钽纳米复合物及包含该钽纳米复合物的淋巴示踪剂、放疗增敏剂

1.本发明涉及钽纳米材料，尤其涉及一种能够提高放射治疗效果的钽纳米复合物。


背景技术：

2.恶性肿瘤是在全世界范围内威胁人生命健康的疾病，淋巴循环是肿瘤转移的一个主要途径，前哨淋巴结是最早接受肿瘤区域淋巴循环并最先发生肿瘤转移的第一站淋巴结。如果前哨淋巴结无肿瘤转移，该区域其他淋巴结有很小几率发生肿瘤转移。然而肿瘤区域淋巴结通常隐匿在结缔组织中，难以直接观测，因此需要对淋巴结进行染色示踪以辨认癌转移的淋巴结并将其彻底清除。
3.另外，放疗也是抑制肿瘤生长的治疗方式之一，由于低剂量x射线无法有效抑制肿瘤，高剂量x射线会加大对正常组织的损伤，由此限制了放疗的效果。
4.因此，在本领域期望得到一种生物相容性好，能够起到淋巴示踪和/或放疗增敏作用的材料。


技术实现要素：

5.鉴于上述的分析，本发明一实施方式旨在提供一种钽纳米复合物，用以解决提高放射治疗效果的问题。
6.一方面，本发明一实施方式提供了一种钽纳米复合物，包括钽纳米颗粒和作用于所述钽纳米颗粒的生物表面活性剂。
7.根据本发明一实施方式，所述生物表面活性剂包括聚合物表面活性剂。
8.根据本发明一实施方式，所述聚合物表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮、吐温20、聚乳酸、壳聚糖中的一种或多种。
9.根据本发明一实施方式，所述钽纳米颗粒的粒径为70～200nm。
10.根据本发明一实施方式，所述钽纳米复合物的制备方法包括如下步骤：
11.提供一混合物，所述混合物包含所述钽纳米颗粒、所述生物表面活性剂和水；以及
12.将所述混合物进行球磨处理。
13.根据本发明一实施方式，所述生物表面活性剂在所述水中的浓度为0.2～1g/ml；和/或，
14.所述生物表面活性剂和水的质量之和与所述钽纳米颗粒的质量比为1:1～5:1。
15.根据本发明一实施方式，所述球磨处理的转速为100～300rpm，时间为1～3h。
16.根据本发明一实施方式，所述制备方法还包括将所述球磨处理后的混合物进行离心处理。
17.另一方面，本发明一实施方式提供了一种淋巴示踪剂，包括上述任一项的钽纳米复合物。
18.本发明一实施方式还提供了一种放疗增敏剂，包括上述任一项的钽纳米复合物。
19.本发明一实施方式进一步提供了上述任一项的钽纳米复合物作为淋巴示踪剂和/或放疗增敏剂的应用。
20.与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
21.1、本发明一实施方式的钽纳米复合物，具有良好的生物安全性，作为放疗增敏剂，能够提高放射治疗效果。
22.2、本发明一实施方式的钽纳米复合物，能够对淋巴结进行染色，从而进行淋巴结的示踪，以便于淋巴结的清除。
23.本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
24.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制。其中：
25.图1实施例1的钽纳米复合物分散液的实物照片；
26.图2为实施例1的钽纳米复合物的透射电镜图；
27.图3为实施例1的钽纳米复合物的x射线衍射谱图；
28.图4为实施例1的罗丹明b的降解率图；
29.图5a为实施例1的对照1组的细胞克隆照片；
30.图5b为实施例1的实施例1
‑
1组的细胞克隆照片；
31.图5c为实施例1的对照2组的细胞克隆照片；
32.图5d为实施例1的实施例1
‑
2组的细胞克隆照片；
33.图6a为实施例1的注射钽纳米复合物分散液前的小鼠双脚脚垫的淋巴结照片；
34.图6b为实施例1的注射钽纳米复合物分散液后的小鼠双脚脚垫的淋巴结照片。
具体实施方式
35.下面对本发明的优选实施方式进行具体描述，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施方式一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
36.本发明一实施方式提供了一种钽纳米复合物或钽纳米材料，包括钽纳米颗粒和作用于钽纳米颗粒的生物表面活性剂。
37.本发明一实施方式的钽纳米复合物中，一方面，钽具有良好的生物相容性和较高的高能射线能量沉积能力，用于放疗增敏剂，可提高生物安全性和放射治疗效果；具体而言，在放射治疗中加入钽纳米复合物后，使用相同剂量的x射线会造成更强的细胞损伤，体现出增强效果；
