多功能金包覆壳聚糖纳米材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种多功能金包覆壳聚糖纳米材料及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 癌症严重威胁人类健康，如何实现对肿瘤的在位检测、诊断和治疗是生物技术和 医学研究领域所面临的核心问题。纳米技术的发展为生物医学的研究提供了一个新的平 台，多功能复合纳米材料由于具有多重的光电磁热催化等物理效应，使其在认识生命，解决 生命过程中的问题显示出重要的作用。纳米技术发展的方向是借助于纳米材料物理特性研 究生物分子间的相互作用规律，但目前的研究存在的主要问题是检测和治疗分离。纳米材 料在活体应用应考虑三方面问题:标记的有效性、材料的安全性及治疗的可控性。制备一种 具有光学标记、治疗、可控药物缓释特性于一体的多功能纳米材料是目前材料与医学的一 大挑战性问题。
[0003] 金基纳米复合材料因其具有特殊的表面特性及可调的光学、热学、电学性质近几 年引起了人们广泛的关注，金壳层材料更因具有可调的近红外光学吸收并能将吸收的近红 外光转化成热的特性引起人们研究的兴趣。壳聚糖是一类天然高分子材料，具有在不同pH 液中呈现不同的分子结构的特点，在碱性条件呈现聚合状态，通过调节溶解的pH可以完成 壳聚糖材料的制备。
[0004] 利用成核技术实现金在壳聚糖纳米球体表面上的生长，这种核壳结构容易控制， 通过调节核壳的比值能调节其等离激元的共振峰。而这种等离子体共振的频率可以通过改 变核壳相对尺寸进行系统调节，从可见光调节到中红外，涵盖了生物组织最佳穿透性的近 红外区域。对于壳聚糖，可以通过控制生长条件实现对药物分子的负载过程，并通过改变溶 液的pH实现对药物分子的释放过程，这种新型的金壳聚糖复合体材料也可以实现光学可控 得性。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种多功能金包覆壳聚糖纳米材料及其制备方法，该多功能 金包覆壳聚糖纳米材料能够携带药物分子，具有良好的光热性能和生物相容性。
[0006] 本发明提供一种多功能金包覆壳聚糖纳米材料的制备方法，该方法包括：
[0007] 步骤一:将壳聚糖和药物分子通过分子自组装形成壳聚糖药物复合体反应溶液；
[0008] 步骤二:将步骤一得到的壳聚糖药物复合体反应溶液进行超声，将超声后的溶液 过滤并调节到溶液为碱性，得到壳聚糖药物复合物纳米颗粒；
[0009] 步骤三:将步骤二得到的壳聚糖药物复合物纳米颗粒进行硅烷化处理，得到表面 硅烷化的壳聚糖药物复合体纳米颗粒；
[0010] 步骤四：将步骤三的表面硅烷化的壳聚糖药物复合体纳米颗粒、还原剂和氯金酸 溶液反应，得到金包覆壳聚糖药物复合体；
[0011] 步骤五:将步骤四得到的金包覆壳聚糖药物复合体进行表面修饰，得到多功能金 包覆壳聚糖纳米材料。
[0012] 优选的是，所述的药物分子为阿霉素、紫杉醇、长春质碱或环磷酰胺。
[0013] 优选的是，所述的壳聚糖和药物分子的质量比为(2-5) :1。
[0014] 优选的是，所述的步骤一的自组装过程具体为:将壳聚糖和药物分子溶解于酸性 缓冲溶液中，然后用酸溶液调解溶液pH，并加入电解质溶液进行水化反应，得到壳聚糖药物 复合体反应溶液。
[0015] 优选的是，所述的水化温度为44-70°C，水化时间为2-4h。
[0016]优选的是，所述的步骤三硅烷化处理具体为:将壳聚糖药物复合物纳米颗粒和正 硅酸乙酯溶液反应，得到表面硅烷化的壳聚糖药物复合体纳米颗粒。
[0017]优选的是，所述的壳聚糖药物复合体纳米颗粒、还原剂和氯金酸溶液的体积比为 2：4：(0.5-4)〇
[0018]优选的是，所述的步骤四的反应温度38-45°C，反应时间为3-6h。
[0019]优选的是，所述的步骤五表面修饰过程具体为:将巯基化的聚乙醇分子与金包覆 壳聚糖药物复合体反应，得到多功能金包覆壳聚糖纳米材料。
