专利名称：氧化石墨烯的表面增强拉曼散射定位药物载体及其制备方法
技术领域：
本发明涉及纳米材料学和生物分析化学领域，具体涉及基于氧化石墨烯的磁性靶向药物载体的制备方法及负载的药物，该载体具有优异的靶向性能和装载药物的能力。该制备方法操作简单、可重复性好、成本低廉并且环境友好。
背景技术：
作为近几年兴起的一种光学探测技术，表面增强拉曼散射(SERS)技术由于结合了传统拉曼散射和等离子激元波增强的优势，在其诞生后的短短几年内就得到了飞速发展。SERS突破了传统拉曼散射存在的散射截面低而带来的瓶颈，避免了荧光光谱成像中存在的光漂白以及荧光标记的毒性等问题，是当前国际上备受瞩目的研究焦点，已成功地应用于材料分析、生物分子探测、蛋白质相互作用研究等领域。SERS技术由于具有可以避免荧光标记中的光漂白，降低对细胞的毒性，提供丰富的光谱信息等优势，成为人们研究的热点。尽管关于SERS探针的结构和制备方法已有大量报道，但能适用于生物活体的探针并不多，并且制备方法较为繁琐，灵敏度、稳定性和生物兼容性尚有待进一步提高。2004年，英国曼彻斯特大学的安德烈.海姆等人成功制备并观察到了由一层密集的、处于蜂窝状晶体点阵上 的碳原子以Sp2杂化连接形成的单原子层二维原子晶体石墨烯(Graphene),它是世界上最薄的新型二维纳米材料，其厚度仅为0.35nm。石墨烯的部分双键被氧化以后转化为石墨烯氧化物(graphene oxide或GO)。由于分子表面具有很多象羧基、羟基等亲水性官能团以及极高的表面积，石墨烯氧化物可以以极细小颗粒悬浮于水溶液或生理环境体系，有望像溶液一样适应于静脉注射。目前我们正在发展一种基于纳米粒子-氧化石墨烯复合体系的药物载体，可以定位载体在细胞中的位置，并具有高的药物负载量，是非常有前景的抗癌药物载体。
发明内容
技术问题:为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种氧化石墨烯的表面增强拉曼散射定位药物载体及其制备方法，利用SERS信号可以追踪药物载体所在位置，该制备方法操作简单、可重复性好、成本低并且环境友好。技术方案:本发明是一种氧化石墨烯的表面增强拉曼散射定位药物载体，该药物载体采用氧化石墨烯与金属纳米粒子的复合结构来装载药物，利用表面增强拉曼散射信号追踪载体位置，药物负载量高；所述氧化石墨烯的表面采用带正电的聚合物进行修饰，所述金属纳米粒子为金纳米棒，拉曼分子吸附在金属纳米粒子上。本发明的氧化石墨烯的表面增强拉曼散射定位药物载体的制备方法包括以下步骤:步骤I).制备金属纳米粒子；步骤2).在步骤I)中得到的金属纳米粒子表面接上表面增强拉曼散射标记物并依次包裹一层阳离子聚合物和一层阴离子聚合物；步骤3).制备氧化石墨烯溶液；步骤4).在步骤3)得到的氧化石墨烯溶液采用阳离子的聚电解质进行修饰，使得石墨烯表面带正电；步骤5).在步骤4)得到的阳离子电解质/氧化石墨烯表面组装包裹聚合物后的金属纳米粒子，得到氧化石墨烯-金属纳米粒子的复合结构；步骤6).在步骤5)得到的复合结构表面装载药物。所述步骤I)中的金属纳米粒子为金纳米棒。所述步骤2)中的表面增强拉曼散射标记物为易于通过化学键插入或静电作用吸附到金属表面的拉曼标记物。所述步骤3)中制备的氧化石墨烯溶液，采用的是氧化还原的方法。所述步骤5)中的装载药物为盐酸阿霉素、9-氨基吖啶盐酸盐或羟基喜树碱中的一种或多种。本发明的SERS探针采用石墨烯-金属纳米粒子复合结构作为药物载体，与已有的纳米药物载体相比，结构简单，合成成本低，效率高，可以用于大规模制备。实现方法简述如:首先制备得到氧化石墨烯，然后将氧化石墨烯采用聚电解质进行功能化修饰后，利用静电吸附的作用将金属纳米粒子沉积在氧化石墨烯的表面，然后利用共轭作用装载药物，所负载的药物为盐酸阿霉素、9-氨基吖啶盐酸盐、羟基喜树碱中的一种或多种。
