一种基于硫化亚锡纳米片的递药系统及其制备方法与流程

本发明涉及肿瘤治疗技术领域，特别是涉及一种基于硫化亚锡纳米片的递药系统及其制备方法。

背景技术：

化疗是癌症治疗中常用的治疗手段，但是目前常用的治疗药物如阿霉素(DOX)、紫杉醇等往往存在特异性不好，毒性大的缺点，在治疗癌症的同时也会杀死许多正常的细胞，副作用较大。为了解决这一问题，人们尝试将纳米材料作为药物载体以增强其靶向性。但是，传统的载药系统往往存在药物负载率不高，药物控释效果不好等问题。

将二维材料作为载体搭载抗癌药物是近些年发展起来的新型抗癌技术。这一技术利用二维材料搭载阿霉素等药物，配合激光，磁场等物理方式，能够实现药物在肿瘤部位可控释放。相比于传统的药物载体，二维材料的比表面积较大，药物负载率较高，在药物载体方面有着很好的表现。而相比于石墨烯等平面结构的二维材料，黑磷这类层内褶皱的二维材料依靠其独特的晶体结构，在载药量上又更进一步。但是黑磷价格昂贵，同时非常容易氧化。因此寻找一种具有褶皱结构，价格便宜，性质稳定的二维材料药物载体十分有必要。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提供了一种基于硫化亚锡纳米片的递药系统，以硫化亚锡纳米片为载体负载抗癌药物，载体成本低易制备，且具有良好的光热效果，从而使得该递药系统兼具硫化亚锡纳米片的光热杀死肿瘤和化疗药物的化疗治疗肿瘤的功效，对于癌症治疗具有极高的临床价值。

具体地，第一方面，本发明提供了一种基于硫化亚锡纳米片的递药系统，包括硫化亚锡纳米片，包覆在所述硫化亚锡纳米片表面的叶酸修饰的聚乙二醇，以及负载在所述硫化亚锡纳米片上的抗癌药物。

硫化亚锡是一种层间通过范德华力结合的二维材料，制备硫化亚锡纳米片所需的原料无毒并且在地球上的含量十分丰富，且硫化亚锡纳米片药物负载率高，对光的吸收较好，毒性低，价格便宜，制备简单，化学稳定性高，是一种理想的抗癌药物载体。

本发明中，所述硫化亚锡纳米片的长宽尺寸为50nm-200nm，厚度为1nm-10nm。可选地，所述硫化亚锡纳米片的长宽尺寸为50nm-100nm，80nm-150nm。可选地，所述硫化亚锡纳米片的厚度为2nm-8nm，3nm-5nm。选择适合的尺寸能够保证递药系统在肿瘤部位具有较好的被动富集效果，避免尺寸过大导致递药系统无法进入肿瘤部位，而尺寸过小导致递药系统易从肿瘤部位泄露的问题。选择较薄的厚度可以增大硫化亚锡纳米片的比表面积，从而增强其光热效果和药物负载率。

本发明中，可选地，所述硫化亚锡纳米片与所述叶酸修饰的聚乙二醇的质量比为1:0.5-3。进一步地，两者的质量比可为1:1-2。所述叶酸修饰的聚乙二醇的重均分子量为2000-30000。聚乙二醇包覆可以提高硫化亚锡纳米片的生物相容性和稳定性，提高其在水中的分散性。所述叶酸修饰的聚乙二醇分子中，聚乙二醇分子链两端分别为叶酸和氨基，所述叶酸通过酰胺键与聚乙二醇结合在一起，所述叶酸修饰的聚乙二醇通过静电引力吸附在所述硫化亚锡纳米片表面。

本发明中，可选地，所述硫化亚锡纳米片与所述抗癌药物的质量比为1:1-2.5，进一步地质量比为1:1-2。

本发明中，可选地，所述抗癌药物包括阿霉素，也可以包括其他抗癌药物。

本发明第一方面提供的基于硫化亚锡纳米片的递药系统，其硫化亚锡纳米片载体成本低易制备，且具有良好的光热效果，从而使得该递药系统兼具硫化亚锡纳米片的光热杀死肿瘤和化疗药物的化疗治疗肿瘤的功效，对于癌症治疗具有极高的临床价值。

第二方面，本发明提供了一种基于硫化亚锡纳米片的递药系统的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硫化亚锡块体研磨20-60分钟后，分散于有机溶剂中，并于10-35℃水浴超声8-12小时，随后离心收集沉淀，烘干，得到硫化亚锡纳米片；

