用于多模式成像与光热治疗的脂质体基纳米诊疗剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种用于多模式成像与光热治疗的脂质体基纳米诊疗剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]癌症是目前严重影响人类健康、威胁人类生命的重大疾病之一。如果能在癌症早期及时诊断并治疗将大大降低癌症死亡率。而这依赖于现代医学成像技术和癌症治疗方法的发展。
[0003]多模式成像手段的联合能够弥补单一成像模式的不足，从而提供丰富和全面的诊断信息。超声成像、近红外热成像和光声成像由于其各自的成像优势而在癌症诊断中得到广泛的应用和关注，这三种成像手段的联合能够提供分辨率、灵敏度更高和成像速度更快的成像图片。
[0004]然而，目前的成像技术均各自使用不同的造影剂，多模式成像手段的联合需要一种多功能的造影剂。另外，我们希望造影剂在诊断的同时能够作为一种治疗剂，从而实现诊疗一体化。这为未来纳米诊疗剂的发展提出了新的要求。
[0005]近红外光诱导的光热治疗作为一种优异的非侵入性癌症治疗方法近年来备受瞩目。它利用光热转换剂吸收近红外光光能，并将其转化为局部热能从而升高肿瘤区域的温度来直接烧死癌细胞。同时，成像引导下的光热治疗由于其提高了治疗效率和安全性而得到了广泛关注。
[0006]包裹氟碳化合物的脂质体已被广泛用作超声成像造影剂。而硫化铜由于表面等离子体共振效应而在近红外区域具有强光学吸收特性，可以同时作为一种近红外热/光声成像造影剂和光热治疗剂。如果将包含氟碳化合物的脂质体与硫化铜结合，不仅能克服单纯有机脂质体的不稳定性和无机硫化铜生物相容性差的缺点，而且在同一波长激光激发下能实现超声/近红外热/光声多模式成像引导下的光热治疗，进而实现更加精确和高效的癌症诊疗。因此，开发一种同时包裹氟碳化合物和硫化铜的脂质体制备方法具有重要临床意义。
【发明内容】
[0007]针对以上需求，本发明的目的在于克服单纯有机脂质体的不稳定性和无机硫化铜生物相容性差的缺点，提供一种用于多模式成像与光热治疗的脂质体基纳米诊疗剂及其制备方法。
[0008]在此，一方面，本发明提供一种用于多模式成像与光热治疗的脂质体基纳米诊疗剂，所述脂质体基纳米诊疗剂包括有机载体脂质体、包裹于所述脂质体的双分子层之间的疏水性纳米硫化铜、和包裹于所述脂质体内核中的有机液气相变介质氟碳化合物。
[0009]本发明的脂质体基纳米诊疗剂具有以下特性:以有机脂质体为载体，极大提高了对氟碳化合物和纳米硫化铜的包封率，同时提高了纳米硫化铜的生物相容性；硫化铜在近红外光处具有强吸收光学特性，能够同时作为近红外热/光声成像造影剂和光热治疗剂；硫化铜吸收光能将其转化为热能，达到氟碳化合物的相变温度时使氟碳化合物由液态变为气态，产生的气泡可增强超声成像造影能力。
[0010]本发明的脂质体基纳米诊疗剂可在近红外光诱导下，同时作为超声/近红外热/光声多模式成像造影剂和光热治疗剂。实现多模式成像引导下的光热治疗，极大提高了治疗效率和安全性。
[0011]较佳地，所述脂质体基纳米诊疗剂的粒径为50?120nm。可以通过肿瘤组织的增强渗透与滞留作用(EPR)，有效聚集到肿瘤组织。