有益效果:与现有技术相比，本发明的基于氧化石墨烯的药物载体及其制备方法具有如下优点:1、本发明利用氧化石墨烯-金属纳米粒子的复合结构作为药物载体，与传统的纳米药物载体相比，可以利用SERS追踪载体位置，药物装载量高，结构简单，合成成本低，效率高，可以用于大规模制备；2、本发明载体所负载的药物种类多，包括难溶于水的药物。
图1是氧化石墨烯-金属纳米粒子复合结构的结构示意图；图2是以DTNB分子为SERS标记物，氧化石墨烯-金纳米颗粒复合物的SERS光谱，激发波长为633nm ；图3是氧化石墨烯-金纳米棒复合物的药物载体的透射电子显微镜图片。
具体实施例方式本发明采用氧化石墨烯-金属纳米粒子复合结构作为药物载体，实现方法简述如:采用Hmnmers方法制备得到氧化石墨烯，然后将氧化石墨烯采用聚电解质进行功能化修饰后，利用静电吸附的作用将金属纳米粒子沉积在氧化石墨烯的表面，然后利用共轭作用装载药物，形成药物载体。下面结合附图和实施例对本发明作更进一步的说明。实施例1以氧化石墨烯-金纳米棒复合结构作为载体，5，5 二硫代双(2-硝基苯甲酸)(DTNB)作为SERS标记物，盐酸阿霉素(DOX)为药物分子；实例2以氧化石墨烯-金纳米棒的复合结构作为载体，以5，5 二硫代双(2-硝基苯甲酸)(DTNB)作为SERS标记物为，9-氨基吖啶盐酸盐(9AA)作为药物分子为例进行说明。实施例1氧化石墨烯-金纳米棒的复合结构作为药物载体，以5，5 二硫代双(2-硝基苯甲酸)(DTNB)作为SERS标记物，盐酸阿霉素(DOX)作为药物分子，该方法包括如下步骤:I)制备聚合物修饰的金纳米棒溶液，并标记拉曼分子。首先制备金种子，室温下将
2.5ml0.2M十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶液与1.5mll.0mM四氯金酸溶液混合，剧烈搅拌并加入0.6ml0.0lM冰镇的硼氢化钠溶液，2分钟后停止搅拌即得棕黄色的种子溶液。然后配制生长溶液，室温下在50ml0.2M CTAB溶液中依次加入如下试剂:2 4ml4mM硝酸银溶液，5mll5mM四氯金酸溶液，45ml去离子水，缓慢搅拌均匀。随后加入1.5m广3ml0.08M抗坏血酸至溶液变为无色。最后加入Iml种子溶液，静置IOlOmin即得金纳米棒溶液。所得金纳米棒尺寸约15nmX45nm。取上述溶液IOml离心清洗两次以除去表面的CTAB，分散回8_10ml水中，然后加入3ul DTNB搅拌2h后，加入2mll0mg/ml聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)，搅拌3h后，离心一次分散到IOml水中，加入4mll0mg/ml聚丙烯酸钠(PAA)，搅拌3h后，离心一次分散到IOml水中得到 AurodsODTNBOPAHOPAA 溶液。
