一种用于实时监测两种药物释放的Janus纳米粒子及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生物医药技术领域，具体涉及一种用于实时监测两种药物释放的Janus纳米粒子及其制备方法。
【背景技术】
[0002]多功能的纳米载药系统由于能够显著改善治疗的效率而受到越来越广泛的研究和关注。被载体运输到病灶部位的药物的疗效不仅取决于其在病灶部位的累积浓度，同时也受药物释放过程的影响。因此，对于一个多功能载药系统而言，除了示踪药物的输运过程，发展合适的方法监控药物的释放过程也是非常重要的。传统的方法通常是体外模拟药物的释放环境以了解其释放过程，但体外模拟环境与细胞甚至体内环境仍存在较大的差异。专利CN104004149A公开了一种两亲性聚合物纳米粒子通过聚合物侧基上修饰的香豆素和药物之间的荧光共振能量转移(FRET)作用监控一种药物的释放。专利CN103528996A公开了一种纳米金棒通过药物释放造成金棒表面等离子体共振吸收峰的改变来监测一种药物释放过程。然而，临床上很多治疗手段(比如肿瘤化疗等)通常是两种药物同时使用。体外检测药物释放有很多方法，比如紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、色谱、质谱等等，但是这些方法不能或很少适用于细胞或体内检测，因此亟需发展能够用于细胞及体内监测多药物释放过程的方法，这类方法尚未见报道。相对于载体材料的运输过程，实时检测药物的释放过程更加困难，因为这对载体材料提出了更高的要求，即对于药物释放具有敏感的智能性响应，并且能够产生可监测的变化信号；对于实时监测两种以上药物释放而言，更是难上加难，即基于上述对载体的要求外，还需要可检测的变化信号之间不会产生相互干扰。另夕卜，如果使用两种不同的载体负载两种药物，则不能精确控制到达病灶部位的药物比例；而如果在同一载体上负载两种药物，则一方面药物各自的载药量不大，另一方面无法实现两种药物的不同响应性释放。Janus粒子是一类两面具有不同性质的不对称粒子，它能够在同种粒子上集成相对独立的两种结构以及各异的物理化学性质，可以分别负载不同药物并且互不影响，非常适合用于结合两种方法监测两种不同药物的释放。本发明制备了一种具有Janus结构的纳米粒子，粒子的两面分别负载不同药物，并且能够分别实时监测这两种药物的释放。这种双载药的Janus纳米粒子及其释药的实时监控为评价基于纳米载体的多响应多药物释放的过程提供了新的手段。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种用于实时监测两种药物释放的Janus纳米粒子及其制备方法，以解决其它材料无法实现对于两种药物的两种响应性释放的实时监控问题。
[0004]本发明提供的用于实时监测两种药物释放的Janus纳米粒子，其一端是金纳米粒子，另一端是实心二氧化硅或介孔二氧化硅；两端可分别负载两种不同的药物，并且可对所负载药物的释放进行实时监测。
[0005]本发明中，所述金纳米粒子可以是纳米金球、纳米金棒、纳米金星或纳米金壳。
[0006]本发明中，所述监测药物释放的方式可以是荧光光谱、拉曼光谱和核磁共振。
[0007]本发明提供的这种用于实时监测两种药物释放的Janus纳米粒子的制备方法，包含三个步骤:
Cl)制备负载第一种药物的金纳米粒子
例如，将金纳米粒子溶液与一定浓度的第一种药物的溶液搅拌反应2-24小时，能够与金纳米粒子键连的药物(比如6-巯基嘌呤、6-硫鸟嘌呤，盐酸拓扑替康、吉西他滨、阿昔洛韦或法倔唑等等)都可以使用此法；
(2)制备由步骤(I)制备的金纳米粒子和二氧化娃纳米粒子或介孔二氧化娃纳米粒子连接的Janus纳米粒子；
此步骤可分为两种方法，根据具体情况使用:
第一种方法是Pickering乳液法，将二氧化娃纳米粒子或介孔二氧化娃纳米粒子分散于水和石蜡的混合溶液中，加热到70摄氏度以上(一般为70摄氏度-80摄氏度)，在均质器中以大于15000 rpm (一般为15000 rpm—20000 rpm)的速度均质，冷却后加入巯基娃烧化试剂反应，再加入步骤(I)制得的负载了第一种药物的金纳米粒子反应2-24小时；
第二种方法是原位生成法，将步骤(I)制得的负载了第一种药物的金纳米粒子离心洗涤后分散至水中，依次加入到含有异丙醇、水、4-巯基苯甲酸的乙醇溶液和聚丙烯酸水溶液，搅拌后，再加入氨水和含TEOS的异丙醇溶液；
(3)制备负载第二种药物的Janus纳米粒子
例如，将步骤(2)制得的Janus纳米粒子以一定的方式负载第二种药物，包括直接与第二种药物搅拌负载，或者与第二种药物以相应的化学键如酯键、酰胺键、腙键、亚胺键或二硫键等等连接，以达到响应性释放的目的。
[0008]本发明具有以下优点:本发明所述Janus纳米粒子的组成材料二氧化硅和金均具有良好的生物相容性，容易制备，便于修饰。本发明所述Janus纳米载药系统能同时负载两种药物，可以精确控制两种药物的比例，两种药物能以不同的响应机理释放，并且也能够实时监测这两种药物的释放过程。
