多模态二硫化铼诊疗剂的制备方法

1.本发明涉及医用诊疗剂技术领域，尤其涉及一种多模态二硫化铼诊疗剂的制备方法。


背景技术：

2.癌症是威胁人类生命的一大杀手，其发病率和死亡率不断增加，预计到2030年将有2100万人罹患癌症。目前，手术、放疗和化疗依然是临床上治疗癌症的主要手段。这些方法往往副作用大且治疗效果不理想。纳米技术在医学领域的发展为癌症治疗带来了前所未有的机遇。人们开发了多种新型纳米诊疗剂来对抗癌症。
3.通常，纳米体系的每一种诊疗模式虽有各自独特的优点但同时也伴有一定的局限性，例如， ct可以有效地探测转移病灶，但对软组织显像的清晰度和灵敏度不高，将其与软组织分辨率高的磁共振相结合才可以有效的检测乳腺癌等疾病。因而开发集多种成像和治疗模式优点于一体的多模诊疗体系对临床应用是十分必要的。
4.多模成像和治疗的实现需要多功能的纳米材料，这一般需要构筑复合体系。作为新兴的纳米材料，二维材料具有大的比表面积、好的生物相容性和生物降解性是构筑癌症多模诊疗体系的理想选择。例如，它可以吸附各种类型的分子并在物理刺激下实现分子的可控释放
[8] ，也可以通过与金纳米颗粒等复合来获得电化学特性等新性能 [9]
，从而使诊疗模式得以拓展。然而，这样的纳米体系的合成过程通常比较复杂，其尺寸和形貌往往难于准确控制，也可能会增加人体代谢的压力。在纳米医学领域，大家仍然希望能够通过简单的制备方法得到尺寸和形貌均一的多功能纳米体系
[10]
。
[0005]
作为二维材料家族的一员，res2是由三个原子层堆叠形成的三明治结构，由于铼原子配位方式的不同，存在不同的相，因而其物理化学特性更容易调控，为通过简单的合成方法来实现多模诊疗提供了可能。res2中铼的原子序数大，对x射线衰减能力强，可以作为增强剂用于ct成像。此外，res2也是很好的光热材料，可以用于光热治疗。然而，光强会随着穿透深度的增加逐渐衰减，与之相比，磁场在体内没有穿透深度的限制且可以远程调控。因此，如果通过巧妙的方法赋予res2纳米体系磁性，在磁场作用下，可进一步实现磁共振成像、磁热治疗、靶向递药等新性能（j. yu et al., chem. commun., 2014, 50, 11614.）。
[0006]
空位的存在会引入磁矩，是赋予材料磁性的一种有效手段。我们通过化学超声的方法在res2中引入空位，赋予其磁性，进一步通过探针超声减小其尺寸，满足其在生物医学领域的应用要求，从而获得具有多模态诊疗性能的res2纳米体系。


