包载金纳米棒的纤维膜及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明属于生物医疗器械领域，具体涉及一种包载金纳米棒的纤维膜及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002]光热疗法通过将光能转换为热能导致细胞死亡成为一种很有潜力的肿瘤治疗方式。因为肿瘤组织局部供血不足且不利于散热，肿瘤细胞对热损伤更加敏感。所以，与传统的具有严重副作用的化学疗法及放射疗法相比，光热疗法具有特异性杀伤肿瘤细胞而对附近正常细胞影响较小的优势。近来，随着等离子体纳米材料的发展，其很强的光吸收效率提升了光热治疗在局部热疗中的应用。在这类材料中，PEG表面修饰的金纳米棒(PEG-GNRs)具有近红外区卓越的光热转换效率，易于合成并控制尺寸形貌，以及低毒性的特点。有研究报道，除了其著名的在实体瘤中的高通透性及滞留效应之外，金纳米棒具有靶向肿瘤细胞线粒体而在正常细胞中可以代谢的特点，这进一步提高了其肿瘤选择性。并且，PEG-GNRs通过热疗杀死肿瘤细胞已经被许多在体实验证实。
[0003]然而，要将PEG-GNRs的热疗真正应用于肿瘤临床治疗，需要一个合适的释放载体。目前，金纳米棒或其他的光热转换材料通常通过静脉注射入体循环给药，导致了较高的剂量及肝脾蓄积的潜在危险。理想情况下，PEG-GNRs的运送系统应该满足一下条件:1)对肿瘤的局部给药；2)具有良好的生物相容性及生物降解性；3)对于PEG-GNRs的控制释放及可控加热。然而尚没有包埋纳米材料的生物降解膜用于肿瘤治疗的报道。另外，药物缓释策略虽已广泛应用于癌症治疗以及复发的预防，但还没有应用于金纳米棒等纳米材料。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种包载金纳米棒的纤维膜及其制备方法与应用。
[0005]本发明提供的包载金纳米棒的纤维膜，由PEG表面修饰的金纳米棒和纤维膜组成；
[0006]所述金纳米棒均匀分布在所述纤维膜中。
[0007]上述包载金纳米棒的纤维膜中，所述PEG的分子量为IkDa-1OkDa,具体为2kDa ；PEG做表面修饰，可提高其EPR效应及生物相容性；
[0008]所述金纳米棒的长径比为3-6，具体为5 ;长度为40-60纳米，具体为50纳米；直径为8-12纳米，具体为10纳米；
[0009]构成所述纤维膜的材料为重均分子量为I?30万的有机高分子，具体为重均分子量为20000-80000的有机高分子，更具体可为重均分子量为80000的聚乳酸-羟基乙酸共聚物或重均分子量为20000的聚(乳酸-乙二醇)共聚物；
[0010]其中，所述有机高分子选自聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚环氧乙烷(ΡΕ0)、聚乙烯醇(PVA)、聚乳酸(PLA)、聚(乳酸-乙二醇)共聚物(PLA-b-PEG)和聚己内酯(PCL)中的至少一种；
[0011]所述纤维膜的厚度为0.03-0.3厘米，纤维的直径为0.05-0.5 μ m，具体为0.1-0.12 μ m。
[0012]本发明提供的制备所述包载金纳米棒的纤维膜的方法，包括如下步骤:
[0013]I)将所述金纳米棒分散于有机溶剂中，超声后搅拌，得到金纳米棒的有机溶液；
[0014]2)将所述有机高分子溶于步骤I)所得金纳米棒的有机溶液中，得到纺丝液；
[0015]3)将步骤2)所得纺丝液注入注射器中进行静电纺丝，干燥后得到所述包载金纳米棒的纤维膜。
[0016]上述方法的步骤I)中，有机溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、丙酮、二氯甲烷和环己烷中的至少一种；
[0017]所述金纳米棒的有机溶液的浓度为1-1000 μ g/mL，具体为1_100 μ g/mL，更具体为 1-50 μ g/mL,优选 34.8 μ g/mL ；
[0018]所述超声步骤中，功率为300-600W，具体为480W，时间为10-30分钟，具体为10-20分钟；所述搅拌步骤中，温度为室温，时间为1-6小时。
[0019]所述步骤2)中，所述有机高分子具体由聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)与聚(乳酸-乙二醇)共聚物组成；
[0020]所述聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)与聚(乳酸-乙二醇)共聚物(PLA-b-PEG)的质量比为70 =30-100:0，具体为85:15、95 =5,85-95:5_15，且所述聚(乳酸-乙二醇)共聚物(PLA-b-PEG)的质量不为O ;
