专利名称：一种碳包覆铁纳米粒子及其作为治疗肝癌药物载体的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种碳包覆铁纳米粒子及其作为治疗肝癌药物载体的应用。
背景技术：
由于肝癌恶性程度高，被称为"癌中之王"，严重威胁着国人健康与生命。在我国原 发性肝癌的病死率已上升至癌症死亡率的第二位，形势变得更为严峻。肝癌治疗方法主要是 三大手段手术、肝动脉化疗栓塞(TACE)、局部治疗(微波固化、射频消融、高功率聚焦 超声等)，其中首选是手术切除，但是只有约30%原发性肝癌初诊患者可以手术，70%的肝癌 初诊患者以及大部分术后复发者需采用以肝动脉化疗栓塞(TACE)为主的综合治疗方案。因 此，在肝癌患者中，多于一半以上的患者要进行TACE治疗。TACE已经成为世界上公认的治 疗肝癌的重要方法。而目前尽管在栓塞技术方面有一定进展，但TACE的化疗作用多年来仍 裹足不前，故TACE的疗效仍难以恭维，施行TACE的患者其1、 2年的生存率分别只有 34.6-66.9%、 33.8-42%。因此，提高TACE疗效是提高中晚期肝癌患者生存率的关键环节。
利用铁碳复合物作为磁性药物载体，其中铁具有较强的磁场反应性，能在导向磁场下靶 向作用于肿瘤局部；碳能吸附化疗药物，并在肿瘤局部释放化疗药.磁性载体系统从70年代 末发展至今有过许多种磁性白蛋白微球、磁流体(Ferrofluids)、磁性脂质体等，但以上 磁性载体均存在一些明显的不足，如磁性白蛋白微球粒径较大，磁感应强度不够，在瘤灶 内蓄积欠佳，且在人体内可引起血管栓塞。磁流体由于无包裹，反应活性强，难以在血液 中稳定存在。磁性脂质体磁性依靠Fe304产生，而Fe304通过化学合成易生成杂质，易吸 附其他杂质离子，磁导率低，在血液中化学性质不稳定，易失去磁性。铁碳复合物是磁性药 物载体的一种，其中铁具有较强的磁场反应性，能在导向磁场下靶向作用于肿瘤局部；碳能 吸附化疗药物，并在肿瘤局部释放化疗药；美国报道了一种铁碳复合物磁性载体系统。它是 将一定比例的铁粉与碳混合通过机械球磨制备而成的载体，其粒径为0.5-5um，平均粒径为 lwm。化疗药阿霉素通过蒽环结构与活性碳表面的疏水基结合。将携带有化疗药阿霉素的这 种铁碳复合物混入人血浆3小时，超过25%的阿霉素解吸附。细胞毒实验表明，此解吸附剂 量足够使细胞死亡。此药已在猪、犬动物实验中进行了成功的毒性测试。但该法所制备的载 体粒径不均匀，且碳包裹不完全，容易引入杂质。
将肿瘤区域加热到4rC 46'C以上治疗恶性肿瘤的方法称热疗；传统热疗诱导可逆性 损害，常用的热疗方法有全身高温、热液体灌注、温热水浴、射频、微波、激光、聚焦超声
等。这些方法多存在创伤性大、易损伤正常组织等缺点，而靶向磁热疗具有微创、靶向效应 等优点，已成为恶性肿瘤治疗的研究热点。靶向热疗的主要问题是要将热限制于癌灶，不损 伤正常组织。实现这一目标可通过将磁响应材料导入癌灶，通过在交变磁场中的产热获得， 所以其不仅适用于浅表肿瘤的治疗，也适用于深部肿瘤的治疗。
发明内容
为了解决既不堵塞血管和有利于细胞吸收，又要达到有大的足够的药物吸附量的问题， 本发明采用纳米级的碳包磁性金属纳米粒子作为药物的载体。碳包铁纳米粒子是一种新的纳 米铁碳复合物，纳米级的碳包层具有大的比表面积，使其吸药量大.将这种磁性纳米粒子作为 药物的载体注射到体内，纳米微粒高的磁导率使其可以敏感地在外加磁场下运动，通过磁性 导航移向病变部位，达到定向治疗的目的，这种方法局部治疗效果好，副作用少.碳包磁性金 属纳米晶在抗氧化性方面优于相应的磁性金属纳米晶，借助于碳的包裹，其稳定性和分散性 要好于无包碳的纳米粒子，因而有助于克服现有磁性载体的不足，拓宽磁性金属纳米粒子在 抗癌药物的磁性载体等方面应用的范围和条件。此外，由于磁性药物载体中的磁性粒子具有 在高频交变磁场中产热的特性，故碳包铁纳米粒子磁性载体不仅具有靶向化疗的作用，还具 有发热效应，可对肿瘤施加双重治疗。将碳包铁纳米粒子的耙向化疗和在高频交变磁场中产 热特性有机结合，将较之于单纯靶向化疗或单纯灌注化疗具有较好的抗肿瘤作用。