[0012]较佳地，在所述脂质体基纳米诊疗剂中，脂质体、纳米硫化铜和氟碳化合物的摩尔量之比为(60?150): (I?2): (6?12)。
[0013]较佳地，所述脂质体包括磷脂和胆固醇，其中磷脂和胆固醇的摩尔量之比为(11?15):1。通过调节磷脂和胆固醇的摩尔量之比，可以调节脂质体的相变温度，从而改善膜的通透性和流通性。
[0014]较佳地，所述氟碳化合物为液态氟碳，包括全氟戊烷、全氟己烷、和全氟辛溴中的至少一种。通过使用具有合适沸点且在体内温度下不发生相变的氟碳化合物，可以在硫化铜吸收光能将其转化为热能时易于达到氟碳化合物的相变温度而使其由液态变为气态，产生的气泡可增强超声成像造影能力。更优选地，所述氟碳化合物为全氟戊烷。
[0015]较佳地，所述疏水性纳米硫化铜的纳米硫化铜内核的粒径< 10nm。由于纳米硫化铜粒径< 10nm，因此可通过肝脏和肾脏代谢，在短时间之内完全排出体外，抑制了其体内长期毒性风险，具有良好的生物安全性。
[0016]另一方面，本发明还提供上述脂质体基纳米诊疗剂的制备方法包括如下步骤:
1)将磷脂、胆固醇和疏水性纳米硫化铜溶解于疏水性溶剂中，混合均匀后除去所述疏水性溶剂，加入水或水溶液，振荡，得到包裹硫化铜的脂质体水溶液；
2)在所得的包裹硫化铜的脂质体水溶液中加入氟碳化合物，均质搅拌，得到所述脂质体基纳米诊疗剂。
[0017]较佳地，所述疏水性纳米硫化铜的制备方法包括:将具有还原性的有机溶剂、单质硫和Cu源相混合，在40?100°C下进行氧化还原反应得到所述疏水性纳米硫化铜。
[0018]较佳地，所述Cu源为乙酰丙酮铜、硝酸铜、和醋酸铜中的至少一种，所述具有还原性的有机溶剂为油胺、乙二胺、和苯胺中的至少一种，所述单质硫、所述Cu源和所述具有还原性的有机溶剂的摩尔量之比为(I?4): (I?2): (18?26) ο
[0019]较佳地，在步骤I)中，在将磷脂、胆固醇和疏水性纳米硫化铜溶解于疏水性溶剂中时，还加入表面活性剂，所述表面活性剂与所述磷脂的摩尔量之比为(I?3):(17?55)，所述表面活性剂为普郎尼克-68、吐温-80、和/或F123。
[0020]本发明的脂质体基纳米诊疗剂结合了有机和无机纳米材料各自的优点，制备工艺简单、污染小、重复性好，可广泛应用于多重疾病尤其是癌症的诊断与治疗，实现了诊疗一体化。这在医学临床应用中具有非常重要意义。
【附图说明】
[0021]图1a为实施例1制得的同时包裹氟碳和硫化铜的脂质体的扫描透射电镜照片，其中插图为高倍扫描透射电镜照片；
图1b为不同浓度的同时包裹氟碳和硫化铜的脂质体水溶液的紫外可见吸收光谱；
图2为实施例1制得的仅包裹氟碳脂质体(&1:照射前，a2:照射后)和同时包裹氟碳和硫化铜的脂质体(b+照射前，b2:照射后)在近红外激光照射前后的超声图像；
图3为实施例1制得的同时包裹氟碳和硫化铜的脂质体的近红外热成像图片；
图4为实施例1制得的同时包裹氟碳和硫化铜的脂质体的体外光声成像信号图，其中，直线为不同浓度的同时包裹氟碳和硫化铜的脂质体水溶液在1064nm激光激发下的光声信号值随着浓度变化曲线，插图为不同浓度的同时包裹氟碳和硫化铜的脂质体水溶液包埋在琼脂凝胶中的光声信号图；