[0021 ] 所述纺丝液中，有机高分子的质量百分浓度为30%_70%，具体为50%、60%或50-60%ο
[0022]所述步骤3)中，所述注射器的针头的针孔内径为1-lOmm，具体为2.6mm ;纺丝电压为 10-36kV,具体为 20kV、25kV 或 20_25kV ;推进速度为 5-20 μ L/min,具体为 10 μ L/min、12 μ L/min 或 10-12 μ L/min,接收距离为 10_35cm,具体为 20cm ；
[0023]所述干燥步骤中，时间为24-100小时，具体为72小时或72-100小时。
[0024]另外，上述本发明提供的包载金纳米棒的纤维膜在制备抑制肿瘤产品中的应用，其中，所述肿瘤为肺癌、乳腺癌或宫颈癌；肺癌细胞具体可为A549肺癌细胞，乳腺癌细胞具体可为MCF-7乳腺癌细胞，宫颈癌细胞具体可为HeLa宫颈癌细胞；所述抑制肿瘤具体为通过光热疗法抑制肿瘤。
[0025]在实际应用中，该包载金纳米棒的纤维膜的尺寸可根据需要与伤口大小相匹配。
[0026]本发明是以PEG表面修饰的金纳米棒为基础，其极高的光热转换效率造成肿瘤部位局部高温，可以有效杀伤肿瘤细胞，并利用可降解的电纺纤维膜的高生物相容性作为金纳米棒的载体及手术后的恢复材料。由于电纺纤维膜可直接作用于患处，并且具有可根据组分比例调控释放的特点以达到缓释治疗的目的，来实现对于肿瘤手术后肿瘤复发的预防。
【附图说明】
[0027]图1为本发明实施例1制备的产物金纳米棒的透射电镜照片的局部放大照片；
[0028]图2本发明实施例1制备的产物PEG表面修饰金纳米棒的紫外可见吸收光谱；
[0029]图3本发明实施例1制备的包载金纳米棒的电纺纤维膜的扫描电镜照片；
[0030]图4本发明实施例1及实施例2制备的包载金纳米棒的电纺纤维膜的释放曲线；
[0031]图5本发明实施例1制备的包载金纳米棒的电纺纤维膜在近红外光照下对肺癌细胞A549的选择性的抑制作用。
[0032]图6为本发明实施例1制备的包载金纳米棒的电纺纤维膜在近红外光照下对乳腺癌细胞及宫颈癌细胞的抑制作用。
【具体实施方式】
[0033]下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
[0034]本发明中，作为起始反应物的PEG表面修饰的金纳米棒可按照各种常规方法制备而得，如可按照如下方法制备而得:
[0035]I)在25°C条件下，取1.5mL0.05-0.lmol/L十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)置于干净烧杯中，加入0.4mL0.005-0.01mol/L HAuCl4溶液，混合均匀后加入0.1mL0.05-0.1mol/L抗坏血酸，再加入3mL超纯水使总反应体系为5mL，静置2_10小时后得到金种子溶液；
[0036]2)再配置溶质为HAuC14、CTAB和AgNO3的混合水溶液，其中，HAuC14、CTAB和AgNO3的浓度依次为 0.005-0.01mol/L、0.05-0.lmol/L 和 0.001-0.005mol/L,待该混合水溶液的颜色由深棕黄色变为无色后，加入1yL已制备的金种子溶液，待溶液稳定后，再加入130 μ Ll-5mol/L NaCl水溶液，12h后将紫红色的反应液倾倒出去，将所得金纳米棒加超纯水重新分散，得到黄棕色的稳定溶液后，再与重均分子量为1-1OkDa的NH2-PEG-SH (购自上海西宝生物科技有限公司)室温下混合反应Ih后，用7kDa的层析袋去除多余的高分子，得到PEG表面修饰的金纳米棒。使用时可干燥除水以获得纯净的PEG表面修饰的金纳米棒。
[0037]具体的，实施例1所用PEG表面修饰的金纳米棒是按照如下方法制备而得:
[0038]在25°C条件下，取1.5mL0.08mol/L十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)置于干净烧杯中,加入0.4mL0.008mol/L HAuCl4溶液,混合均勻后加入0.1mL0.08mol/L抗坏血酸,再加入3mL超纯水使总反应体系为5mL,静置3小时后得到金种子溶液；
[0039]2)再配置溶质为HAuC14、CTAB和AgNO3的混合水溶液，其中，HAuC14、CTAB和AgNO3的浓度依次为0.008mol/L、0.08mol/L和0.002mol/L,待该混合水溶液的颜色由深棕黄色变为无色后，加入10 μ L已制备的金种子溶液，待溶液稳定后，再加入130 μ L4mol/L NaCl水溶液，12h后将紫红色的反应液倾倒出去，金纳米棒黏在容器底部，将所得金纳米棒加超纯水重新分散，得到黄棕色的稳定溶液，再与重均分子量为2kDa的NH2-PEG2000-SH室温下混合反应Ih后，用7kDa的层析袋去除多余的高分子，得到PEG表面