2)制备氧化石墨烯。壳聚糖(CTS)包裹的石墨烯的制备:首先制备得到氧化石墨烯，将Ig石墨、23ml98%浓硫酸置于IOOml烧杯中混合均匀，搅拌12h，将温度控制低于20°C后，加入4gKMn04，继续搅拌lh，移至40°C水浴中，继续搅拌30min，控制温度在90-100° C，向烧杯中加入去离子水，将反应液稀释至80-100ml，搅拌30min后加入10ml30%双氧水，溶液变成亮黄色，趁热过滤，用5%HC1和蒸馏水充分洗涤至接近中性，真空烘干，得到氧化石墨(graphite oxide)。将上述制备得到的氧化石墨加入适量去离子水中，进行超声热剥离Ih,得到0.25mg/ml的氧化石墨烯(graphene oxide)的均勻分散溶液。IOOml 氧化石墨烯(0.25mg/ml)溶液中加入 25ml0.5%w/w CTS 水溶液(0.2%v/v 乙酸)，搅拌12h，离心一次后分散到25ml去离子水中，得到均匀的CTS/氧化石墨烯(reducedgrapheme oxide)的分散溶液(lmg/ml)。3)氧化石墨烯-金属纳米粒子复合物的制备:500 μ L CTS/G0溶液加入10_12ml金棒中，过夜搅拌，离心后分散于Iml水中，即得到G0@CTS@ (AurodsiDTNBiPAHiPAA)复合结构。4)lml GOiCTSi (AurodsiDTNBiPAHiPAA)溶液加入到 lml5mg/mlD0X 溶液中遮光过夜搅拌，离心分散到Iml去离子水中，即得到药物载体。实施例2氧化石墨烯-金纳米棒的复合结构作为药物载体，以5，5 二硫代双(2-硝基苯甲酸)(DTNB)作为SERS标记物，9-氨基吖啶盐酸盐(9AA)作为药物分子，该方法包括如下步骤:I)制备聚合物修饰的金纳米棒溶液，并标记拉曼分子。首先制备金种子，室温下将
2.5ml0.2M十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶液与1.5mll.0mM四氯金酸溶液混合，剧烈搅拌并加入0.6ml0.0lM冰镇的硼氢化钠溶液，2分钟后停止搅拌即得棕黄色的种子溶液。然后配制生长溶液，室温下在50ml0.2M CTAB溶液中依次加入如下试剂:2 4ml4mM硝酸银溶液，5mll5mM四氯金酸溶液，45ml去离子水，缓慢搅拌均匀。随后加入1.5m广3ml0.08M抗坏血酸至溶液变为无色。最后加入Iml种子溶液，静置IOlOmin即得金纳米棒溶液。所得金纳米棒尺寸约15nmX45nm。取上述溶液IOml离心清洗两次以除去表面的CTAB，分散回8_10ml水中，然后加入3ul DTNB搅拌2h后，加入2mll0mg/ml聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)，搅拌3h后，离心一次分散到IOml水中，加入4mll0mg/ml聚丙烯酸钠(PAA)，搅拌3h后，离心一次分散到IOml水中得到 AurodsODTNBOPAHOPAA 溶液。2 )制备氧化石墨烯。壳聚糖(CTS)包裹的石墨烯的制备:首先制备得到氧化石墨烯，将Ig石墨、23ml98%浓硫酸置于IOOml烧杯中混合均匀，搅拌12h，将温度控制低于20°C后，加入4gKMn04，继续搅拌lh，移至40°C水浴中，继续搅拌30min，控制温度在90-100° C，向烧杯中加入去离子水，将反应液稀释至80-100ml，搅拌30min后加入10ml30%双氧水，溶液变成亮黄色，趁热过滤，用5%HC1和蒸馏水充分洗涤至接近中性，真空烘干，得到氧化石墨(graphite oxide)。将上述制备得到的氧化石墨加入适量去离子水中，进行超声热剥离Ih,得到0.25mg/ml的氧化石墨烯(graphene oxide)的均勻分散溶液。IOOml 氧化石墨烯(0.25mg/ml)溶液中加入 25ml0.5%w/w CTS 水溶液(0.2%v/v 乙酸)，搅拌12h，离心一次后分散到25ml去离子水中，得到均匀的CTS/氧化石墨烯(reducedgrapheme oxide)的分散溶液(lmg/ml)。