38.另一方面，通过采用生物表面活性剂对钽纳米颗粒进行修饰，使其包覆于钽纳米颗粒的表面，提高了钽纳米复合物整体在水中的分散性，利于其作为放疗增敏剂的使用。
39.于一实施方式中，钽纳米颗粒的粒径可以为70～200nm，例如70nm、80nm、90nm、100nm、150nm、180nm、200nm等。
40.于一实施方式中，使用的生物表面活性剂可以是一种可降解的聚合物，具有无毒、
可生物降解、生态安全以及高表面活性等优点。生物表面活性剂包括许多不同的种类，具体而言，可包括糖脂、脂肽和脂蛋白、脂肪酸和磷脂、中性脂以及聚合物表面活性剂。
41.于一实施方式中，生物表面活性剂具有良好的生物相容性，其可以是聚合物表面活性剂，例如聚乙烯吡咯烷酮、吐温20、聚乳酸、壳聚糖等。
42.于一实施方式中，聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量可以是58000。
43.本发明一实施方式的钽纳米复合物可通过物理吸附作用制得。
44.本发明一实施方式进一步提供了一种上述钽纳米复合物的制备方法，包括如下步骤：
45.将生物表面活性剂与水混合，制得第一混合物；
46.将钽纳米颗粒(钽粉末)与第一混合物混合，得到第二混合物，将第二混合物进行球磨处理，以使生物表面活性剂被吸附于钽纳米颗粒的表面，形成由生物表面活性剂和钽纳米颗粒组成的钽纳米复合物；以及
47.将上述含钽纳米复合物的体系进行离心处理，以去除游离的生物表面活性剂，得到钽纳米复合物。
48.于一实施方式中，用于制备钽纳米复合物的水可以是超纯水。
49.于一实施方式中，第一混合物可以是聚乙烯吡咯烷酮的水溶液，其浓度可以为0.2～1g/ml，例如0.5g/ml、0.6g/ml、0.8g/ml、1g/ml。
50.于一实施方式中，所使用的钽粉末与第一混合物(例如聚乙烯吡咯烷酮的水溶液)的质量比为1:1～1:5，例如1:1、1:2、1:3、1:4、1:5。
51.于一实施方式中，球磨处理过程的球磨转速可以为100rpm～300rpm，例如100rpm、150rpm、200rpm、250rpm、300rpm；球磨时间可以为1～3h，例如1.5小时、2小时、2.5小时、3小时。
52.于一实施方式中，离心处理的转速可以为12000rpm，离心时间可以为10分钟。
53.本发明一实施方式进一步提供了一种淋巴示踪剂，包括上述的钽纳米复合物。
54.本发明一实施方式进一步提供了一种放疗增敏剂，包括上述的钽纳米复合物。
55.本发明一实施方式的钽纳米复合物，能够增强x射线能量沉积，进而有效地增强自由基的产生，从而可用作放疗增敏剂。
56.本发明一实施方式的钽纳米复合物，具有淋巴染色示踪的性能，可用作淋巴示踪剂。具体而言，在使用时可将钽纳米复合物分散于水中形成分散液，直接注射于生物体内(例如人体)，注射后含钽纳米复合物的液体会流向淋巴结，对淋巴结进行染色，由此可进行淋巴结的示踪，进一步便于淋巴结的清除，以用于清除淋巴结的手术。
57.本发明一实施方式的钽纳米复合物，具有良好的生物安全性，且能够同时用于淋巴示踪和放疗增敏，可实现淋巴示踪和放疗增敏的一体化，在纳米医学和抑制肿瘤等领域具有广阔的应用前景。
58.以下，结合附图及具体实施例对本发明一实施方式的钽纳米复合物的制备及应用进行进一步说明。其中，实施例中所使用的原料均可通过市售获得。所使用的钽粉末自徐州捷创新材料科技有限公司购得，钽纳米颗粒的平均粒径为70nm；聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量为58000，聚乳酸的重均分子量为60000，壳聚糖的的重均分子量为3200。
59.实施例1
60.钽纳米复合物的制备
61.(1)将聚乙烯吡咯烷酮溶解在超纯水中，得到浓度为1g/ml的聚乙烯吡咯烷酮水溶液。
62.(2)将钽粉末与步骤(1)所得聚乙烯吡咯烷酮水溶液混合，二者的质量比为1:5。将所得混合物进行球磨，球磨转速为300rpm，球磨时间为3h。
63.(3)将球磨后的混合液进行离心处理，离心转速为12000rpm，离心时间为10min，然后将离心产物重新分散于超纯水中，得到聚乙烯吡咯烷酮修饰的钽纳米材料(钽纳米复合物)的分散液。
64.图1所示为原料钽粉末在经聚乙烯吡咯烷酮修饰前后分别分散于水和生理盐水中的照片。从图1可以看出，钽纳米复合物在水中的分散性远远优于钽纳米颗粒在水中的分散性，充分表明在所制得的钽纳米复合物中，聚乙烯吡咯烷酮作用于钽纳米颗粒的表面，由此提高了钽纳米颗粒的分散性。