本发明所述的碳包覆铁纳米粒子采用直流碳弧法制备，它含有纳米铁和纳米碳；其中碳 占质量百分比为50 80%,铁占质量百分比为50~20%,本载体外观在透射电镜中观察为纳米级 的碳包层包裹着铁纳米粒子.碳包层外径平均为50nm,铁纳米粒子粒径平均为20nm。用分 光光度计在480 nm处测其吸光度，得出纳米碳包覆纳米铁颗粒吸附化疗药的饱和吸附值为 160 ug/mg，在15 KW、 100 KHz、 600 A交变磁场作用下分别检测碳包覆铁纳米粒子在离体猪 肝和活体新西兰大白兔中的靶向发热效应，碳包铁纳米粒子加入比例从0.28%到0.56% (猪 肝)，可达到从室温到45"C可调.碳包铁纳米粒子注入到活体兔子中，可达到从室温到69 °C 可调，该温度和持续时间对肿瘤细胞具毁损作用.
本发明有益效果是利用表面包覆碳纳米材料的磁性纳米粒子一一碳包覆铁纳米粒子来 运载化疗药，能通过在肿瘤部位施加导向磁场，使载有化疗药的磁性药物载体长时间滞留在 肿瘤局部，随后将富含磁性药物载体的肿瘤置于高频交变磁场下，使其产生发热效应。利用 碳包铁纳米粒子同时具有的纳米材料的优良特性(如比表面积大、磁性能好等)和磁 性药物载体的双重效应(靶向化疗与热疗)，将这种耙向化疗与热疗相结合的方法应 用于癌症治疗,将起到增强疗效和减少副作用的效果。
图1是0.14 g和0.28 g载体分别与50 g猪肝混合的发热曲线。 图2是不同含铁量的载体在离体猪肝中的发热曲线。
图3:是肝叶动脉灌注载表阿霉素的载体后肿瘤的发热曲线图。
图4是活体动物肝肿瘤在圆柱形聚焦软磁探头与长方形聚焦软磁探头作用下的发热效应比 较曲线图。
具体实施例方式
以下是这种兼具靶向化疗与发热效应的磁性药物载体一--碳包覆铁纳米粒子的热疗 发热效果实例。
实施例1:
不同载体浓度对离体猪肝发热效应的影响 将0.14 g载体和0.28 g载体，分别与50g猪肝混合后置于磁感应发生器探头下，在交变磁场作 用60分钟，0.28 g载体与50 g猪肝混合的样品25分钟后温度超过43 °C ，最高温度达到 44.9 °C，达到热平衡。0.14g载体与50g猪肝混合的样品，是高温度是40TC。载体与猪 肝比例越高，发热效果越好。
实施例2:
不同含铁量的载体对离体猪肝发热效应的影响
制作含铁量50%、 60%、 70%及80%的载体，分别称取0.28 g与50 g猪肝混合，80%含铁 量的载体与50 g猪肝混合后置于磁感应发生器探头下，在交变磁场作用20分钟后温度超过43 °C， 40分钟后温度达到44. 9 °C，随后温度达到热平衡。50%含铁量的载体35分钟后温度超 过43 °C， 50分钟时温度达到44. 4 'C，随后温度达到热平衡。可以看出，载体与猪肝混合比 例一定时，含铁量越多的载体，发热效果越好。
实施例3:
活体动物注入载表阿霉素的载体于肝肿瘤的发热效应
制作VX2肿瘤兔子移植性肝癌模型，在肝左内叶(荷瘤肝叶)动脉灌注载表阿霉素的载 体(表阿霉素10mg，载体200 mg， 1.5 ml生理盐水稀释)，在交变磁场作用15分钟后温度
