一种载药皱褶石墨球光热制剂及其制备和应用的制作方法

本发明属于光热制剂及其制备和应用领域，特别涉及一种载药皱褶石墨球光热制剂及其制备和应用。

背景技术：

长期食用有毒物质易导致癌症发病率提高。目前治疗手段主要有化学治疗、手术治疗和放射治疗。化疗是利用化学药物阻止癌细胞的增殖、浸润、转移，直至最终杀灭癌细胞的一种治疗方式，但其选择性不强，在杀灭癌细胞的同时也会不可避免地损伤人体正常细胞，使患者出现不良反应；手术治疗只能针对早期癌细胞尚未扩散的患者，对于肿瘤细胞已经转移的病人手术治疗通常无法根治，且对病人造成二次伤害；放射治疗利用x射线、电子线等对发病部位照射，但对于已经转移的癌细胞作用有限。光热治疗(ptt)作为较安全的新型肿瘤治疗方法受到了广泛关注。其中，光热治疗的研发核心是具有超强光热转化效率的纳米材料的研发。在贵金属纳米材料中，如金纳米颗粒，由于对光具有很强的表面等离子共振吸收效应，是理想的光热转化材料。

石墨烯(graphene)，是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成的六角型呈蜂巢晶格的新型二维平面材料，导热系数高达5300w/m·k，常温下其电子迁移率超过15000cm²/v·s，零载流子浓度极限下具有最小量子电导率，具有分数量子霍尔效应和铁磁性，石墨烯还是目前世界上已知材料中最薄的，厚度只有0.335nm。石墨烯与金纳米粒子和碳纳米管等碳材料相比，具有体积小、光热效率高和成本低的优势。而皱褶石墨烯球拥有更加致密的结构，且颗粒大小可控，如果应用于光热治疗可能有更加的的效果。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种载药皱褶石墨球光热制剂及其制备和应用，该载药方法操作简单、反应条件温和，可大量制备，可以用于抗肿瘤研究，有着很好的实用价值。

本发明的一种载药皱褶石墨球光热制剂，将氧化石墨烯与药物复合，然后利用超声雾化-热还原法制备出载药皱褶石墨球光热制剂；其中药物为阿霉素dox。

本发明的一种载药皱褶石墨球光热制剂的制备方法，包括：

(1)将氧化石墨烯的水溶液中加入药物的水溶液，调节ph值，振荡，得到载药复合物；避光保存，备用；其中氧化石墨烯和药物的质量比为1:1～1:3；

(2)配制载药复合物水溶液，然后进行雾化，雾化后的气溶胶液滴通过石英管，末端用聚四氟乙烯ptfe滤膜收集，干燥，即得载药皱褶石墨烯球。

所述步骤(1)中氧化石墨烯的水溶液的浓度为0.5～2.0mg/ml；药物的水溶液浓度为1.0～2.0mg/ml。

所述步骤(1)中药物为阿霉素。

所述步骤(1)中调节ph值为：用氢氧化钠溶液和/或盐酸调节ph值为7～10；其中氢氧化钠、盐酸的浓度均为0.05-2.0m。

所述步骤(1)中振荡为在35～40℃的摇床上振荡3～5h。

所述步骤(2)中载药复合物水溶液的浓度为0.5～1.5mg/ml。

所述步骤(2)中石英管的温度为150℃-180℃；聚四氟乙烯ptfe滤膜的孔径为0.2μm-0.3μm。

所述步骤(2)中干燥为：60～70℃条件下干燥12～24h。

本发明的一种载药皱褶石墨球光热制剂的应用，载药皱褶石墨烯球作为光照制剂的应用。

使用方法：将制得的载药皱褶石墨烯球与hela细胞在孔细胞培养板共培养10～30h后，用激光进行照射，用mtt法检测材料对癌细胞杀伤作用。

其中激光功率密度为1～3w/cm²，激光波长为780～820nm，激光照射时间为5～10min。

本发明的研究的非金属纳米材料在具有良好光热效应的同时，还具有载药功能。因此本发明选择对肿瘤细胞有杀伤力的阿霉素(dox)作为药物，氧化石墨烯作为载体，利用最优化载药条件将dox负载在氧化石墨烯上，然后通过雾化热还原制得载药皱褶石墨球crumpled-rgo/dox。利用该复合材料优良的光热特性与载药功能，两者协同作用，为癌症的治疗提供了一种全新的方法。

有益效果

(1)本发明利用氧化石墨烯与阿霉素之间的π-π堆积作用制备含阿霉素氧化石墨烯，然后利用超声雾化-热还原法制备出载药复合材料，制备方法操作简单，实验条件温和，原材料廉价易得，便于大规模生产。

