专利名称：一种磁载药纳米粒子的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米粒子制法，尤其涉及一种用于磁载药的纳米粒子的制备方法。
背景技术：
恶性肿瘤的磁性靶向治疗是近年来提出的对正常组织无影响或影响较小的一种 给药方式。磁靶向给药体系的结构可以分为包埋型和偶联型。包埋型是将药物与磁性纳米 颗粒共同以物理的方式包埋在生物相容性的基质中，形成核/壳型的磁性复合功能纳米粒 子。偶联型的磁靶向给药体系是将药物与磁性纳米颗粒(或被生物相容性材料包覆过的磁 性纳米粒子)的表面通过偶联分子直接相连。这两种结构的磁载药体系虽在文献中有大量 报道，但是在应用中存在以下问题(l)包埋型的磁载药体系其药物在输送到病灶的过程 中，很有可能会沿着聚合物内部的孔道扩散泄露出来，同时也会随着聚合物的降解慢慢溶 解释放，这使到达病灶区的药物的有效浓度大大降低；(2)生物相容性的包覆材料使得载 药体系的磁性强度降低很多，不利于外加磁场的控制，而未包覆的磁性材料的稳定性较差， 容易被氧化和发生团聚；(3)偶联型的磁载药体系也会不可避免地使药物分子在输送的过 程中受到体液环境的影响，在非病变部位释放。并且在病变区药物的释放行为像非价键偶 联的载药方式一样存在"突释"现象，达不到药物时间控制的目的。所以如何保证磁载药体 系的稳定性和磁响应性，减少药物在非病变部位的释放，缓解药物在病灶部位的"突释"现 象，成为磁靶向给药体系进入临床应用需解决的关键问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁载药纳米粒子的制备方法，将以酰胺键偶联抗癌药
物的磁性纳米粒子包埋在多孔道的二氧化硅壳层中，形成具有多孔道核壳型的磁载药纳米
粒子，使制得的载药纳米体系磁响应性强，粒径均匀，放置数月而不团聚，并且药物的释放
行为可控， 一定程度上缓解"突释"现象。 为实现上述目的，本发明制备方法的技术方案是 —种磁载药纳米粒子的制备方法，其特征在于包括以下步骤 1、将药物通过酰胺键化学偶联在磁性纳米粒子的表面，形成磁载药纳米粒子； II、以硅源水解的方式在所述磁载药纳米粒子表面包覆二氧化硅壳层，形成核壳
复合纳米粒子； ni、对所述核壳型磁载药纳米粒子表面采用回流的方法化学修饰上聚乙二醇，且
聚乙二醇与磁载药纳米粒子的投料摩尔比大于5:1; IV、采用无机碱液刻蚀经化学修饰聚乙二醇的核壳型磁载药纳米粒子，形成具有
多孔道核壳型的磁载药纳米粒子。 进一步地，上述的磁载药纳米粒子的制备方法，其中，步骤I中在通过酰胺键化学
偶联药物之前，还包括一个在磁性纳米粒子表面化学键修饰含氨基或羧基官能团的有机小分子的步骤，所述有机小分子包括二巯基丁二酸、柠檬酸、己二胺、EDTA、谷氨酸、赖氨酸和 含氨基或羧基的硅烷偶联剂。 更进一步地，上述的磁载药纳米粒子的制备方法，其中，步骤I中所述磁性纳米粒 子包括Y_Fe203、 Fe304的铁基纳米材料及其合金；步骤I中所述药物为含有氨基或羧基的 抗癌药，尤其是阿霉素或甲氨蝶呤；步骤II中水解所用的硅源是正硅酸乙酯或硅酸丙酯； 步骤III中所述聚乙二醇的数均分子量大于7800，且刻蚀所用的无机碱为氢氧化钠或氢氧 化钾。 应用本发明制备方法进行磁载药纳米粒子的制备，较之于先前文献报道的制备方 法，其有益效果体现为 (1)表面二氧化硅壳层材料的存在，提高了磁载药复合纳米粒子的化学稳定性，不 易团聚； (2)表面二氧化硅壳层为多孔道结构，避免了复合功能纳米粒子的饱和磁化强度 相对于磁性纳米粒子的严重下降，有利于外加磁场的导航； (3) 二氧化硅孔道的存在，可以降低在输送的过程中，由于体液环境影响而解离下 来的药物分子在非病变部位释放的几率； (4)药物的释放速率受到偶联药物化学键和表层孔道的双重影响，可以缓解药物 的"突释"现象； (5)多孔道基质材料为二氧化硅，其表面可以进一步通过硅烷偶联剂偶联与肿瘤 细胞有特异性结合的抗体等，加强其靶向性。