图5为实施例1制得的同时包裹氟碳和硫化铜的脂质体的升温曲线。其中，a为不同浓度同时包裹氟碳和硫化铜的脂质体水溶液在1064nm激光，功率密度为1.41w cm_2作用下的升温情况，b为同时包裹氟碳和硫化铜的脂质体水溶液浓度为50ppm在不同功率密度激光照射下的升温情况。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
[0023]本发明的用于多模式成像与光热治疗的脂质体基纳米诊疗剂包含有机载体脂质体、有机液气相变介质氟碳化合物和无机活性组分硫化铜三部分。也就是说，本发明的脂质体基纳米诊疗剂是一种有机无机复合体系。其中，以有机脂质体为载体，内核包裹有机液气相变介质氟碳化合物，脂质体双分子层之间包裹疏水性纳米硫化铜。图1示出本发明一个示例的脂质体基纳米诊疗剂，从图1可以看出，该脂质体基纳米诊疗剂为球形，粒径为50?120nm。因此，本发明的脂质体基纳米诊疗剂适于注入人体。
[0024]本发明的脂质体基纳米诊疗剂中，脂质体、纳米硫化铜和氟碳化合物的摩尔量之比可为(60?150): (I?2): (6?12)。通过选择合适的各成分的比例，可以获得合适的超声/近红外热/光声成像强度和光热转换效应。
[0025]脂质体可包括磷脂和胆固醇，磷脂和胆固醇摩尔量之比可为(11?15):1。通过调节磷脂和胆固醇的摩尔量之比，可以调节脂质体的相变温度，从而改善膜的通透性和流通性。脂质体中的磷脂可以采用公知的适于脂质体的磷脂，包括但不限于二棕榈酰磷脂酰胆碱、二硬脂酰磷脂酰胆碱、二硬脂酰磷脂酰乙醇胺、大豆卵磷脂、蛋黄卵磷脂、脑磷脂、氢化卵磷脂、氢化大豆磷脂、磷脂酸、磷脂酰丝氨酸和磷脂酰甘油中的至少一种。
[0026]氟碳化合物为液态氟碳，包括但不限于全氟戊烷、全氟己烷、全氟辛溴中的一种或多种。优选地，使用全氟戊烷。全氟戊烷的沸点为29°C，在硫化铜吸收光能转化为热能时，易于达到相变温度而由液态变为气态，产生的气泡可增强超声成像造影能力。
[0027]疏水性纳米硫化铜是被疏水性分子包裹的纳米硫化铜。其中的疏水性分子例如可为油胺、乙二胺、苯胺、硝基苯胺等，优选为油胺。纳米硫化铜内核的粒径优选为< 10nm。这样可以在短时间内可通过肝脏和肾脏代谢完全排出，抑制其体内长期毒性，具有良好的生物安全性。
[0028]此外，本发明的脂质体基纳米诊疗剂的表面还可以连接对靶分子有特异亲和力的配体，例如单克隆抗体、多肽、多糖等。这样可以使其主动靶向至肿瘤部位，增强诊疗效果。
[0029]本发明的脂质体基纳米诊疗剂的特点在于:一是脂质体作为有机载体能够包裹有机和无机活性组分，增强无机组分在体内应用的生物相容性；二是有机液气相变介质氟碳化合物达到相变温度时可由液态变为气态，产生的气泡可增强超声成像造影对比度；三是无机活性组分纳米硫化铜在近红外光处具有强光学吸收特性，可增强近红外热/光声成像对比度并作为一种优异的光热治疗剂；四是该体系在同一波长近红外光诱导下可实现超声/近红外热/光声多模式成像引导下的光热治疗，实现了诊疗一体化，大大提高了治疗效率和安全性。因此，本发明的脂质体基纳米诊疗剂具有良好的超声/近红外热/光声多模式成像造影能力和优异的光热治疗性能，近红外光诱导下可实现超声/近红外热/光声多模式成像引导下的光热治疗。
[0030]<制备方法>
本发明的脂质体基纳米诊疗剂的制备可以包括:步骤一:制备疏水性纳米硫化铜；步骤二:制备包裹硫化铜的脂质体；以及步骤三:制备同时包裹氟碳化合物和硫化铜的脂质体。
[0031 ] 疏水性纳米硫