聚糖(D-glucose dextran)進(jìn)行追加涂敷。為了探索通過本發(fā)明合成的新概念的MgFe2O4高溫?zé)岚┌Y治療、熱休克蛋白衍生的神經(jīng)疾病及視神經(jīng)疾病治療以及作為磁共振成像造影劑的可應(yīng)用性進(jìn)行了自體發(fā)熱特性、磁特性及生物相容性測試。下面，將通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的說明?；瘜W(xué)藥品1.作為起始物質(zhì)(precursor, or starting material)使用三乙酰丙酮鐵 (2mmol)。2.在燒瓶中加入起始物質(zhì)及目標(biāo)納米粒子所需的靶材(targetmaterials 鎳、 鈷、鎂等，各lmmol)。本發(fā)明的主要納米粒子是鎂納米粒子。3.為了實現(xiàn)還原效果，將還原劑(hexadecanediol，十六烷二醇)逐量添加至O IOmmol (O 100 % )。(其作用是從狗分離氧并進(jìn)行離子化，并作為催化劑促進(jìn)鎂離子與鐵離子的反應(yīng)，有助于生成摻鎂鐵氧體。)試劑1.在混合有化學(xué)藥品的燒瓶中添加20ml芐醚(Benzyl ether)。2.添加作為表面活性劑的油酸(Oleic acid) (2. 4ml)及油胺(Oleylamin) (3. 5ml)。該試劑作為表面活性劑，根據(jù)條件也可以不使用。在本發(fā)明中使用的鎂納米粒子的情況下，根據(jù)表面活性劑的有無，將還原劑的濃度分別調(diào)整為O %、25 %、50 %、70 %、100 %，合成了加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子。第一次熱處理工序在混合有化學(xué)藥品及試劑的燒瓶中放入磁吸棒，將溫度計浸入溶液之后攪拌的同時進(jìn)行加熱。在第一次熱處理過程中，約30分鐘內(nèi)逐步升溫至200°C，最終在200°C溫度條件下維持30分鐘。該過程是核生成過程。第二次熱處理工序約30分鐘內(nèi)逐步升溫至296°C，即芐醚的沸點。在芐醚的沸點下維持30分鐘。該過程是納米粒子生長過程。聯(lián)苯醚能夠替代芐醚，但鑒于納米粒子合成時高溫有助于粒度分布(sizedistribution)的觀點，使用了芐醚。維持30分鐘之后，將溫度降至常溫。第一次清洗及離心分離在降至常溫的溶液中倒入40ml乙醇并清洗1小時。結(jié)束清洗之后，將溶液倒入至離心分離管，以6500rpm運行離心分離器12分30秒。離心分離器結(jié)束運行之后，將會看到離心分離管中生成黑色沉淀物，這就是合成的納米粒子。最后，去除離心分離管中的溶液。第二次清洗及離心分離在燒瓶中倒入30ml乙醇及15ml正己烷，并利用磁吸棒進(jìn)行攪拌。將第一次分離過程中獲取的納米粒子放入到混合有上述溶液的燒瓶之后進(jìn)行清洗40分鐘。結(jié)束清洗之后，將含有納米粒子的溶液倒入至離心分離管，以6500rpm運行離心分離器12分30秒。離心分離器結(jié)束運行之后，去除離心分離管中的溶液，收集各納米粒子并在常溫下進(jìn)行干燥。研磨(grinding)將徹底干燥的納米粒子放入到研缽(mortar)內(nèi)進(jìn)行約10分鐘的研磨。結(jié)束研磨之后，收集納米粒子，然后測定其重量之后予以保管。通過上述圖1中所示的工序來制造的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子可以是3種成分系列的MgFe2O4或者4種成分系列的MgS^e2O4或MgMr^e204。圖2及圖3中表示了利用上述實施例的HTTD (high temperaturethermal decomposition，高溫?zé)岱纸?方法改變化學(xué)物質(zhì)(十六烷二醇、油酸及油胺)的組成 (0% 100% )而合成MgFe2O4納米粒子的結(jié)果。圖2表示加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的X射線衍射結(jié)果。從該結(jié)果中可以看出，按照各個不同條件合成的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，根據(jù)調(diào)整的摻鎂量具有單相的相同結(jié)晶結(jié)構(gòu)。圖3是合成的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的透射電子顯微鏡(TEM)圖， 由此可以看出，通過上述方法合成的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子具有6. 5 9nm 的大小?？梢姡摀芥V鐵氧體納米粒子由能夠注入到人體的超順磁性大小成功合成了。表1表示基于表面活性劑(surfactant)有無及十六烷二醇(hexadecanediol)濃度的摻鎂量。表 1
ICP/EDX
十六烷二醇濃度摻鎂量摻鐵量
% % %
Mg: Fe
權(quán)利要求
1.一種加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的制造方法，鐵氧體中摻鎂而制造IOnm 以下的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其特征在于，混合由三乙酰丙酮鐵、鎂及溶劑組成的原料物質(zhì)之后，通過第一次熱處理生成核，并通過第二次熱處理使納米粒子生長后，對其進(jìn)行清洗、離心分離、干燥以及研磨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的制造方法，其特征在于，上述原料物質(zhì)還包含十六烷二醇，其摩爾濃度調(diào)節(jié)為0 IOmmol。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的制造方法，其特征在于，上述原料物質(zhì)還包含表面活性劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的制造方法，其特征在于，上述表面活性劑為油酸和油胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的制造方法，其特征在于，上述溶劑為聯(lián)苯醚或芐醚。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的制造方法，其特征在于，上述第一次熱處理溫度為200°C、第二次熱處理溫度為259°C 296°C。
7.—種加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其特征在于，通過權(quán)利要求1中所述的制造方法而制得，其磁特性具有40 70emU/g的飽和磁化值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其特征在于，具有 10°C 105°C的自體發(fā)熱特性。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其特征在于，上述加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子適用于高溫?zé)岑煛?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其特征在于，上述加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的大小為IOnm以下，以直接注入到人體的方式適用于上述高溫?zé)岑煛?br> 11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其特征在于，上述加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的細(xì)胞存活率達(dá)到90%以上，由此具有高生物相容性。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其特征在于， 上述加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子適用于老年癡呆癥及帕金森氏病的治療。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其特征在于， 上述加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子適用于在正常細(xì)胞中衍生熱休克蛋白的方式，進(jìn)而適用于青光眼或糖尿病性視網(wǎng)膜病變的治療。
14.根據(jù)權(quán)利要求7、10及11中任一項所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其特征在于，上述加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子適用于磁共振成像造影劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其特征在于，上述磁共振成像造影劑同時適用于診斷及高溫?zé)岚┌Y治療。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的制造方法，其特征在于，完成上述研磨工序之后，還包括利用正硅酸乙酯、殼聚糖及D-葡萄糖葡聚糖進(jìn)行涂敷的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的制造方法，其特征在于，上述加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子是3種成分系列的MgFe2O4或4種成分系列的 MgZnFe2O4 或 MgMnFe2O41全文摘要
本發(fā)明涉及一種摻鎂加工的超順磁性鐵氧體納米粒子(Engineered Mg doped ferrite superparamagnetic nanoparticles)制造方法及將其應(yīng)用于高溫?zé)岚┘?xì)胞治療(hyperthermia)及自我防御機制熱休克蛋白衍生的技術(shù)。
文檔編號B82B3/00GK102264632SQ200980152546
公開日2011年11月30日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日
發(fā)明者裴成泰, 鄭景元 申請人:NURI Vista株式會社