【附图说明】
[0009]图1为Janus介孔二氧化硅/纳米金球的透射电子显微镜照片。
[0010]图2为Janus 二氧化硅/纳米金球的透射电子显微镜照片。
[0011 ] 图3为阿霉素-香豆素-二氧化硅/金-6巯基嘌呤Janus纳米粒子和HeLa细胞共培养不同时间的激光共聚焦显微镜照片，蓝色荧光((a)香豆素)随着时间增加而增强，蓝、绿((b)溶酶体)、红((C)阿霉素)三种荧光可以重叠((d)合并)，表明纳米粒子进入溶酶体并且药物在其中释放。
[0012]图4为阿霉素-香豆素-二氧化硅/金-6巯基嘌呤Janus载药系统和HeLa细胞共培养不同时间的暗场显微照片，其中，(a)，(b)，(c)分别为O分钟，15分钟，30分钟的显微照片，(d)为相应的拉曼谱图，6巯基嘌呤的拉曼信号随着时间的增加而减弱表明其释放过程。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0014]实施例1
(1)制备负载6-巯基嘌呤(6MP)的纳米金球
将100 mL 25 nm纳米金球溶液加入I mL 0.1 mg/mL 6MP溶液，反应6 h ；
(2)制备含有染料香豆素衍生物的介孔二氧化硅纳米粒子
将琥珀酰亚胺化的7-羟基香豆素-3-乙酸与氨丙基硅烷化试剂以摩尔比1.2:1在二氯甲烷中反应12 h;然后加入等体积乙醇，得到溶液A。0.5 g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和 0.05 g F127 加入 240 mL 水中，升温到 80°C，加入 1.75 mL 2 mol/L NaOH, 2.5mL正硅酸乙酯(TEOS)和I mL溶液A，反应2 h，离心，在4 %的盐酸-甲醇溶液中回流12h除去CTAB，离心洗涤后真空干燥；
(3)制备Janus纳米粒子
将100 mg步骤(2)制备的介孔二氧化硅纳米粒子分散于10 mL含I μΜ CTAB的6.7%乙醇溶液中，加热到70°C，加入0.5 g石錯，在均质器上以15000 rpm的速度均质20 min，在70°C搅拌I h，冷却到室温，加入10 mL甲醇和100 μ? 3-巯丙基乙氧基硅烷反应I h，离心，洗涤，分散到100 mL含3 μΜ步骤(I)制备的纳米金球溶液中，反应2 h，离心，洗涤，真空干燥；
(4)制备负载盐酸阿霉素(Dox)的Janus纳米粒子
将52 mg己二酸二酰肼溶于4 mL DMS0，加入500 μ?含74 μ?异氰酸丙基三乙氧基硅烷反应12 h，80°C减压蒸馏，固体加2 mL乙醇，得溶液B。40 mg步骤(3)制得的Janus纳米粒子分散于16 mL 95 %乙醇溶液，加60 μ?溶液B，调pH到5，室温反应4 h，调pH到中性反应过夜，离心，乙醇洗涤，干燥，得固体C。35 mg固体C分散于10 mL 0.3 mg/mL Dox甲醇溶液，加入三氟乙酸调PH到5，室温反应48 h，离心，洗涤，真空干燥。
[0015]实施例2
Cl)制备负载6-硫鸟嘌呤(6TG)的纳米金球
100 mL40 nm纳米金球溶液中加入I mL 0.1 mg/mL 6TG溶液，反应6 h ；
(2)制备含有染料cy3的二氧化娃纳米粒子
将琥珀酰亚胺化的cy3染料与氨丙基硅烷化试剂以摩尔比1.2:1在二氯甲烷中反应12h，加入等体积乙醇得到溶液A ;
(3)制备Janus纳米粒子
将27 mL步骤(I)制得的纳米金球以2100 g离心力离心20 min，水洗，分散至10 mL水中，逐滴加入到含有38 mL异丙醇、12 mL水、400 yL含5 mM 4-巯基苯甲酸的乙醇溶液、400 yL含0.645 mM聚丙烯酸的水溶液中，搅拌30 min后，加入1.8 mL氨水和12 mL含8.96 mM TEOS和2 mL溶液A的异丙醇溶液，搅拌12 h ;
(4)制备负载姜黄素(Cur)的Janus纳米粒子
将2 mg己二酸二酰肼溶于4 mL DMS0，加入500 μ?含74 PL异氰酸丙基三乙氧基硅烷反应12 h，80°C减压蒸馈，固体加2 mL乙醇，得溶液B。40 mg步骤(3)制得的Janus纳米粒子分散于16 mL 95 %乙醇溶液，加60 μ?溶液B，调pH到5，室温反应4 h，调pH到中性反应过夜，离心，乙醇洗涤，干燥，得固体C。35 mg固体C分散于20 mL 0.3 mg/mL Cur甲醇溶液，加入三氟乙酸调pH到5，室温反应48 h，离心，洗涤，真空干燥。
[0016]实施例3
(O制备负载盐酸拓扑替康(TPT)的纳米金壳
将10 mL纳米金壳溶液加入I mL 10 mg/mL TPT水溶液，搅拌6 h，离心；
(2)制备掺杂钆的介孔二氧化硅纳米粒子
将0.5 g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和0.05 g F127加入240 mL水中，升温到80°C，加入1.75 mL 2 mol/L NaOH, 2.5 mL TEOS和0.5 mL氨丙基三乙氧基