一种能近红外光激发和自供氧的纳米光动力试剂及其制备和应用的制作方法

本发明属于纳米试剂领域，特别是一种能近红外光激发和自供氧的纳米光动力试剂及其制备和应用。

背景技术：

半个世纪以前，癌症对中国人来说还是一个陌生的词汇。但短短五十年，癌症已成为和人们关系最为密切的疾病之一，发病率和死亡率都位居“前三甲”。由国家癌症中心主任赫捷院士牵头完成的《2015年中国癌症统计》预计，中国2015年新增429.2万癌症病例，癌症死亡病例或超过281.4万。

所以对癌症的预防和治疗就成为了一项艰难但重要的事。传统的治疗方法有手术、放射、化学药物等但是这些方法会对患者身体的创伤较大。于是基于此目前的癌症治疗向着副作用小，靶向性好，治疗效率高的方向发展。而在结合癌细胞的内环境的生理环境下，二氧化锰被发现具有一些独特的优良性质。纳米二氧化锰纳米材料具有一些宏观物体所不具备的特殊的性能。比如高的比表面积、小尺寸效应，界面效应等。通过业界人士的探索和研究，得知肿瘤处的细胞增值过快，使得其细胞中呈现出弱酸和富集的双氧水的微环境状态。而且其血管壁的组织处生长的不完整，细胞壁中细胞与细胞之间的间隙也相对较大。

光热材料主要包括无机材料和有机材料。无机材料主要集中在以金、银、钯为基础的新型金属纳米颗粒等半导体纳米材料上，这些无机材料作为光热治疗材料时存在着不可忽略的问题，如金属纳米粒子的生物代谢差、长期毒性。有机光热试剂则具有良好的生物稳定性、较高的光热转换效率，所以有机光热试剂的应用在近年来备受关注。

技术实现要素：

本专利发明了一种能近红外光激发和自供氧的纳米光动力试剂，既要改善光敏剂的递送问题，还要解决光的穿透深度问题和肿瘤组织处乏氧的问题，具体技术方案如下。

一种能近红外光激发和自供氧的纳米光动力试剂，由海胆状的二氧化锰纳米材料，以及近红外染料和牛血清蛋白组成。

优选地，所述近红外染料和牛血清蛋白通过静电作用和装载作用修饰在海胆状的二氧化锰纳米材料。

更优选地，所述二氧化锰纳米材料的粒径为100～180nm。

进一步优选地，所述近红外染料为近红外光敏剂ir780。

我们采用近红外的具有光动力效果和光热效果的光敏剂ir780作为光热和光动力治疗试剂，采用小尺寸的海胆状的二氧化锰纳米材料作为纳米平台，同时采用牛血清蛋白包覆。所述复合纳米材料改善了光敏剂的递送问题，光的穿透深度问题以及肿瘤组织处乏氧的问题。因此，所述复合纳米材料将有利于癌细胞以及肿瘤的光动力治疗和光热治疗。

本发明还提供了上述能近红外光激发和自供氧的纳米光动力试剂的制备方法，包括以下步骤：

s1、室温下将油酸缓慢滴加到高锰酸钾水溶液中，搅拌使混合物形成稳定乳液，继续反应12～24h；然后离心分离，用水和乙醇超声分散去除杂质，备用；

s2、称取步骤s1所得产物分散在超纯水中，得浓度为1～5mg/ml的纳米二氧化锰溶液；然后将1～5mg的近红外光敏剂ir780溶解在无水乙醇中，按照体积比3:2加入到纳米二氧化锰溶液中，间隔超声5～10min，3～6次，并搅拌8～12h，离心分离；再加入水和乙醇超声分散去除杂质，备用；

s3、称取牛血清蛋白并加入到步骤s2所得产物中，搅拌3～6h，离心分离和超声洗涤得到最终产物。

优选地，上述制备方法的步骤s1中，所述油酸与高锰酸钾溶液的体积比为1:50，且高锰酸钾溶液的浓度为2mg/ml。

优选地，上述制备方法的步骤s1中，使混合物形成稳定乳液的搅拌速度为600r/min。

优选地，其特征在于，步骤s2中所用，纳米二氧化锰溶液的浓度为1mg/ml。

优选地，步骤s1和步骤s2的采用超声分散去除杂质时，所用的水和乙醇的体积比为3:2。

优选地，步骤s3中，称取的牛血清蛋白用量与步骤s2所得产物的用量关系为：每8～10mg牛血清蛋白加入1ml步骤s2所得产物，且步骤s2所得产物的浓度为1mg/ml。