(2)将所述硫化亚锡纳米片分散于水中，得到硫化亚锡纳米片的水分散液，再向所述水分散液中加入叶酸修饰的聚乙二醇，搅拌10-16小时，离心收集沉淀，得到表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的硫化亚锡纳米片；

(3)将所述表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的硫化亚锡纳米片分散于水中，并加入抗癌药物，搅拌20-24小时后，离心收集沉淀，即得到基于硫化亚锡纳米片的递药系统，所述基于硫化亚锡纳米片的递药系统包括硫化亚锡纳米片，包覆在所述硫化亚锡纳米片表面的叶酸修饰的聚乙二醇，以及负载在所述硫化亚锡纳米片上的抗癌药物。

上述制备方法中，所述步骤(1)中，所述有机溶剂包括异丙醇、氮甲基吡咯烷酮中的一种或两种。研磨后的硫化亚锡在所述有机溶剂中的质量浓度为0.5-5mg/mL。

本发明制备方法中，所述步骤(1)中，为了进一步提高产率，在所述水浴超声之前，先将所述分散液采用探头超声4-8小时，所述探头超声的探头功率为150-600w，所述探头超声过程中的温度为5-20℃。由于探头超声对硫化亚锡材料的作用直接，为避免硫化亚锡材料降解，所述探头超声过程中保持温度为5-20℃，进一步地保持温度为10-15℃，当温度升高时，可使用冰袋进行降温。通过将探头超声与水浴超声结合使用，使得最终得到的硫化亚锡纳米片尺寸更小，更均一，获得所需尺寸的硫化亚锡纳米片的产率高。

本发明制备方法中，可选地，水浴超声的温度保持在15-25℃。水浴温度过高会导致硫化亚锡纳米片降解，本发明采用的温度范围在保证材料稳定的前提下易于实现，操作难度低。当水浴温度升高，可通过换水或其他降温措施以保证水浴温度在一定范围内。

上述制备方法中，所述步骤(1)中，所述离心收集沉淀的具体操作为：先以3000-6000转/分钟的转速离心0.5-1h，取上清液，然后将所述上清液以15000-20000转/分钟的转速离心0.5-1h，收集沉淀。第一步的低转速离心是为了分离去除尺寸较大的那部分硫化亚锡纳米片，第二步的高速离心分离即获得所需尺寸的硫化亚锡纳米片。

所述步骤(1)中，所述烘干操作可以是真空常温下进行。

本发明中，所述硫化亚锡纳米片的长宽尺寸为50nm-200nm，厚度为1nm-10nm。可选地，所述硫化亚锡纳米片的长宽尺寸为50nm-100nm，80nm-150nm。可选地，所述硫化亚锡纳米片的厚度为2nm-8nm，3nm-5nm。

上述制备方法中，所述步骤(2)中，可选地，所述搅拌的速度为600-1200转/分钟，进一步地可为800-1000转/分钟。

所述步骤(2)中，所述叶酸修饰的聚乙二醇可直接购买得到，也可采用如下方式制备：将羟基琥珀酰亚胺活化叶酸加入到双氨端聚乙二醇的二甲基亚砜溶液中，并加入适量催化剂(如三乙胺)，得到混合溶液，所述混合溶液在室温、避光条件下以300-600转/分钟的转速搅拌反应16-32小时，反应完成后过滤，得到叶酸修饰的聚乙二醇。

所述羟基琥珀酰亚胺活化叶酸可采用如下方式制备：将叶酸溶解于无水二甲基亚砜中，再加入羟基琥珀酰亚胺和N,N'-二环己基碳酰亚胺得到混合液，所述混合液在室温、避光和三乙胺催化条件下进行搅拌反应16-32小时，反应完成后过滤，得到所述羟基琥珀酰亚胺活化叶酸。

本发明制备方法步骤(2)中，所述硫化亚锡纳米片的水分散液的浓度为0.2-2mg/mL，进一步地可以是0.5-1.5mg/mL，0.8-1.0mg/mL。

本发明中，可选地，所述硫化亚锡纳米片与所述叶酸修饰的聚乙二醇的质量比为1:0.5-3。进一步地，两者的质量比可为1:1-2。所述叶酸修饰的聚乙二醇的重均分子量为2000-30000，具体还可以是5000-8000。

