一种近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法

一种近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法
【专利摘要】一种近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法。本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法。本发明是为了解决释药平台无法有效地监测药物的释放量的问题。方法：一、合成上转换纳米粒子内核；二、合成包覆外壳的上转换纳米粒子；三、在上转换纳米粒子外层包覆介孔二氧化硅；四、合成4?氧?4?(芘?4?甲氧基)丁酸；五、纳米粒子表面功能化修饰；六、纳米粒子载药及孔道封堵。本发明用于癌症治疗中，实现了抗癌药物释放的实时监控。
【专利说明】
一种近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法
技术领域
[0001]本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着纳米医学的快速发展，设计与构建智能响应型药物控释平台，将抗癌药无泄漏地输送到癌细胞周围，并在指定的时间及地点释放药物，减少药物对正常细胞的损害，提高治疗效率，已成为纳米医药科学的重要发展方向。目前文献报导的智能响应控释平台主要有:pH、温度、酶、光响应等几种。其中pH、温度、酶为体内响应，响应灵敏度差，难以精确调控。由于光响应平台为体外调控，又具有响应灵敏性高、光波长及强度可调等优点而备受重视。在传统的光响应平台中，紫外光或可见光因穿透力弱及对细胞组织可能造成损伤等因素，在应用中受到了一定限制。
[0003]近红外光因为具有穿透力强、细胞损伤小等优点，成为各种光控释平台的理想光源。在构建近红外光响应的药物控释平台中，稀土掺杂上转换纳米粒子可作为一种“纳米转换器”，将近红外光转换成能量较高的可见光或紫外光，用于激发各种光化学反应。为了负载药物分子，通常以上转换纳米粒子为核，在其表面可包覆一层药物载体。介孔二氧化硅因具有生物相容性好、表面易于修饰等优点可作为良好的载体。最后，在药物载体(上转换/介孔二氧化硅)的表面修饰光响应的分子开关。当近红外光照射时，近红外光被上转换纳米粒子转换为能量较高的紫外光，打开二氧化硅表面的开关分子，使二氧化硅孔道内的药物得以释放。
[0004]在光控释药的过程中，实时监测药物的释放量具有重要意义。研究者可根据监测的结果来改变光源强度及照射时间，调整药物的释放量，以获得理想的药物浓度。然而，监测药物的释放量却存在着一些困难，许多药物自身不产生荧光，难以被检测;药物在释放的同时会被细胞代谢，故无法有效地监测药物的释放量。

【发明内容】

[0005]本发明是为了解决释药平台无法有效地监测药物的释放量的问题，而提供了一种近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法。
[0006]—种近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法具体是按以下步骤进行的:
[0007]—、合成上转换纳米粒子内核:将六水合氯化钇、六水合氯化镱和六水氯化铥混合，得到混合物，然后向混合物中加入油酸和十八烯进行反应，在氩气保护和搅拌的条件下将反应温度从室温升温至160°C，并在氩气保护和温度为160°C的条件下搅拌lh，然后将温度从160°C自然冷却至50°C，再加入混合液A，并在氩气保护和温度为50°C的条件下搅拌40min，再将温度从50°C升温至75°C，并在氩气保护和温度为75°C的条件下保持30min，然后将反应体系的温度在20min内从75°C升温至300°C，并在氩气保护和温度为300°C的条件下磁力搅拌lh，反应结束后，自然冷却至室温，采用乙醇作为溶剂进行离心分离得到固体，将固体采用甲醇清洗3?5次，得到NaYF4: Yb/Tm上转换纳米粒子，将NaYF4: Yb/Tm上转换纳米粒子分散于环己烷中，得到上转换纳米粒子内核;所述六水合氯化钇与六水合氯化镱的质量比为1:(0.5?0.6);所述六水合氯化乾与六水氯化镑的质量比为1:(0.008?0.01);所述六水合氯化乾的质量与油酸的体积比为Img: (0.03?0.04)mL;所述六水合氯化乾的质量与十八稀的体积比为Img: (0.06?0.08)mL;所述混合液A是将氟化钱和氢氧化钠溶解在甲醇中，其中氟化铵的质量与甲醇的体积比为Img: (0.06?0.07)mL，氢氧化钠的质量与甲醇的体积比为Img: (0.08?0.12)mL;所述六水合氯化乾与混合液A中氟化钱的质量比为1: (0.6?