本发明提供的能近红外光激发和自供氧的纳米光动力试剂，主要用于癌细胞和肿瘤的诊疗中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明所述的复合纳米材料水合粒径小、比表面积高、生物相容性好，一方面作为一个良好的肿瘤微环境响应材料，能够改善肿瘤的乏氧情况，增强光动力治疗；另一方面改善了光敏剂的生物相容性以及递送效率，同时所述复合纳米材料改善了光动力治疗中光的穿透深度问题；

2、所述纳米材料既具有提高光动力治疗的效果又具有光热治疗的效果，可应用于癌细胞和肿瘤的诊疗中，具有较好的体内生物医学应用前景；

3、所述复合纳米材料制备方法简单、原料丰富、适用范围广、可用于工业化生产。

附图说明

图1为实施例1制备的纳米光动力试剂的纳米粒子的扫描电子显微镜图；

图2为实施例1制备的纳米光动力试剂的纳米粒子的透射电子显微镜图；

图3为实施例1制备的纳米光动力试剂的纳米粒子的水合粒径图；

图4为实施例1制备的纳米光动力试剂的纳米粒子的紫外可见吸收光谱图；

图5为实施例1制备的纳米光动力试剂的纳米粒子在模拟正常组织微环境的稳定性研究的紫外吸收光谱结果；

图6为实施例1制备的纳米光动力试剂的纳米粒子在模拟肿瘤组织微环境的稳定性研究的紫外吸收光谱结果；

图7为实施例1制备的纳米光动力试剂的纳米粒子在模拟正常组织微环境的稳定性研究的透射电镜结果；

图8为实施例1制备的纳米光动力试剂的纳米粒子在模拟肿瘤组织微环境的稳定性研究的透射电镜结果；

图9为实施例1制备的纳米光动力试剂的纳米粒子在不同条件下的单线态氧产生结果；

图10为实施例1制备的纳米光动力试剂的纳米粒子对不同浓度的材料经激光照射后温度变化结果。

具体实施方式

以下将结合附图对本专利中实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本专利所保护的范围。

实施例1

本实施例提供的能近红外光激发和自供氧的纳米光动力试剂，其制备方法如下：

s1、室温下将1ml油酸缓慢滴加到50ml浓度为2mg/ml高锰酸钾水溶液中，在600r/min的搅拌速度下使混合物形成稳定乳液，继续反应24h；然后离心分离，用水和乙醇超声分散去除杂质，备用；

s2、称取1mg步骤s1所得产物分散在超纯水中，得浓度为1mg/ml的纳米二氧化锰溶液；然后将1mg的近红外光敏剂ir780溶解在无水乙醇中，按照体积比3:2加入到纳米二氧化锰溶液中，间隔超声10min，6次，并搅拌8h，离心分离；再加入水和乙醇超声分散去除杂质，备用；

s3、称取8mg牛血清蛋白并加入到1ml浓度为1mg/ml的步骤s2所得产物中，搅拌6h，离心分离和超声洗涤得到最终产物。

上述采用内超声分散去除杂质时，所用水和乙醇的体积比为3:2。

应用例1

为了更好地理解实施例1获得的纳米光动力试剂样品的性能，通过以下测试进行表征。

1、对实施例1制备的纳米光动力试剂的纳米粒子的形貌形貌二和粒径分布进行测试

图1为本发明提供的纳米光动力试剂的纳米粒子的扫描电子显微镜图。

具体测试步骤是：取20l浓度为0.1mg/ml的样品溶液滴在硅片上，待样品干燥后进行形貌测试，复合纳米粒子的粒径为150～180nm。从图1可以看出，本发明提供的纳米粒子的粒径均一，分散性良好；