超过43 °C， 45分钟时温度达到46. 7 °C ，达到热平衡。 实施例4:
活体动物在圆柱形聚焦软磁探头作用下肝肿瘤的发热效应
新西兰大白兔，剖腹，暴露肝左内叶，含铁量80y。的280 mg载体加入2ml生理盐水细针 局部注射到肝左内叶。将兔子放在有圆柱形软磁聚焦的磁感应探头下，探头正对肝左内叶注射 区域，将280 mg载体局部注射到肝左内叶，在圆柱形聚焦软磁作用下，经交变磁场作用注射 区域肝表面温度最高可达65.2 'C，中心温度最高为69 °C。
实施例5:
活体动物在长方形聚焦软磁探头作用下肝肿瘤的发热效应
新西兰大白兔，剖腹，暴露肝左内叶，含铁量80o/。的280 mg载体加入2ml生理盐水细针 局部注射到肝左内叶肿瘤。将兔子放在有长方形软磁聚焦的磁感应探头下，探头正对肝左内叶 注射区域，将280 mg载体局部注射到肝左内叶肿瘤，在长方形聚焦软磁探头作用下，经交变 磁场作用注射区域肝表面温度最高为53 'C，中心温度最高为52.6 'C;
不同的磁感应探头发热效应不同，实施例4和实施例5提示圆柱形软磁体探头的发热效 应较长方形软磁体探头好，这与圆柱形软磁聚磁性能更好有关。
实施例6:
碳包覆铁纳米粒子采用直流碳弧法制备，在直流碳弧法中的阴极用纯石墨棒，将质量百 分比为50~20%的纳米铁与质量百分比为50~80%纳米碳混合制成阳极复合棒，真空反应室通 入Ar气，反应电压20 30V，电流60 200A， Ar气压10 卯kPa，维持在该压强下放电，放 电后收集反应生成的产物得到碳包层包裹着铁纳米粒子；碳包层外径平均为50nm,铁纳米粒 子粒径平均为20nm，得出纳米碳包覆纳米铁颗粒吸附化疗药的饱和吸附值为160ug/mg。
权利要求
1.一种碳包覆铁纳米粒子，其特征在于所述的碳包覆铁纳米粒子采用直流碳弧法制备，在直流碳弧法中的阴极用纯石墨棒，将质量百分比为50～20％的纳米铁与质量百分比为50～80％纳米碳混合制成阳极复合棒，真空反应室通入Ar气，反应电压20～30V，电流60～200A，Ar气压10～90kPa，维持在该压强下放电，放电后收集反应生成的产物得到碳包裹铁纳米粒子；碳包层外径平均为50nm，铁纳米粒子粒径平均为20nm；纳米碳包覆纳米铁粒子吸附化疗药的饱和吸附值为160ug/mg。
2. —种碳包覆铁纳米粒子作为治疗肝癌药物载体的应用，其特征在 于上述纳米碳包覆纳米铁粒子吸附化疗药，在肿瘤部位施加导向磁场，使载 有化疗药的磁性药物载体长时间滞留在肿瘤局部，随后将富含磁性药物载体的 肿瘤置于高频交变磁场下，其产生从室温到45t: 69"C的发热效应。
3. 如权利要求2所述的应用，其特征在于上述高频交变磁场是15KW、 100 KHz、 600 A交变磁场。
4. 如权利要求2所述的应用，其特征在于上述碳包覆纳米铁粒子加入 的重量比例是从0. 28%到0. 56%。
全文摘要
本发明涉及一种碳包覆铁纳米粒子及其作为治疗肝癌药物载体的应用，所述的碳包覆铁纳米粒子含有纳米铁和纳米碳；其中碳占质量百分比为50～80％，铁占质量百分比为50～20％，纳米碳包覆纳米铁颗粒吸附化疗药的饱和吸附值为160ug/mg；上述纳米碳包覆纳米铁颗粒吸附化疗药，在肿瘤部位施加导向磁场，使载有化疗药的磁性药物载体长时间滞留在肿瘤局部，随后将富含磁性药物载体的肿瘤置于高频交变磁场下，其产生从室温到45℃～69℃的发热效应。
文档编号A61P35/00GK101347455SQ20081002843
公开日2009年1月21日 申请日期2008年5月30日 优先权日2008年5月30日
发明者张海燕, 进 陈, 陈易明 申请人:广东工业大学