技术实现要素：

[0007]
本发明的目的是提供一种多模态二硫化铼诊疗剂的制备方法，该制备方法获得的诊疗剂既提高了在人体软组织显像的清晰度和灵敏度，也可用于磁热治疗、靶向递药等，同时改善了与人体组织生物相溶性、延长其体内半衰期、降低免疫原性。
[0008]
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多模态二硫化铼诊疗剂的制备
方法，包括以下步骤：步骤一、将液溴、铼和硫分别放入石英管中，其中铼和硫的物质的量之比为1：2，将石英管放置于三温区管式炉中，将石英管抽真空后将管子密封，将生长区的温度设置为1000℃，同时将温度梯度设置为1050至1000℃间，保持至少4天后，自然冷却至室温，获得具有金属光泽的块状单晶res2；步骤二、将所述块状单晶res2研磨至粉末状，配置9 mol/l的硝酸溶液，量取5ml至离心管中，按照每10 mg单晶res2对应4~6ml硝酸溶液的配比形成混合液并控制其温度不超过40℃；步骤三、对混合液采用超声波搅拌后进行离心，移除上清液，将样品依次用无水乙醇和去离子水进行多次清洗，直至完全移除样品表面的杂质，得到具有磁性的res2微米层；步骤四、将上述所得的res2微米层分散到体积比为5：2的n-甲基吡咯烷酮（nmp）和乙醇的混合溶液中，通过细胞粉碎机进行探头式超声1~3 h，离心、清洗得到res2纳米层；步骤五、将得到的res2纳米层与7~10mg/ml的mpeg-nh2溶液进行混合搅拌，接着置于氮气氛围中干燥，得到磁性增强的mpeg-nh2修饰的res2纳米层（peg-res2）。
[0009]
上述技术方案中进一步改进的方案如下：1、上述方案中，所述铼的纯度为99.99%，所述硫的纯度为99.999%。
[0010]
2、上述方案中，所述步骤一的真空度为10-4 pa。
[0011]
3、上述方案中，所述步骤四中利用用功率为 400 w 的细胞粉碎机进行探头式超声2 h。
[0012]
4、上述方案中，所述步骤四中利用用功率为 400 w 的细胞粉碎机进行探头式超声2 h。
[0013]
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明多模态二硫化铼诊疗剂的制备方法，其获得的诊疗剂既提高了在人体软组织显像的清晰度和灵敏度，也改善了与人体组织生物相溶性、延长其体内半衰期、降低免疫原性，从而可以更有效地发挥诊断和治疗的作用。
[0014]
通过在硝酸溶液中超声的方式在单晶res2中引入空位，从而使空位附近的自旋电子重排产生磁矩，随后，为了达到尺寸在200nm以下的生物医学应用需要，我们利用探针式超声仪超声，进一步减小了材料尺寸，获得了平均尺寸在150nm左右，尺寸均匀的res2纳米层，结合实体瘤的高通透性和滞留（epr）效应，可以增加药效并减少体系副作用。在此基础上，为了提高材料的生物相溶性、延长其体内半衰期、降低免疫原性，我们进一步对其进行了表面修饰，其中，peg无毒、水溶性好，是比较理想的修饰材料。它的修饰也会带来费米能级附近自旋态密度以及空间反演对称性的改变，实现磁性的调控。peg末端的官能团不同，对磁性的调控也不同，从而可以提升磁共振成像和磁热治疗的效果，实现对不同类型肿瘤的个体化治疗。
[0015]
本发明得到的尺寸分布均匀、磁性可调的多模态res2纳米诊疗剂，具有好的生物相容性和长的体内半衰期，可以进一步实现磁共振成像和磁热治疗，用于肿瘤的个体化治疗，是一种理想的多模诊疗剂。
附图说明
[0016]
附图1为本发明制备的mpeg-nh2修饰res2纳米层的原子力显微镜照片；附图2为本发明制备的mpeg-nh2修饰res2纳米层的尺寸分布；附图3为本发明res2纳米层被mpeg-nh2修饰前后的磁性测量图；附图4为本发明mpeg-nh2修饰res2纳米层的磁化强度随温度变化（m-t）的情况；附图5为本发明不同官能团的peg修饰res2纳米层的磁性进行了测量图；附图6为本发明mpeg-nh2修饰res2纳米层的磁热光热情况。
具体实施方式
[0017]
实施例1：一种多模态二硫化铼诊疗剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将br2、纯度99.99%的re以及纯度99.999%的s分别放入石英管中，其中re和s的物质的量之比为1：2，将石英管放置于三温区管式炉中，将石英管抽真空至10-4 pa后将管子密封，将生长区的温度设置为1000℃，同时将温度梯度设置为1050至1000℃之间来实现一个最佳的扩散梯度。在上述条件下，开始单晶生长，生长持续6天后，自然冷却至室温，最后可获得大小为1cm，厚度为50μm左右具有金属光泽的块状res2；步骤二、用微量天平量取10mg 上述res2单晶，放在刚玉研钵中进行充分研磨至粉末状。配置9 mol/l的硝酸溶液，量取5ml至离心管中。将二者混合，在室温条件下超声1h，使用冰袋控制其温度不超过40℃；步骤三、超声功率设置为100w。将超声后的混合物进行离心，移除上清液。将样品依次用无水乙醇和去离子水进行清洗次数至少2次，直至完全移除样品表面的杂质，得到具有磁性的res2微米层；步骤四、将上述所得的res2微米层分散到体积比为5：2的n-甲基吡咯烷酮（nmp）和乙醇的混合溶液中，利用用功率为 400 w 的细胞粉碎机进行探头式超声2 h，离心、清洗得到尺寸分布均匀的res2纳米层；步骤五、将得到的res2纳米层与7.5mg/ml的mpeg-nh2溶液进行混合搅拌8 h，接着置于氮气氛围中干燥，得到磁性增强的mpeg-nh2修饰的res2纳米层（peg-res2）。