图1是本发明所制备的多孔道核壳型的磁载阿霉素复合纳米粒子的透射电子显 微镜照片； 图2是图1所示磁载阿霉素复合纳米粒子的药物释放曲线。
具体实施例方式
本发明将通过以酰胺键偶联抗癌药物的磁性纳米粒子包埋在多孔道的二氧化硅 壳层中，形成具有多孔道核壳型的磁载药纳米粒子。载药体系的粒径大小由加入的硅源的 浓度决定，表面高分子量PEG的存在保证了碱刻蚀过程中硅层骨架的完好性，壳层孔道的 大小随着无机碱刻蚀时间的延长而变大。 本发明制备磁载药纳米粒子的方法，其步骤包括(I)通过化学键在磁性纳米粒 子的表面修饰有机小分子，使磁性纳米粒子的表面富集可供偶联抗癌药物的氨基或羧基官 能团。然后在EDC(l-乙基-3-(3-二甲氨丙基)碳二酰亚胺)和NHS(N-羟基琥珀酰亚胺) 的作用下，将含有羧基或氨基的抗癌药以酰胺键的形式偶联在磁性颗粒的表面。(II)用浓 度为lmg/ml的磁载药纳米粒子的水分散液与一定量的醇液超声混合，滴入一定量的浓氨 水后搅拌，然后慢慢加入30-300微升的硅源进行水解，室温条件下反应24-72小时。反应 结束后离心分离，依次用水和乙醇洗数遍后超声分散在水中。(III)向前一步骤得到的核 壳型磁载药纳米粒子的水分散液中，加入3-6g的一定分子量的聚乙二醇(PEG)，搅拌均匀 后回流4-12小时，PEG与载药粒子的投料摩尔比〉5 : 1。 (IV)冷至室温后，加入O. lg/ml的无机碱液刻蚀15-200min，得到多孔道的磁载药纳米粒子，产物经离心水洗后置于真空干 燥箱内室温干燥。 上述步骤(I)当中，磁性纳米粒子可为具有超顺磁性的Y _Fe203、 Fe304的铁基纳
米材料及其合金，抗癌药可为含氨基或羧基的阿霉素、甲氨蝶呤等，有机小分子可以是二巯
基丁二酸、柠檬酸、己二胺、EDTA、谷氨酸、赖氨酸和含氨基或羧基的硅烷偶联剂等。若磁性
纳米粒子表面与待偶联的抗癌药物性能相容，则可以省略用有机小分子进行表面修饰这一
步骤。步骤(II)当中，醇液多选乙醇或异丙醇；硅源可为正硅酸乙酯，硅酸丙酯等。步骤
(III)当中，PEG的数均分子量一般大于7800，无机碱可为氢氧化钠、氢氧化钾等。 采用以上方法制得的多孔道核壳型磁载药纳米粒子，其粒径较为均匀，分散性好，
粒径可以在80-300纳米之间调控，放置数月而不团聚。由于其表面二氧化硅壳层为多孔道
结构，避免了复合功能纳米粒子的饱和磁化强度相对于磁性纳米粒子严重下降，有利于外
加磁场的导航。药物的释放速率受到偶联药物化学键和表层孔道的双重影响，可以缓解药
物的"突释"现象。另外，多孔道基质材料为二氧化硅，其表面可以进一步通过硅烷偶联剂
偶联其它必要的生物小分子，诸如染料、能与肿瘤细胞特异性结合的抗体等，进一步加强对
肿瘤组织的靶向性，提高载药体系同时对肿瘤细胞的诊断与治疗的可能性。 图1是本发明所制备的多孔道核壳型的磁载阿霉素复合纳米粒子的透射电子显
微镜照片(TEM)，从该照片可以看出，所制备的多孔道二氧化硅包覆的磁载阿霉素纳米粒子
的粒径为120nm，粒径均匀，单分散性好。图2是图1所示磁载阿霉素复合纳米粒子的药物
