一种核壳结构的多功能纳米药物载体的制备方法与流程

本发明属于化学新材料制备技术领域，涉及一种多功能纳米药物载体的制备方法，特别是一种基于二维聚膦腈纳米片和稀土掺杂上转换纳米粒子的核壳结构式纳米药物载体及其制备工艺。

背景技术：

随着纳米技术的不断发展和普及应用，纳米材料在医学和药物技术中也得到广泛的开发应用。在现有技术中，纳米药物的发展为人类重大疾病(如癌症)提供了重要治疗手段。通过将纳米药物装填至纳米药物载体，可有效提高药物稳定性，改善药物在体内的代谢动力学过程，增强给药靶向性，降低药物渗漏等对正常组织的毒性。目前，主要采用的纳米药物载体有聚合物胶束、脂质体、树枝状大分子、介孔纳米二氧化硅等，而纳米药物载体的发展已经开始向功能化、智能化方向发展，一方面，赋予药物载体刺激响应特性(对光、热、磁等敏感)，达到控制释放的目的；另一方面，将荧光、磁共振成像等功能集成到药物载体上，达到诊疗于一体的目的。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号cn106806905a，公开日2017-06-09，公开了一种集荧光成像与载药一体化的稀土上转换纳米药物载体，该纳米药物载体包括具有荧光成像功能的稀土上转换纳米粒子和负载在上转换纳米粒子表面的抗肿瘤药物以及包覆在纳米粒子表面的两亲性聚合物分子二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇(dspe-peg)，该纳米药物载体尺寸均一、形貌规则,具有良好的水溶性和生物相容性,表面结构有利于通过epr效应使其富集于肿瘤组织,实现药物被动靶向。中国专利文献号cn106589270a，公开日2017-04-26，公开了一种具有荧光标记和温度响应性的星型聚合物基药物载体，该载体利用星型引发剂以环酯类单体为原料进行开环聚合制备星型聚酯类高分子材料,再与二溴异丁酰溴反应制备星型大分子引发剂，通过原子转移自由基聚合,在大分子引发剂上引入具有温度响应性的亲水性单体,制备两亲性的温度响应性嵌段共聚物,再利用原子转移自由基聚合引入甲基丙烯酸羟乙酯单体来提供羟基，然后利用羟基与荧光小分子的化学反应,制备具有荧光标记和温度响应性的星型聚合物基药物载体材料。然而，目前所公开的药物载体在药物负载量和控制释放等方面仍存在不足，难以适应市场需求和疗效要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提出一种具有核壳结构的集荧光成像功能和载药功能于一体的，基于二维聚膦腈纳米片和稀土掺杂上转换纳米粒子的多功能纳米药物载体及其制备工艺。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：先将六氯环三磷腈和三聚氰胺按比例加入到溶剂中，再向混合溶剂中加入稀土掺杂上转换纳米粒子的分散液和缚酸剂，然后超声分散均匀；再通过溶剂热法或超声法反应得初始产物；对初始产物分别进行离心、热乙醇洗、水洗和干燥后得具有核壳结构的多功能纳米药物载体；该多功能纳米药物载体以稀土掺杂上转换纳米粒子为核，以二维聚膦腈纳米片为壳，二维聚膦腈纳米片具有高比例表面积结构，能为药物负载提供空间；二维聚膦腈化学结构中的氮磷六元环具有孤电子对，能通过静电作用吸附缺电子药物分子，且静电作用具有高ph敏感性，纳米药物载体能在弱酸性条件下释放所吸附药物分子，实现ph控制释放；上转换纳米粒子具有近红外激发、荧光穿透深和信噪比高的特点，将二维聚膦腈纳米片和上转换纳米粒子核壳结构有机结合，制备成能实现高负载量、ph敏感、生物友好于一体的多功能纳米药物载体。

本发明涉及的稀土掺杂上转换纳米粒子的化学组成为yb和ln共掺杂的nayf4纳米晶或nagdf4纳米晶，其中，ln为er,ho和tm的一种或多种，优选结晶度高的六方相纳米晶，尺寸为15～50nm；上转换纳米粒子在溶剂中的浓度为0.1～10mg/ml。

本发明涉及的溶剂为丙酮、四氢呋喃、乙腈、n,n-二甲基甲酰胺中的一种，或两种或三种的混合物。

本发明涉及的六氯环三磷腈在溶剂中的浓度为0.1～10mg/ml；六氯环三磷腈和三聚氰胺的摩尔比为1:1.5～1:3.5。

本发明涉及的缚酸剂为三乙胺、吡啶或c1～c3的烷氧基吡啶，其用量与六氯环三磷腈的摩尔比为1:0.15～1:0.01。

本发明涉及的溶剂热法是将反应溶液加入到聚四氟乙烯内衬的消解罐中，通氮气除氧后将消解罐密封，于100-280℃的温度下处理0.5-24小时。

本发明涉及的超声法是在惰性气体保护环境下，超声水浴条件下对反应液超声处理，其超声处理条件为：温度为10℃至反应液回流温度，超声功率为15～300瓦，处理时间为24～240小时。

本发明涉及的二维聚膦腈纳米片为六氯环三磷腈与三聚氰胺共聚合成，其分子结构式为：

该分子结构可见附图2所示。

本发明所制得的纳米药物载体与现有技术相比，其药物载体以二维聚膦腈聚膦腈纳米层负载药物，实现高药物负载量和ph控制释放，能有效结合上转换纳米粒子的近红外荧光检测功能，在实现高信噪比和高检测深度的同时能有效避免紫外线对生物体的伤害；其制备工艺简单，药效性能好，可控性强，应用环境友好。