[0018]
实施例2：一种二硫化铼纳米诊疗剂，通过以下步骤获得：步骤一、将br2、纯度99.99%的re以及纯度99.999%的s分别放入石英管中，其中re和s的物质的量之比为1：2，将石英管放置于三温区管式炉中，将石英管抽真空至10-4 pa后将管子密封，将生长区的温度设置为1000℃，同时将温度梯度设置为1050至1000℃之间来实现一个最佳的扩散梯度。在上述条件下，开始单晶生长，生长持续6天后，自然冷却至室温，最后可获得大小为1cm，厚度为50μm左右具有金属光泽的块状res2；步骤二、用微量天平量取10mg 上述res2单晶，放在刚玉研钵中进行充分研磨至粉末状。配置9 mol/l的硝酸溶液，量取5ml至离心管中。将二者混合，在室温条件下超声1h，使用冰袋控制其温度不超过40℃；步骤三、超声功率设置为100w。将超声后的混合物进行离心，移除上清液。将样品依次用无水乙醇和去离子水进行清洗次数至少2次，直至完全移除样品表面的杂质，得到具有磁性的res2微米层；步骤四、将上述所得的res2微米层分散到体积比为5：2的n-甲基吡咯烷酮（nmp）和
乙醇的混合溶液中，利用用功率为 400 w 的细胞粉碎机进行探头式超声2 h，离心、清洗得到尺寸分布均匀的res2纳米层；步骤五、将得到的res2纳米层与7.5mg/ml的mpeg-nh2溶液进行混合搅拌8 h，接着置于氮气氛围中干燥，得到磁性增强的mpeg-nh2修饰的res2纳米层（peg-res2）。
[0019]
图1为本发明制备的mpeg-nh2修饰res2纳米层的原子力显微镜照片，可以看出，纳米层的尺寸分布均匀，厚度不超过5nm，修饰后的纳米层依然具有res2的拉曼特征峰，表明res2的晶格结构没有受到明显破坏，意味着其光热特性会得以保持，从而在引入磁性，赋予其磁热特性后，其热治疗特性会进一步得到提升。
[0020]
图2为本发明制备的mpeg-nh2修饰res2纳米层的尺寸分布图，可以看出，纳米层的尺寸分布均匀，平均尺寸为150nm, 由于实体瘤的epr效应，该尺寸纳米层的药效好、副作用小。
[0021]
图3为res2纳米层被mpeg-nh2修饰前后的磁性测量图。可以看到，修饰前纳米层的饱和磁化强度在0.29emu/g，修饰后peg-res2的磁化强度増至1.38emu/g。这表明我们通过化学超声确实可以赋予res2纳米层室温铁磁性。修饰后，peg末端官能团与纳米层表面存在电荷转移，可以有效调控费米能级处自旋态密度，从而可以提升磁共振成像和磁热治疗的性能，实现不同肿瘤的个体化治疗。
[0022]
图4为mpeg-nh2修饰res2纳米层的磁化强度随温度变化（m-t）的情况，紫色曲线为零场冷曲线（zfc），黄色曲线为的场冷曲线（fc），其中，激发场为200oe。可以看到，温度从5 k变化到400 k时， zfc 和 fc曲线始终没有重合，表明纳米层在400 k时依然具有磁有序，再一次证实了纳米层的室温铁磁性，这为纳米层的实际应用创造了条件。
[0023]
为了更有效地调控磁性，进一步增强诊疗效率，我们也探究了其他不同类型官能团对表面磁性的增强效果，我们对末端连有不同官能团的peg修饰res2纳米层的磁性进行了测量。部分结果如图5所示：mpeg-cooh修饰res2纳米层的饱和磁化强度为0.66emu/g，mpeg-sh修饰res2纳米层的饱和磁化强度为0.18emu/g，说明不同官能团与纳米层表面相互作用时，电荷转移情况不同，对自旋态密度调控不同，从而引起不同的磁性调控，mpeg-nh2修饰产生了1.38 emu/g的饱和磁化强度，表明其能够与res2纳米层更好地发生相互作用，对磁性的增强效果最好。
[0024]
为了进一步探究纳米层的光热磁热治疗效果，我们对纳米层的光热和磁热特性进行了研究。如图6所示，为mpeg-nh2修饰res2纳米层溶液的温度随808nm红外激光辐照时间以及交变磁场作用时间的变化情况。可以看到样品光热特性良好，在交变磁场同时作用后，溶液温度的升高更加显著。这意味着我们的样品具有优异的光热和磁热治疗效果，可以用于对不同深度肿瘤的个体化治疗。
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上述多模态二硫化铼诊疗剂的制备方法时，其获得的诊疗剂既提高了在人体软组织显像的清晰度和灵敏度，也改善了与人体组织生物相溶性、延长其体内半衰期、降低免疫原性。
[0026]
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。