0.8);所述六水合氯化钇的质量与环己烷的体积比为Img:(0.04?0.06)mL；
[0008]二、合成包覆外壳的上转换纳米粒子:向六水合氯化镥中加入油酸和十八稀，得到反应体系，在氩气保护和搅拌的条件下将反应体系的温度从室温升温至160°C，并在氩气保护和温度为160°C的条件下搅拌lh，然后将温度从160°C自然冷却至50°C，再加入上转换纳米粒子内核和混合液B，然后在氩气保护和温度为50°C的条件下搅拌40min，再将温度从50°C升温至75°C，并在氩气保护和温度为75°C的条件下保持30min，然后将反应体系的温度在20min内从75°C升温至300°C，并在氩气保护和温度为300°C的条件下磁力搅拌lh，反应结束后，将反应体系自然冷却至室温，采用乙醇作为溶剂进行离心分离得到固体，将固体采用甲醇清洗3?5次，得到NaYF4: Yb, Tm/NaLuF4纳米粒子，然后将NaYF4: Yb, Tm/NaLuF4纳米粒子分散于环己烷中，得到NaYF4:Yb，Tm/NaLuF4纳米粒子分散液;所述六水合氯化镥的质量与油酸的体积比为Img:(0.06?0.07)mL;所述六水合氯化镥的质量与十八稀的体积比为Img:(0.11?0.14)mL;所述六水合氯化镥的质量与上转换纳米粒子内核的体积比为Img:(0.02?0.04)mL;所述混合液B是将氟化铵和氢氧化钠溶解在甲醇中，其中氟化铵的质量与甲醇的体积比为Img: (0.06?0.07 )mL，氢氧化钠的质量与甲醇的体积比为Img: (0.08?0.12)mL;所述六水合氯化镥与混合液B中氟化铵的质量比为1:(0.4?0.6);所述六水合氯化镥的质量与环己烷的体积比为Img:(0.07?0.09)mL ；
[0009]三、在上转换纳米粒子外层包覆介孔二氧化硅:将十六烷基三甲基溴化铵加入到水中配成溶液，将溶液与NaYF4: Yb，Tm/NaLuF4纳米粒子分散液混合后在室温下搅拌0.5h后超声0.5h，得到超声溶液，在温度为80°C的条件下加热至待超声溶液透明后采用氢氧化钠溶液调整超声溶液的PH为9?10，得到调整pH后的超声溶液，然后采用蠕动栗以0.5mL/h的速度向调整PH后的超声溶液中加入体积浓度为25%的正硅酸乙酯乙醇溶液后，在室温下反应24h后，通过离心分离得到固体，将固体采用乙醇清洗3?5次，然后在真空干燥箱内真空干燥24h，得到核壳结构纳米粒子;所述十六烧基三甲基溴化钱的质量与水的体积比为Img:0.04mL;所述十六烷基三甲基溴化铵的质量与NaYF4: Yb，Tm/NaLuF4纳米粒子分散液的体积比为Img: (0.001?0.005)mL;所述十六烷基三甲基溴化铵的质量与体积浓度为25%的正硅酸乙酯乙醇溶液的体积比为Img: 0.05mL；
[0010]四、合成4-氧-4-(芘-4-甲氧基)丁酸:将丁二酸酐溶解在二氯甲烷中，再加入一芘甲醇，得到混合液，向混合液中滴加吡啶，在温度为50°C的条件下反应24h，反应结束后再加入质量分数为30%的盐酸，然后再采用二氯甲烷进行萃取，采用水对萃取物洗涤3次，采用无水硫酸钠干燥，最后通过柱层析得到淡黄色固体4-氧-4-(芘-4-甲氧基)丁酸;所述丁二酸酐的质量与二氯甲烷的体积比为lmg: (0.1?0.2)mL;所述丁二酸酐与一芘甲醇的质量比为1:(1.5?1.8);所述丁二酸酐的质量与吡啶的体积比为Img: (0.07?0.08)mL;所述丁二酸酐的质量与质量分数为30%的盐酸的体积比为lmg:(0.3?0.4)mL；
[0011]五、纳米粒子表面功能化修饰:将核壳结构纳米粒子分散到无水乙醇I，得到核壳结构纳米粒子分散液;将淡黄色固体4-氧-4-(芘-4-甲氧基)丁酸溶解到无水乙醇Π中，再加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，反应0.5h后得到混合体系;将核壳结构纳米粒子分散液加入到混合体系中，在温度为50°C的条件下反应12h，离心分离，得到表面修饰了 PYBA的纳米粒子;步骤五中所述的核壳结构纳米粒子的质量与无水乙醇I的体积比Img: (0.3?0.4)mL;步骤五中所述的淡黄色固体4-氧-4-(花-4-甲氧基)丁酸的质量与无水乙醇Π的体积比lmg:(0.5?0.7)mL;步骤五中所述的淡黄色固体4-氧-4-(花-4-甲氧基)丁酸与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐的质量比为1: (3?4);步骤五中所述的无水乙醇I与无水乙醇Π的体积比为1:0.5;