3)氧化石墨烯-金纳米棒复合物的制备:10-12mlAurods@DTNB@PAH@PAA溶液中加入500ul CTS/G0溶液，过夜 搅拌，离心一次后分散于Iml水中，即得到G0@CTS@ (AurodsODTNBiPAHiPAA)复合结构。5)lml GOiCTSi(AurodsiDTNBiPAHiPAA)溶液加入到 lml5mg/ml9AA 溶液中遮光过夜搅拌，离心分散到Iml去离子水中，即得到药物载体。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种氧化石墨烯的表面增强拉曼散射定位药物载体，其特征在于该药物载体采用氧化石墨烯与金属纳米粒子的复合结构来装载药物，利用表面增强拉曼散射信号追踪载体位置，药物负载量高；所述氧化石墨烯的表面采用带正电的聚合物进行修饰，所述金属纳米粒子为金纳米棒，拉曼分子吸附在金属纳米粒子上。
2.一种如权利要求1所述的氧化石墨烯的表面增强拉曼散射定位药物载体的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤: 步骤I).制备金属纳米粒子； 步骤2).在步骤I)中得到的金属纳米粒子表面接上表面增强拉曼散射标记物并依次包裹一层阳离子聚合物和一层阴离子聚合物； 步骤3).制备氧化石墨烯溶液； 步骤4).在步骤3)得到的氧化石墨烯溶液采用阳离子的聚电解质进行修饰，使得石墨烯表面带正电； 步骤5).在步骤4)得到的阳离子电解质/氧化石墨烯表面组装包裹聚合物后的金属纳米粒子，得到氧化石墨烯-金属纳米粒子的复合结构； 步骤6).在步骤5)得到的复合结构表面装载药物。
3.如权利要求2所述的氧化石墨烯的表面增强拉曼散射定位药物载体的制备方法，其特征在于，所述步骤I)中的金属纳米粒子为金纳米棒。
4.如权利要求2所述的氧化石墨烯的表面增强拉曼散射定位药物载体的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的表面增强拉曼散射标记物为易于通过化学键插入或静电作用吸附到金属表面的拉曼标记物。
5.如权利要求2所述的氧化石墨烯的表面增强拉曼散射定位药物载体的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中制备的氧化石墨烯溶液，采用的是氧化还原的方法。
6.如权利要求2所述的氧化石墨烯的表面增强拉曼散射定位药物载体的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中的装载药 物为盐酸阿霉素、9-氨基吖啶盐酸盐或羟基喜树碱中的一种或多种。
全文摘要
本发明涉及一种氧化石墨烯的表面增强拉曼散射定位药物载体及其制备方法及该载体材料负载的药物。该药物载体采用氧化石墨烯与金属纳米粒子的复合结构来装载药物，利用表面增强拉曼散射信号追踪载体位置，药物负载量高；所述氧化石墨烯的表面采用带正电的聚合物进行修饰，所述金属纳米粒子为金纳米棒，拉曼分子吸附在金属纳米粒子上。它解决了已有纳米药物载体结构复杂，合成成本高，效率低，难以大规模制备的问题。制备方法包括如下步骤氧化石墨烯的制备；氧化石墨烯-金属纳米粒子复合物的制备；氧化石墨烯药物载体材料的制备；所负载的药物为盐酸阿霉素、9-氨基吖啶盐酸盐、羟基喜树碱中的一种或多种。
文档编号A61K47/04GK103071155SQ201210552129
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者王著元, 崔一平, 陈辉, 宗慎飞 申请人:东南大学