释放曲线，结果表明，表面多孔道结构的存在，使药物的释放速率降低， 一定程度上缓解了
药物释放的"突释"现象。 以下便通过3个实施例，对该磁载药纳米粒子的制备方法作进一步的详细介绍， 以利于理解其为一种切实可行的制备方法。但这些实施例仅为该制备方法实施方式的一部 分，并非以此限制本发明所要求的保护范围。
实施例1 : 取100mg采用化学共沉淀法制备的超顺磁性Fe304纳米粒子，将其超声分散在20ml 水中，加入与其摩尔比为3 : 1的谷氨酸回流反应lh，反应结束后冷至室温，磁分离，水洗 五遍以完全除去未修饰在磁性颗粒表面的谷氨酸，将得到的表面修饰有谷氨酸的Fe304纳 米粒子超声30min分散在20ml水中。取此分散液10ml与10ml浓度为lmg/ml的阿霉素盐 酸盐溶液混合，并加入10ml含有EDC (75mM)和NHS (15mM)的混合溶液，用0. 5M的氢氧化钠 调PH值为8. 2，室温振荡2h后于37t:条件下继续反应一夜。反应结束后，磁分离，水洗至 上清液呈无色，所得产物于室温真空条件下烘24h。 将4ml浓度为lmg/ml的磁载阿霉素纳米粒子的水分散液与20ml异丙醇超声混合 15min，滴入0. 5ml的浓氨水并搅拌15min，然后慢慢加入50微升的正硅酸乙酯，室温条件下 反应24h。反应结束后，离心分离，依次用水和乙醇洗三遍后分散在20ml水中，加入4g数 均分子量为8000的PEG搅拌均匀，升温回流4h后冷至室温，再加入0. lg/ml的氢氧化钠溶 液，搅拌反应45min，得到平均粒径为120nm多孔道的磁载药纳米粒子，产物经离心水洗后 置于真空干燥箱内室温干燥24h。
实施例2 : 取100mg采用化学共沉淀法制备的超顺磁性Fe304纳米粒子，将其超声分散在20ml水中，加入与其摩尔比为3 : i的谷氨酸回流反应ih，反应结束后冷至室温，磁分离，水洗
五遍以完全除去未修饰在磁性颗粒表面的谷氨酸，将得到的表面修饰有谷氨酸的Fe304纳 米粒子超声30min分散在20ml水中。取此分散液10ml与10ml浓度为lmg/ml的阿霉素盐 酸盐溶液混合，并加入10ml含有EDC (75mM)和NHS (15mM)的混合溶液，用0. 5M的氢氧化钠 调PH值为8. 2，室温振荡2h后于37t:条件下继续反应一夜。反应结束后，磁分离，水洗至 上清液呈无色，所得产物于室温真空条件下烘24h。 将4ml浓度为lmg/ml的磁载阿霉素纳米粒子的水分散液与20ml异丙醇超声混合 15min，滴入0. 5ml的浓氨水并搅拌15min，然后慢慢加入200微升的正硅酸乙酯，室温条件 下反应24h。反应结束后，离心分离，依次用水和乙醇洗三遍后分散在20ml水中，加入6g数 均分子量为8500的PEG搅拌均匀，升温回流4h后冷至室温，再加入0. lg/ml的氢氧化钠溶 液，搅拌反应45min，得到平均粒径为200nm多孔道的磁载药纳米粒子，产物经离心水洗后 置于真空干燥箱内室温干燥24h。
实施例3 : 取100mg采用化学共沉淀法制备的超顺磁性Fe304纳米粒子，将其超声分散在20ml 水中，加入与其摩尔比为l : l的己二胺回流反应lh，反应结束后冷至室温，磁分离，水洗五 遍以完全除去未修饰在磁性颗粒表面的己二胺，将得到的表面修饰有氨基的Fe304纳米粒 子超声30min分散在20ml水中。取此分散液10ml与10ml浓度为lmg/ml的甲氨蝶呤溶液 混合，并加入10ml含有EDC (75mM)和NHS (15mM)的混合溶液，用0. 