图2为本发明提供的纳米光动力试剂的纳米粒子的投射电子显微镜图。

具体测试步骤是：取20l浓度为0.1mg/ml的样品溶液滴在铜网上，待样品干燥后进行形貌测试，复合纳米粒子的粒径为150～180nm。从图2可以看出，本发明提供的纳米粒子的粒径均一，与扫描电子显微镜图示结果一致。

图3为本发明提供的纳米光动力试剂的纳米粒子的水合粒径图。

2、对实施例1制备的纳米光动力试剂的纳米粒子进行吸收光谱测试

图4为本发明提供的纳米光动力试剂的纳米粒子的紫外可见吸收光谱图。

具体测试步骤是：分别取2ml样品水溶液和近红外光敏剂ir780材料的无水乙醇溶液于比色皿中，测得两种材料的紫外可见吸收光谱。由图4可知，本发明提供的纳米粒子的的吸收峰与近红外光敏剂ir780材料的吸收峰一致，并且发生了红移，说明纳米粒子成功吸附了光敏剂ir780。

3、实施例1制备的纳米光动力试剂的纳米粒子的降解光谱测试

图5、图6为本发明提供的是纳米光动力试剂的纳米粒子载不同条件下的紫外可见吸收光谱图。

具体实验步骤是：首先分别模拟正常组织和肿瘤组织处的微环境，正常组织处的微环境为双氧水浓度为0.25×10^-6m，ph值为7.4；肿瘤组织处的微环境为双氧水浓度为100×10^-6m，ph值为5.7，然后配置复合纳米粒子的水溶液(20ug/ml)，间隔一定时间测紫外吸收光谱，其中正常组织模拟标记为图5，肿瘤组织模拟标记为图6。由图5、图6可以发现，正常组织模拟环境下纳米粒子吸收值无明显变化表明未降解，而肿瘤组织模拟环境下纳米粒子吸收值逐渐降低表明几乎完全被降解。

4、复合纳米粒子的降解透射电镜测试

图7、图8为本发明提供的是纳米光动力试剂的纳米粒子在不同条件下的透射电镜扫描图。

具体实验步骤是：首先分别模拟正常组织和肿瘤组织处的微环境，正常组织处的微环境为双氧水浓度为0.25×10^-6m，ph值为7.4；肿瘤组织处的微环境为双氧水浓度为100×10^-6m，ph值为5.7，然后配置复合纳米粒子的水溶液(20ug/ml)，间隔一定时间透射电镜扫描图，其中正常组织模拟标记为图7，肿瘤组织模拟标记为图8。由图7、图8可以发现，正常组织模拟环境下复合纳米粒子无明显变化，而肿瘤组织模拟环境下复合纳米粒子几乎全被降解。

5、纳米光动力试剂的纳米粒子的单线态氧测试

图9为本发明提供的是纳米光动力试剂的纳米粒子的不同条件的单线态氧产生图。

具体实验步骤是：首先配置不同条件的溶液，然后配置复合纳米粒子的水溶液(20ug/ml)，使用波长为785nm的激光器，功率为20mw/cm²，每次照射60s，照射6次，依dpbf作为单线态氧指示剂，可以发现随着双氧水浓度的增加，和光照时间的增加单线态氧的产量逐渐提高。

6、复合纳米粒子的光热测试

所述复合纳米粒子材料配制成不同浓度的溶液(分别为6.25、12.5、25、50、100ug/ml)，在785nm的激光器下用1w/cm²的功率光照6min，所得到的不同浓度的材料的温度随时间的变化曲线如图10所示，从图10可知，本发明所制备的复合纳米粒子具有明显的光热功能。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。但是以上所述仅为本发明的具体实施例，本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式均应涵盖在本发明的专利范围之中。