65.钽纳米复合物的透射电镜表征
66.将上述所得钽纳米复合物进行透射电镜表征，所得电镜照片参见图2，从图2可以看出钽纳米复合物中纳米颗粒的粒径约为70纳米，表明聚乙烯吡咯烷酮的修饰并未对钽纳米颗粒的尺寸带来实质性的影响。
67.钽纳米复合物的x射线衍射表征
68.将上述所得的钽纳米复合物进行x射线衍射表征，所得谱图如图3所示。通过图3可以看出，与标准的jcpds图谱相比较，实施例1的图谱中没有其他杂峰，表明所使用的钽粉末为纯度非常高的钽单质纳米材料，几乎不含其它杂质。
69.钽纳米复合物的自由基生成能力的表征
70.罗丹明b是一种典型的通过其降解来研究体外自由基生成的模型，其在554nm处具有特征吸收峰，当它与自由基发生反应后，特征吸收峰的吸收值就会降低，通过吸收值的降低程度可以评估自由基产生的效果。以下，根据此原理来评价上述钽纳米复合物对自由基生成的能力。
71.对照组：通过x射线管(50kv，75μa)对浓度为5μg/ml的罗丹明b溶液进行10min的照射。
72.实施例1
‑
4组：通过x射线管(50kv，75μa)分别对含5μg/ml罗丹明b以及250μg/ml实施例1
‑
4制得的钽纳米复合物的溶液进行10min的照射。
73.图4示出了上述照射的吸光度，可以看出，对照组的吸光度接近0.8，实施例1
‑
4的吸光度均为0.5左右。表明在加入钽纳米复合物后，罗丹明b的特征吸收峰的吸收值降低，进一步表明钽纳米复合物在x射线激发下具有良好的自由基生成能力。
74.钽纳米复合物放疗增敏能力的测定
75.细胞克隆是测定细胞增殖能力的方法，以下通过评价不同处理组对细胞克隆实验的影响来说明钽纳米复合物的放疗增敏效果。
76.将乳腺癌肿瘤细胞种于六孔板中，每孔1000细胞，24h后向六孔板更换完全培养基溶液，7天后用多聚甲醛固定与吉姆萨染色，将所得体系命名为对照1组，其照片如图5a所示；
77.将乳腺癌肿瘤细胞种于六孔板中，每孔1000细胞，24h后向六孔板更换为浓度为
250μg/ml的上述制得的聚乙烯吡咯烷酮修饰的钽纳米复合物的完全培养基溶液，7天后用多聚甲醛固定与吉姆萨染色，将所得体系命名为实施例1
‑
1组，其照片如图5b所示；
78.将乳腺癌肿瘤细胞种于六孔板中，每孔1000细胞，24h后向六孔板更换完全培养基溶液并对其进行6gy的x射线照射，7天后用多聚甲醛固定与吉姆萨染色，将所得体系命名为对照2组，其照片如图5c所示；
79.将乳腺癌肿瘤细胞种于六孔板中，每孔1000细胞，24h后向六孔板更换为浓度为250μg/ml的上述制得的聚乙烯吡咯烷酮修饰的钽纳米复合物的完全培养基溶液，并对其进行6gy的x射线照射，7天后用多聚甲醛固定与吉姆萨染色，将所得体系命名为实施例1
‑
2组，其照片如图5d所示。
80.由图5a至5d可以看出，未经过x射线照射的对照1组(图5a)和实施例1
‑
1组(图5b)均具有较多的细胞克隆，在经x射线照射的对照2组内形成较少的克隆，而含有钽纳米复合物的实施例1
‑
2组在x射线作用下(6gy)相比于单独x射线组(对照2组)能够形成更少的克隆，说明钽纳米复合物有较好的放疗增敏的能力。
81.钽纳米复合物的淋巴示踪能力的测定
82.对balb/c雄鼠双脚脚垫注射上述钽纳米复合物的水分散液(75mg/ml,75μl)，90分钟后观察淋巴结的染色情况，并处死小鼠取出淋巴结进行观察。图6a为注射钽纳米复合物水分散液之前的小鼠淋巴结照片，图6b为注射之后的照片，图6b的箭头所示部位在注射前后的颜色变化表明腘窝淋巴结与髂淋巴结均有较好的染色效果，进一步说明钽纳米复合物具有淋巴染色示踪的能力。
83.实施例2
84.本实施例采用与实施例1相同的原料、步骤，区别之处仅在于：所采用的生物表面活性剂为吐温20。所得钽纳米复合物的自由基生成能力的表征结果见图4。
85.实施例3
86.本实施例采用与实施例1相同的原料、步骤，区别之处仅在于：所采用的生物表面活性剂为聚乳酸。所得钽纳米复合物的自由基生成能力的表征结果见图4。
87.实施例4
88.本实施例采用与实施例1相同的原料、步骤，区别之处仅在于：所采用的生物表面活性剂为壳聚糖。所得钽纳米复合物的自由基生成能力的表征结果见图4。
89.上述结果充分表明，本发明实施例的钽纳米复合物，可以在x射线照射下提高肿瘤部位自由基的产量，增强放射治疗的效果。另外，本发明实施例的钽纳米复合物还可以进行淋巴结染色示踪，便于淋巴结的清除。
90.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。