5M的氢氧化钠调pH值 为8. 2，室温振荡2h后于37t:条件下继续反应一夜。反应结束后，磁分离，水洗至上清液呈 无色，所得产物于室温真空条件下烘24h。 将4ml浓度为lmg/ml的磁载甲氨蝶呤纳米粒子的水分散液与20ml异丙醇超声混 合15min，滴入0. 5ml的浓氨水并搅拌15min，然后慢慢加入50微升的正硅酸乙酯，室温条 件下反应24h。反应结束后，离心分离，依次用水和乙醇洗三遍后分散在20ml水中，加入4g 数均分子量为8200的PEG搅拌均匀，升温回流4h后冷至室温，再加入0. lg/ml的氢氧化钠 溶液，搅拌反应45min，得到平均粒径为120nm多孔道的磁载药纳米粒子，产物经离心水洗 后置于真空干燥箱内室温干燥24h。
权利要求
一种磁载药纳米粒子的制备方法，其特征在于包括以下步骤I、将药物通过酰胺键化学偶联在磁性纳米粒子的表面，形成磁载药纳米粒子；II、以硅源水解的方式在所述磁载药纳米粒子表面包覆二氧化硅壳层，形成核壳复合纳米粒子；III、对所述核壳型磁载药纳米粒子表面采用回流的方法化学修饰上聚乙二醇，且聚乙二醇与磁载药纳米粒子的投料摩尔比大于5∶1；IV、采用无机碱液刻蚀经化学修饰聚乙二醇的核壳型磁载药纳米粒子，形成具有多孔道核壳型的磁载药纳米粒子。
2. 根据权利要求1所述的一种磁载药纳米粒子的制备方法，其特征在于步骤I中在 通过酰胺键化学偶联药物之前，还包括一个在磁性纳米粒子表面化学键修饰含氨基或羧基 官能团的有机小分子的步骤。
3. 根据权利要求2所述的一种磁载药纳米粒子的制备方法，其特征在于所述有机小 分子包括二巯基丁二酸、柠檬酸、己二胺、EDTA、谷氨酸、赖氨酸和含氨基或羧基的硅烷偶联 剂。
4. 根据权利要求1或2所述的一种磁载药纳米粒子的制备方法，其特征在于步骤I中 所述磁性纳米粒子包括Y-Fe203、Fe304的铁基纳米材料及其合金。
5. 根据权利要求1或2所述的一种磁载药纳米粒子的制备方法，其特征在于步骤I中 所述药物为含有氨基或羧基的抗癌药。
6. 根据权利要求5所述的一种磁载药纳米粒子的制备方法，其特征在于步骤I中所 述药物为阿霉素或甲氨蝶呤。
7. 根据权利要求1或2所述的一种磁载药纳米粒子的制备方法，其特征在于步骤II 中水解所用的硅源是正硅酸乙酯或硅酸丙酯。
8. 根据权利要求1或2所述的一种磁载药纳米粒子的制备方法，其特征在于步骤III中所述聚乙二醇的数均分子量大于7800，且刻蚀所用的无机碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
全文摘要
本发明公开了一种磁载药纳米粒子的制备方法，其特征步骤为先将药物通过酰胺键化学偶联在磁性纳米粒子的表面，形成磁载药纳米粒子；再以硅源水解的方式在所述磁载药纳米粒子表面包覆二氧化硅壳层，形成核壳复合纳米粒子；然后对所述核壳型磁载药纳米粒子表面采用回流的方法化学修饰上聚乙二醇，且聚乙二醇与磁载药纳米粒子的投料摩尔比大于5∶1；最后采用无机碱液刻蚀经化学修饰聚乙二醇的核壳型磁载药纳米粒子，形成具有多孔道核壳型的磁载药纳米粒子。通过本发明方法制成的磁载药纳米粒子，具有粒子化学稳定性强、粒径均匀可控、磁响应性强，且药物释放行为可控，能够缓解“突释”现象的特性。
文档编号A61K31/704GK101693011SQ20091018393
公开日2010年4月14日 申请日期2009年8月13日 优先权日2009年8月13日
发明者张智军, 张立明, 陈凤华 申请人:苏州纳米技术与纳米仿生研究所;