本发明制备方法中，所述步骤(2)和步骤(3)中，所述离心收集沉淀的具体操作为：以15000-20000转/分钟的转速离心0.5-1h后，收集沉淀。

所述步骤(3)中，可选地，所述搅拌的速度为600-1200转/分钟，进一步地可为800-1000转/分钟。

本发明中，可选地，所述硫化亚锡纳米片与所述抗癌药物的质量比为1:1-2.5，进一步地质量比为1:1-2。当然也可以过量加入，如硫化亚锡纳米片与抗癌药物的质量比为1:3-4。本发明中，可选地，所述抗癌药物包括阿霉素。

本发明第二方面提供的基于硫化亚锡纳米片的递药系统的制备方法，原料易得，制备过程简单，易于实现规模化生产。

本发明的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。

附图说明

图1为本发明实施例1制备得到的硫化亚锡纳米片的电镜图；

图2为本发明实施例1的表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的硫化亚锡纳米片的光热效果测量升温曲线图；

图3为本发明实施例1的基于硫化亚锡纳米片的递药系统的Zeta电位；

图4为本发明实施例的基于硫化亚锡纳米片的递药系统的药物负载率结果图；

图5为本发明实施例1的基于硫化亚锡纳米片的递药系统的体内实验结果图。

具体实施方式

以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。

实施例1

一种基于硫化亚锡纳米片的递药系统的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硫化亚锡块体研磨30分钟后，分散于异丙醇中，得到浓度为1mg/mL的分散液；将上述分散液采用探头超声5小时，所述探头超声的探头功率为360w，所述探头超声过程中保持温度为5-20℃，期间当温度升高时，使用冰袋进行降温；再将所述分散液于水浴超声10小时，得到经超声后的分散液，水浴超声的温度保持在15-25℃，当水浴温度升高，通过换水以保证水浴温度在15-25℃范围内；将所述经超声后的分散液离心后，以5000转/分钟的转速离心0.5h，取上清液，然后将所述上清液以17000转/分钟的转速离心0.5h，收集沉淀，烘干，得到硫化亚锡纳米片；

(2)将所述硫化亚锡纳米片分散于水中，得到浓度为0.5mg/mL的硫化亚锡纳米片的水分散液，再按照硫化亚锡纳米片与叶酸修饰的聚乙二醇(FA-PEG-NH₂)的质量比为1:2，向所述水分散液中加入叶酸修饰的聚乙二醇，以800转/分钟搅拌12小时后，再以17000转/分钟的转速离心0.5h，收集沉淀，得到表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的硫化亚锡纳米片；

(3)将所得表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的硫化亚锡纳米片分散于水中，并按照硫化亚锡纳米片与抗癌药物的质量比为1:2加入抗癌药物阿霉素，以800转/分钟搅拌24小时后，然后以17000转/分钟的转速离心0.5h，收集沉淀，即得到基于硫化亚锡纳米片的递药系统，所述基于硫化亚锡纳米片的递药系统包括硫化亚锡纳米片，包覆在所述硫化亚锡纳米片表面的叶酸修饰的聚乙二醇，以及负载在所述硫化亚锡纳米片上的抗癌药物。

图1为本发明实施例1制备得到的硫化亚锡纳米片的电镜图，从图中可以看出，所得硫化亚锡纳米片的长宽尺寸为50-200nm。

实施例2

一种基于硫化亚锡纳米片的递药系统的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硫化亚锡块体研磨40分钟后，分散于氮甲基吡咯烷酮中，得到浓度为1mg/mL的分散液；将上述分散液采用探头超声6小时，所述探头超声的探头功率为360w，所述探头超声过程中保持温度为10-15℃，期间当温度升高时，使用冰袋进行降温；再将所述分散液于水浴超声12小时，得到经超声后的分散液，水浴超声的温度保持在15-25℃，当水浴温度升高，通过换水以保证水浴温度在15-25℃范围内；将所述经超声后的分散液离心后，以4000转/分钟的转速离心1h，取上清液，然后将所述上清液以16000转/分钟的转速离心1h，收集沉淀，烘干，得到硫化亚锡纳米片；

(2)将所述硫化亚锡纳米片分散于水中，得到浓度为1.0mg/mL的硫化亚锡纳米片的水分散液，再按照硫化亚锡纳米片与叶酸修饰的聚乙二醇(FA-PEG-NH₂)的质量比为1:2.5，向所述水分散液中加入叶酸修饰的聚乙二醇，以800转/分钟搅拌16小时后，再以16000转/分钟的转速离心1h，收集沉淀，得到表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的硫化亚锡纳米片；