附图说明：

图1为本发明涉及的稀土掺杂上转换纳米粒子-二维聚膦腈纳米药物载体的结构原理示意图，其中包括二维聚膦腈纳米片层1和上转换纳米粒子2。

图2为本发明涉及的二维聚膦腈纳米片层的化学分子结构原理示意图。

图3为本发明涉及的二维聚膦腈纳米片层的透射电镜照片示意图。

图4为本发明涉及的稀土掺杂上转换纳米粒子的透射电镜照片示意图。

图5为本发明涉及的稀土掺杂上转换纳米粒子-二维聚膦腈纳米药物载体的透射电镜照片示意图。

图6为本发明实施例4中的不同ph条件下药物释放曲线。

具体实施方式：

下面结合附图并通过实施例对本发明作详细说明，以便给出详细的实施方式和具体的操作过程。

实施例1：

本实施例涉及一种核壳结构的多功能纳米药物载体的具体制备工艺：

(1)先向100ml的三口烧瓶中移入nayf4:yb³⁺,er³⁺纳米粒子/己烷溶液1毫升，其浓度为30mg/ml，含ucnps30mg；再向三口烧瓶中加入30ml四氢呋喃，然后将3.48mg六氯环三磷腈、2.5mg三聚氰胺和1ml三乙胺再分别加入到三口烧瓶的溶液中的混合溶液；

(2)再将步骤(1)的三口烧瓶中的混合溶液转移到容量为50ml的聚四氟乙烯内衬的消解罐中，通氮气将消解罐内的氧气置换出；然后将消解罐密封，放入160℃的烘箱中加热处理3h，然后停止加热，自然冷却至室温得反应液；

(3)待消解罐自然冷却至室温后，再通过离心设备将消解罐中的反应液离心，取其中的固体产物，用甲醇反复洗固体产物3次，再水洗一次；最后将固体产物冻干即得具有多功能的核壳结构式纳米药物载体。

实施例2：

本实施例涉及另一种制备具有核壳结构式纳米药物载体的工艺：

(1)先向100ml三口烧瓶中移入nayf4:yb³⁺,er³⁺纳米粒子/己烷溶液1毫升，其浓度为30mg/ml，含ucnps30mg；再向三口烧瓶中加入20ml四氢呋喃，充分混合均匀得上转换纳米粒子四氢呋喃溶液；然后将3.48mg六氯环三磷腈、2.5mg三聚氰胺和1ml三乙胺分别加入到10mln,n-二甲基甲酰胺中得混合溶液，再将混合溶液加入到上述上转换纳米粒子的四氢呋喃溶液中得反应液；

(2)再将步骤(2)的反应液置于消解罐中超声环境下反应72h，反应过程n2保护，超声功率为50w，反应温度为50℃，得反应物；

(3)然后通过离心设备将消解罐中的反应物离心后，取其中的固体产物，并用甲醇反复洗固体产物3次，再水洗一次；最后将固体产物冻干得具有多功能的核壳结构式纳米药物载体。

实施例3：

本实施例涉及第三种制备具有多功能的核壳结构式纳米药物载体的方法：

(1)先向100ml三口烧瓶中移入nagdf4:yb³⁺,ho³⁺纳米粒子/己烷溶液1ml(浓度为30mg/ml，含ucnps30mg)，再向三口烧瓶中加入30ml丙酮，然后将5.0mg六氯环三磷腈、2.5mg三聚氰胺和1ml三乙胺加入到三口烧瓶溶液中得反应液；

(2)再将步骤(1)的反应液转移到容量为50ml的聚四氟乙烯内衬的消解罐中，通氮气将消解罐内的氧气置换出；然后将消解罐密封，放入140℃的烘箱中处理8h，然后关闭加热，待消解罐自然冷却至室温得反应物；

(3)待消解罐自然冷却至室温后，通过离心设备将消解罐中的反应物进行离心，取其中固体产物，并以甲醇反复洗固体产物3次，再水洗一次；最后将固体产物冻干得具有多功能的核壳结构式纳米药物载体。

实施例4：

本实施例涉及实施例2所制备药物载体对抗癌药物的负载性能，取10mg实施例2中所制备的纳米药物载体，在超声振荡条件下分散于5ml0.5mg/ml的盐酸阿霉素溶液中，再将此混合溶液(包括图示)在室温下搅拌24小时，通过离心、去离子水洗、冻干，得负载盐酸阿霉素的纳米药物；通过对离心上清液和洗涤液进行紫外光谱分析(特征峰为490nm)和计算可得药物载体的载药量达143mg/g，远高于现有技术文献公开的其他微纳米材料的14-24mg/g的负载量(y.dong,s.s.feng,poly(d,l-lactide-co-glycolide)/montmorillonite

nanoparticlesfororaldeliveryofanticancerdrugs,biomaterials,2005,26(30):6068-6076.)；本发明具有明显的进步意义。

实施例5：

本实施例涉及实施例4所制备抗癌药物的体外ph控制释放性能，取10mg实施例4中所制备载有盐酸多巴胺的纳米药物，并均匀分散于20mlph分别为5.59和6.81的磷酸缓冲盐溶液中，并于37℃恒温水浴中振荡，进行药物释放；在固定的时间间隔取2ml试样，通过微孔滤膜过滤，测量滤液的紫外吸收光谱，并将特征峰(490nm)处的吸光度代入吸光度-浓度标准曲线，得滤液中盐酸阿霉素的浓度值，并计算药物释放量，盐酸阿霉素在不同ph条件下的释放性能如附图6所示。