(2)本发明制备的含阿霉素皱褶石墨烯球复合材料是一种光热制剂，可以将光能高效的转化为热能，药物装载量高，具有治疗癌症的潜力。

附图说明

图1不同浓度的crumpled-rgo-dox复合材料随时间变化的光热曲线；

图2不同功率密度下crumpled-rgo-dox复合材料随时间变化的光热曲线；

图3crumpled-rgo-dox复合材料的稳定性分析；

图4crumpled-rgo-dox复合材料对细胞的光热效能。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

go/dox复合物的制备，包括如下步骤：

称取40ml浓度为1mg/ml的go溶液与40浓度为2.0mg/ml的dox溶液混合，使得go:dox＝1:2，然后用浓度为0.1m的氢氧化钠溶液来调节混合液的ph值，使得混合液的ph＝9。将调节好后的混合液放在温度为37℃的摇床上搅拌4小时，得到载药复合物。将溶液倒入离心管，在10000rmp的离心机下离心3min，轻轻倒去上清液，添加10ml超纯水。在避光条件下冷冻干燥，将复合物铝箔包好放在温度为4℃的冰箱中保存备用。

实施例2

crumpled-rgo/dox的制备，包括如下步骤：

用天平精确称量实施例(1)中的go/dox复合物20mg溶于20ml超纯水中，配制成浓度为1.0mg/ml的溶液，将溶液置于连接有石英管的超声雾化器内(物化震荡频率为1.7mhz～2.1mhz)使其雾化成气溶胶液滴，在雾化气流和抽滤真空泵驱动下通过加热到180℃的石英管后，用孔径为0.22μm的ptfe滤膜收集，室温下干燥3小时，然后放入真空干燥器内60℃干燥24h后，即得crumpled-rgo/dox。

实施例3

准确配制200μg/ml浓度的crumpled-rgo(实施例2)水溶液10ml，使用不同强度的激光进行照射，激光强度分别为：0.5、1、1.5、2w/cm²。利用波长为808nm的激光照射5min，溶液的温度变化利用红外热成像仪进行温度记录，最终可以得到溶液在激光照射下的升温曲线和溶液的实时录像，见图1和图2。

为了研究材料的光热稳定性，测定了浓度为200μg/ml的材料水溶液在激光强度为1w/cm²，照射时间5min，测得连续5次开关照射条件下的升温降温循环曲线，进一步研究材料的光热稳定性，稳定性曲线见图3。

皱褶石墨烯球的光热性能如图1、2所示，可以发现在相同条件下，crumpled-rgo的光热性能优于go，升温程度与溶液浓度和激光强度成正比，浓度越高，激光强度越高，温度升的越高；利用连续5次开关照射监测材料的升温降温曲线，结果发现材料每次升温降温程度都基本相同，暗示了材料具有良好的稳定性。这些数据显示了crumpled-rgo可以用作为一个新型的效果极佳的光热材料。

实施例4

使用生长到对数期的细胞，利用血球计数板对细胞进行计数，将细胞添加到96孔细胞培养板，使每孔体积200μl，细胞个数为10000个，于co2培养箱中培养24h。当细胞贴壁完全后吸除培养液，每孔分别加入200μl含不同浓度的dox(分别为0.5μm，1μm，2μm，4μm)和crumpled-rgo/dox(实施例2)(其中对应dox浓度分别为0.5μm，1μm，2μm，4μm)的新鲜培养液，培养箱中孵育。培养24h后，每孔用功率密度为1w/cm2、波长为808nm的激光照射5min，并设置添加crumpled-rgo/dox而不经光照的对照组。照射完毕后移去孔板中的培养液，每孔添加20μlw＝0.5％的mtt溶液，在培养箱中避光中培养4h后吸去溶液，每孔添加200μldmso溶液，在转速90rpm摇床上避光振荡30min，使结晶物充分溶解，使用酶联免疫检测仪在570nm处测定各孔溶液的紫外吸收值。实验均以pbs处理的细胞作对照组，每组设置3个平行样。

结果如图4所示。从图中可以发现，与对照组相比，含有dox的材料对细胞有一定的杀伤作用，并且随着dox浓度的增大而增大。在未进行光照时，相同浓度下dox比crumpled-rgo/dox拥有更强的杀伤作用。当进行光照后，含crumpled-rgo/dox材料的细胞数目迅速减少，并且随着材料浓度的增大而增大，当材料添加量为4μm时，细胞的存活率只有47％，远远低于存dox和未经光照处理的crumpled-rgo/dox。说明crumpled-rgo/dox具有优良的光热转换效能，这种作用与dox的作用相叠加，产生了更强的杀伤力，起到肿瘤治疗的目的。因此，本发明制备了一种优良的具有载药功能的光热制剂，能够很好地用于肿瘤治疗。