(3)将所得表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的硫化亚锡纳米片分散于水中，并按照硫化亚锡纳米片与抗癌药物的质量比为1:2.5加入抗癌药物阿霉素，以800转/分钟搅拌24小时后，然后以16000转/分钟的转速离心1h，收集沉淀，即得到基于硫化亚锡纳米片的递药系统，所述基于硫化亚锡纳米片的递药系统包括硫化亚锡纳米片，包覆在所述硫化亚锡纳米片表面的叶酸修饰的聚乙二醇，以及负载在所述硫化亚锡纳米片上的抗癌药物。

效果实施例

为对本发明实施例技术方案带来的有益效果进行有力支持，特提供以下测试：

(1)光热效应测量

将本发明实施例1制备得到的表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的硫化亚锡纳米片超声分散于水中，得到硫化亚锡纳米片浓度为0.1mg/mL的分散液，将所述分散液装入比色皿中，采用功率密度为1W/cm²，波长为808nm的激光垂直照射比色皿，并采用红外测温仪测量分散液温度，照射3分钟后关闭激光电源，降温4分钟，循环3次，得到如图2所示的升温-降温曲线。从图2的升温-降温曲线可以获知，本发明实施例制备得到的表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的硫化亚锡纳米片具有良好的光热效应。

(2)载药验证

将本发明实施例1制备得到的基于硫化亚锡纳米片的递药系统分散于水中，得到硫化亚锡纳米片浓度为0.1mg/mL的分散液，并测量获得该分散液的Zeta电位；并与单独的表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的硫化亚锡纳米片的Zeta电位和单独的阿霉素(DOX)的Zeta电位进行对比，以确定是否载药成功。具体如图3所示，从图3结果可以获知阿霉素负载成功。

将本发明实施例1制备得到的表面包覆有叶酸修饰的聚乙二醇的硫化亚锡纳米片超声分散于水中，得到硫化亚锡纳米片浓度为0.1mg/mL的分散液，分别按阿霉素与硫化亚锡纳米片的质量比为0.5:1、1:1、2:1、3:1、4:1向所述分散液中加入阿霉素，搅拌24h，阿霉素负载率结果如图4所示，当阿霉素与硫化亚锡纳米片的质量比为2:1时，负载率约为180％，当进一步提高阿霉素的加入量时，负载率提升较小，当阿霉素与硫化亚锡纳米片的质量比为4:1时，阿霉素的负载率为200％，因此将阿霉素与硫化亚锡纳米片的投料比控制在2-2.5:1较合适。

(3)体内实验

具体地，按如下方式进行五组实验：

第一组：将PBS(磷酸缓冲盐溶液)通过瘤内注射的方式打入小鼠体内，观察肿瘤生长情况；其肿瘤相对尺寸如图5所示。

第二组：单纯采用功率密度为1W/cm²，波长为808nm的激光对小鼠肿瘤部位进行照射，观察肿瘤生长情况；其肿瘤相对尺寸如图5所示。

第三组：将100μg/mL的硫化亚锡纳米片的PBS(磷酸缓冲盐溶液)分散液通过瘤内注射的方式打入小鼠体内，并采用功率密度为1W/cm²，波长为808nm的激光对小鼠肿瘤部位进行照射，观察肿瘤生长情况；其肿瘤相对尺寸如图5所示。

第四组：将本发明实施例1制备的基于硫化亚锡纳米片的递药系统的PBS分散液(其中硫化亚锡纳米片的浓度为100μg/mL)通过瘤内注射的方式打入小鼠体内，观察肿瘤生长情况；其肿瘤相对尺寸如图5所示。

第五组：将本发明实施例1制备的基于硫化亚锡纳米片的递药系统的PBS分散液(其中硫化亚锡纳米片的浓度为100μg/mL)通过瘤内注射的方式打入小鼠体内，并采用功率密度为1W/cm²，波长为808nm的激光对小鼠肿瘤部位进行照射，观察肿瘤生长情况；其肿瘤相对尺寸如图5所示。

从图5的结果可以获知，小鼠经过本发明实施例的基于硫化亚锡纳米片的递药系统的治疗之后，肿瘤大小得到了很明显的控制，这是由于本发明实施例的基于硫化亚锡纳米片的递药系统，其硫化亚锡纳米片载体具有良好的光热效果，载药量高，从而使得该递药系统兼具硫化亚锡纳米片的光热杀死肿瘤和化疗药物的化疗治疗肿瘤的功效。

需要说明的是，根据上述说明书的揭示和阐述，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些等同修改和变更也应当在本发明的权利要求的保护范围之内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。