[0020] 本发明还提供上述制备方法得到的多功能金包覆脂质体纳米材料。
[0021] 本发明的有益效果
[0022] 本发明提供一种多功能金包覆壳聚糖纳米材料的制备方法，该方法先将壳聚糖和 药物分子通过分子自组装形成壳聚糖药物复合体反应溶液;然后将壳聚糖药物复合体反应 溶液进行超声，将超声后的溶液过滤，得到壳聚糖药物复合体;将壳聚糖药物复合体进行硅 烷化处理，得到表面硅烷化的壳聚糖药物复合体纳米颗粒;将表面硅烷化的壳聚糖药物复 合体纳米颗粒、还原剂和氯金酸溶液反应，得到金包覆壳聚糖药物复合体;最后将金包覆壳 聚糖药物复合体进行表面修饰，得到多功能金包覆壳聚糖纳米材料。与现有技术相对比，本 发明的制备方法简单，吸收峰易控制，药品包封率高，当吸收峰达到近红外部分后，被808nm 的激光照射，通过表面等离子振荡会将光能转化成热量，壳聚糖内的药物的释放。
[0023] 本发明还提供上述制备方法得到的多功能金包覆壳聚糖纳米材料，该多功能金包 覆壳聚糖纳米材料由于具有良好的光热性能，能够携带更多药物分子，包括脂溶性的药物 分子和水溶性的药物分子，提高药物的可控释放，从而更好的治疗癌症;而且由于壳聚糖的 组成成分有良好的生物相容性和生物降解性能，对生物体危害小。
【附图说明】
[0024]图1为本发明多功能金包覆壳聚糖纳米材料的制备机理图；
[0025]图2为实施例1-6抗坏血酸和氯金酸以不同的比例反应后，得到的多功能金包覆壳 聚糖纳米材料的吸收光谱；
[0026]图3为壳聚糖的粒径分布图；
[0027] 图4为本发明实施例5得到的多功能金包覆壳聚糖纳米材料的粒径分布图；
[0028] 图5为本发明实施例5得到的多功能金包覆壳聚糖纳米材料的扫描电镜(SEM)图；
[0029] 图6是实施例1-6抗坏血酸和氯金酸以不同比例混合后，得到的多功能金包覆壳聚 糖纳米材料的光热图；
[0030]图7为本发明实施例5得到的多功能金包覆壳聚糖纳米材料在37°C下的稳定性曲 线图。
【具体实施方式】
[0031 ]步骤一:将壳聚糖和药物分子通过分子自组装形成壳聚糖药物复合体反应溶液； [0032]步骤二:将步骤一得到的壳聚糖药物复合体反应溶液进行超声，将超声后的溶液 过滤并调节到溶液为碱性，得到壳聚糖药物复合物纳米颗粒；
[0033]步骤三:将步骤二得到的壳聚糖药物复合物纳米颗粒进行硅烷化处理，得到表面 硅烷化的壳聚糖药物复合体纳米颗粒；
[0034] 步骤四：将步骤三的表面硅烷化的壳聚糖药物复合体纳米颗粒、还原剂和氯金酸 溶液反应，得到金包覆壳聚糖药物复合体；
[0035] 步骤五:将步骤四得到的金包覆壳聚糖药物复合体进行表面修饰，得到多功能金 包覆壳聚糖纳米材料。
[0036] 按照本发明，先将壳聚糖和药物分子通过自组装形成壳聚糖药物复合体反应溶 液，所述的自组装技术为本领域常用的技术方法，没有特殊限制，具体为:将壳聚糖和药物 分子溶解于溶剂中，所述的溶剂没有特殊限制，能同时溶解壳聚糖和药物分子即可，然后用 酸溶液调解溶液pH，所述的酸溶液优选为盐酸，调解溶液pH至碱性，并加入电解质溶液进行 水化反应，得到壳聚糖药物复合体反应溶液，所述的所述的水化温度优选为44_70°C，水化 时间优选为2_4h，所述的电解质溶液优选为PBS缓冲溶液，所述的壳聚糖和药物分子的质量 比优选为(2-5): 1，所述的药物分子优选为抗癌药物分子，包括基因药物和化疗药物分子， 更优选为阿霉素、紫杉醇、长春质碱或环磷酰胺。
[0037] 按照本发明，将上述得到的壳聚糖药物复合体反应溶液放入超声仪中进行超声， 所述的超声时间优选为30~60min，将超声后的溶液进行过滤，优选将超声后的溶液过直径 为200nm的滤膜，得到直径在200nm以下的壳聚糖药物复合体。
[0038] 按照本发明，将上述得到的壳聚糖药物复合体进行硅烷化处理，得到壳聚糖药物 复合体纳米颗粒;所述的硅烷化处理利用正硅酸乙酯在碱性溶液中水解获得，具体过程优 选为:将壳聚糖药物复合物纳米颗粒分散在无水乙醇中，在搅拌的条件下逐滴加入正硅酸 乙酯溶液进行反