[0012]六、纳米粒子载药及孔道封堵:将表面修饰了PYBA的纳米粒子加入到罗丹明B水溶液中超声分散30min，然后在室温下搅拌24h，再向其中加入β-环糊精后持续在室温下搅拌20h?40h，反应结束后离心分离，通过离心分离得到固体，将固体采用乙醇清洗3?5次，然后在真空干燥箱内真空干燥24h，得到近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体;所述罗丹明B水溶液的浓度为lmg/mL;所述表面修饰了 PYBA的纳米粒子的质量与罗丹明B水溶液的体积比lmg:(0.05?0.2)mL；所述步骤五得到的表面修饰了PYBA的纳米粒子与β-环糊精的质量比为1: (8?12)。
[0013]本发明制备的近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的应用是将近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体用于体外近红外光控制药物释放的实时监控中，具体使用方法如下:称量2.0mg近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体，放置到比色皿的底脚处，缓慢加入2mL磷酸盐缓冲溶液(pH = 7.4)，保证纳米粒子在角落集中静止，之后用激光对准粒子照射60min，每隔1min对上清液进行紫外-可见分析，测定药物模型罗丹明B的紫外-可见吸收峰值，通过计算得出不同时间的累计释放量，绘制释放曲线。
[0014]工作原理:
[0015]本发明首先采用溶剂热的方法合成了稀土掺杂核壳结构上转换粒子(NaYF4:Yb，Tm/NaLuF4)。再通过溶胶-凝胶法在上转换纳米粒子表面包覆一层介孔二氧化硅，介孔二氧化娃可作为负载药物的基质。最后在介孔二氧化娃表面修饰一花甲酯，用于药物的控释。在介孔二氧化硅孔道内负载药物后，加入主体分子环糊精，其与一芘甲酯间通过主客体作用相结合，堵住介孔从而阻止药物分子的泄露。当采用近红外光照射时，上转换纳米粒子作为“纳米转换器”，将近红外光转化为紫外光和蓝光，其中紫外光可将开关分子与纳米粒子间的酯键断开，芘衍生物与环糊精离去，实现药物的释放。
[0016]本发明的有益效果:
[0017]1、本发明近红外光具有的穿透深、低毒性的特点，结合上转换纳米粒子实现近红外光响应的药物控释。近红外控释精度高，操作简单。无光照时，无药物泄露，避免了不必要的生物毒性。
[0018]2、设计合成了新型的分子开关不仅实现药物的光控释放，也可对释放过程进行监控。
[0019]3、该控释平台适用范围广，可负载多种药物，不依赖于细胞内环境，适合用于细胞及活体实验。
[0020]4、文献报导应用于癌症诊疗平台的理想粒子直径应在10nm以下，以避免粒子随血液体内循环时堵塞毛细血管。本发明制备的核壳结构纳米粒子直径小于80nm。
【附图说明】
[0021 ]图1为实施例一步骤二得到的NaYF4:Yb，Tm/NaLuF4纳米粒子的透射电镜图；
[0022]图2为实施例一步骤三得到的核壳结构纳米粒子的透射电镜图；
[0023]图3为实施例一步骤三得到的核壳结构纳米粒子的氮气吸脱附表征图；
[0024]图4为实施例一步骤三得到的核壳结构纳米粒子的介孔孔径分布曲线；
[0025]图5为近红外激光激发下实施例一步骤一得到的上转换纳米粒子内核、步骤二得到的NaYF4: Yb，Tm/NaLuF4纳米粒子和步骤三得到的核壳结构纳米粒子的荧光发射光谱对比图；其中a为步骤一得到的上转换纳米粒子内核，b为步骤二得到的NaYF4:Yb，Tm/NaLuF4纳米粒子，c为步骤三得到的核壳结构纳米粒子；
[0026]图6为近红外光照射下实施例一步骤四得到的淡黄色固体4-氧-4-(芘-4-甲氧基)丁酸、步骤五得到的表面修饰了 PYBA的纳米粒子照射前和步骤五得到的表面修饰了 PYBA的纳米粒子照射后的光断键的紫外可见吸收光谱对比图；其中a为步骤四得到的淡黄色固体4-氧-4-(芘-4-甲氧基)丁酸，b为步骤五得到的表面修饰了 PYBA的纳米粒子照射前，c为步骤五得到的表面修饰了 PYBA的纳米粒子照射后；
