一种磁热触发自由基生成纳米材料的制备方法和应用与流程

本发明属于纳米材料和纳米医学技术领域，具体涉及一种磁热触发自由基生成纳米材料的制备方法和应用。

背景技术：

光动力治疗（photodynamictherapy,pdt）因其无创、高效、高精确性在癌症治疗领域受到了广泛关注。光动力疗法利用特定波长的激光照射光敏剂而使其受到激发，而激发态的光敏剂又把能量传递给肿瘤组织周围的氧气，生成活性很强的自由基如单态氧等，单态氧和相邻的生物大分子发生氧化反应，产生细胞毒性作用，进而导致肿瘤细胞受损乃至死亡。然而，传统的光动力疗法仍然存在亟待改进的地方。活性氧自由基的产生通常需要氧气的参与，但是大部分晚期肿瘤存在缺氧区域，进而对光动力等治疗方法产生耐受，导致治疗不彻底及肿瘤的复发。同时，由于激光组织穿透性差的缺点，也导致了光动力疗法在深部肿瘤治疗方面受到极大的限制。因此，开发出新的治疗策略以克服光动力氧气依赖性及组织穿透性差的缺点具有重要的临床价值。

针对光动力疗法对氧气极大依赖和低组织穿透度的局限性，本发明提出一种磁热触发非氧依赖性烷基自由基生成的策略用以肿瘤治疗。本发明将偶氮引发剂如偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐（2,2'-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane]dihydrochloride,aiph）和偶氮二异丁脒二盐酸盐（2,2'-azobis(2-amidinopropane)dihydrochloride,aaph）通过相变材料封装到介孔氧化铁纳米颗粒中。偶氮引发剂aiph和aaph为热敏物质，在合适的温度下可在乏氧条件下分解生成具有较强活性的烷基自由基，其可破坏多种细胞成分，引发细胞凋亡，达到有效杀死癌细胞、治疗肿瘤的目的。而介孔四氧化三铁纳米颗粒在交变磁场的作用下可以升温，诱发偶氮化合物aiph或aaph热解释放烷基自由基，实现偶氮化合物的可控性磁场触发分解。本发明提出的磁热触发烷基自由基生成的策略具有非氧气依赖性且无组织穿透深度限制的优点。同时由于四氧化三铁纳米颗粒具有缩短t2弛豫时间的性能，因此本发明所提供的磁热触发自由基生成纳米材料还具有t2加权磁共振造影增强性能。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种磁热触发自由基生成纳米材料的制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种磁热触发自由基生成纳米材料的制备方法，其是将水溶性介孔四氧化三铁纳米颗粒、偶氮引发剂和相变试剂分散至甲醇中，将混合液经搅拌或者超声处理1~10h后，离心收集所得沉淀物，即为所述磁热触发自由基生成纳米材料。

其中，按重量份计，水溶性介孔四氧化三铁纳米颗粒的用量为0.001～1份，偶氮引发剂的用量为0.01～2份，相变试剂的用量为0.01～5份。所述水溶性介孔四氧化三铁纳米颗粒的孔径为6-20nm。所述偶氮引发剂为偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐（2,2'-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane]dihydrochloride）或偶氮二异丁脒盐酸盐（2,2'-azobis(2-amidinopropane)dihydrochloride）。所述相变试剂为月桂酸或十四醇。

本发明所制备的磁热触发自由基生成纳米材料在磁热温度为38～50℃的条件下能释放自由基，因此可用于制备肿瘤治疗药物。

本发明的显著优点在于：

（1）本发明提供的磁热触发自由基生成纳米材料在磁热作用下可产生烷基自由基，克服了传统光动力疗法会受到肿瘤乏氧微环境限制导致治疗效果差的缺点，并具有组织穿透深度高的优点，可用于肿瘤的治疗。

（2）本发明所提供的磁热触发自由基生成纳米材料具有t2加权磁共振造影增强性能，还可用于肿瘤的诊断。

（3）本发明制备方法工艺简单，成本低廉，不需要复杂设备，且绿色环保。

附图说明

图1为实施例中所用介孔四氧化三铁的孔径分布图。

图2为实施例1所制备的磁热触发自由基生成纳米材料的扫描电镜图（a）和透射电镜图（b）。

图3为实施例1所制备的磁热触发自由基生成纳米材料的紫外光谱图。

图4为制备的不同fe含量的磁热触发自由基生成纳米材料的t2加权磁共振成像图。

图5为制备的磁热触发自由基生成纳米材料与abts在交变磁场下处理不同时间的紫外光谱图。

图6为制备的磁热触发自由基生成纳米材料与hepg-2细胞共孵育并进行钙黄绿素和碘化丙啶双染后的荧光共聚焦相片。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

将1.08g六水合氯化铁加入到80ml含0.72g尿素和2.06g柠檬酸钠的水溶液中，搅拌30min使块状氯化铁分散均匀，然后缓慢加入0.5g聚丙烯酰胺，持续搅拌30min-1h使聚丙烯酰胺完全溶解；搅拌结束后，将其转移至高压反应釜中，在200℃下反应12h；反应结束后离心收集沉淀，得到介孔四氧化三铁纳米颗粒，其孔径分布如图1。

实施例1

取100mg水溶性介孔四氧化三铁纳米颗粒分散于5ml甲醇中，然后加入1g的aiph和0.5g月桂酸，剧烈搅拌5h后离心收集沉淀，重新分散于水溶液中。

图2为本实施例所制备的磁热触发自由基生成纳米材料的扫描电镜图（a）和透射电镜图（b）。

图3为本实施例所制备的磁热触发自由基生成纳米材料的紫外光谱图。图中显示aiph已经成功装载到介孔四氧化三铁纳米颗粒上，在此合成条件下aiph的装载率为11.6%。

图4为按实施例1方法制备的不同fe含量的磁热触发自由基生成纳米材料的t2加权磁共振成像图。图中显示出较好的造影增强性能。

将所制备的磁热触发自由基生成纳米材料（1mg/ml）与abts（1mg/ml）的混合溶液（0.4ml）在交变磁场（电流25a，功率3.3kw，线圈直径10cm，匝数3）下处理不同时间（3min、7min、10min），测定其紫外-可见光吸收光谱，结果如图5。图中显示734nm处吸收峰随作用时间增加而逐渐升高，表明所合成纳米材料在磁场中可以产生自由基，使得abts转化为abts⁺∙自由基。

将所制备的磁热触发自由基生成纳米材料（0.5mg/ml）与hepg2细胞（细胞数10⁵~2×10⁵）共孵育6h后，经钙黄绿素（2μm）和碘化丙啶（8μm）双染30min后使用荧光共聚焦显微镜（激发光波长分别488nm和530nm）观察，结果如图6。左图为无交变磁场作用直接进行双染得到的图片，其呈现出绿色荧光，表明无细胞死亡；右图为在交变磁场（电流25a，功率3.3kw，线圈直径10cm，匝数3）作用10min后再进行双染的图片，其呈现出大量红色荧光，表明磁热触发产生的自由基可致使肿瘤细胞大量死亡。

实施例2

取1mg水溶性介孔四氧化三铁纳米颗粒分散于0.5ml甲醇中，加入0.01g的aaph和0.01g月桂酸，室温下超声1h后离心收集沉淀，重新分散于水溶液中。

实施例3

取1g水溶性介孔四氧化三铁纳米颗粒分散于50ml甲醇中，然后加入2g的aiph和5g十四醇搅拌10h，然后离心收集沉淀，重新分散于水溶液中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。