[0027]图7为不同功率近红外光照射时的实施例一制备的近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体药物释放效果图，其中a为未光照的实施例一制备的近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体药物释放曲线，b为近红外光功率为1.5W/cm2时实施例一制备的近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体药物释放曲线，c为近红外光功率为3W/cm2时实施例一制备的近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体药物释放曲线，d为近红外光功率为6W/cm2时实施例一制备的近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体药物释放曲线，e为近红外光功率为9W/cm2时实施例一制备的近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体药物释放曲线，I为光照停止位置；
[0028]图8为对实施例一制备的近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体间歇性近红外光照射时的药物模型释放曲线，其中I为近红外光源开，2为近红外光源关，a为罗丹明B，b为一芘甲醇；
[0029]图9为一芘甲醇与罗丹明B紫外-可见吸收关系曲线。
【具体实施方式】
[0030]【具体实施方式】一:本实施方式的一种近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法具体是按以下步骤进行的:
[0031]—、合成上转换纳米粒子内核:将六水合氯化钇、六水合氯化镱和六水氯化铥混合，得到混合物，然后向混合物中加入油酸和十八烯进行反应，在氩气保护和搅拌的条件下将反应温度从室温升温至160°C，并在氩气保护和温度为160°C的条件下搅拌lh，然后将温度从160°C自然冷却至50°C，再加入混合液A，并在氩气保护和温度为50°C的条件下搅拌40min，再将温度从50°C升温至75°C，并在氩气保护和温度为75°C的条件下保持30min，然后将反应体系的温度在20min内从75°C升温至300°C，并在氩气保护和温度为300°C的条件下磁力搅拌lh，反应结束后，自然冷却至室温，采用乙醇作为溶剂进行离心分离得到固体，将固体采用甲醇清洗3?5次，得到NaYF4: Yb/Tm上转换纳米粒子，将NaYF4: Yb/Tm上转换纳米粒子分散于环己烷中，得到上转换纳米粒子内核;所述六水合氯化钇与六水合氯化镱的质量比为1:(0.5?0.6);所述六水合氯化乾与六水氯化镑的质量比为1:(0.008?0.01);所述六水合氯化乾的质量与油酸的体积比为Img: (0.03?0.04)mL;所述六水合氯化乾的质量与十八稀的体积比为Img: (0.06?0.08)mL;所述混合液A是将氟化钱和氢氧化钠溶解在甲醇中，其中氟化铵的质量与甲醇的体积比为Img: (0.06?0.07)mL，氢氧化钠的质量与甲醇的体积比为lmg: (0.08?0.12)mL;所述六水合氯化乾与混合液A中氟化钱的质量比为1: (0.6?
0.8);所述六水合氯化钇的质量与环己烷的体积比为lmg:(0.04?0.06)mL；
[0032]二、合成包覆外壳的上转换纳米粒子:向六水合氯化镥中加入油酸和十八稀，得到反应体系，在氩气保护和搅拌的条件下将反应体系的温度从室温升温至160°C，并在氩气保护和温度为160°C的条件下搅拌lh，然后将温度从160°C自然冷却至50°C，再加入上转换纳米粒子内核和混合液B，然后在氩气保护和温度为50°C的条件下搅拌40min，再将温度从50°C升温至75°C，并在氩气保护和温度为75°C的条件下保持30min，然后将反应体系的温度在20min内从75°C升温至300°C，并在氩气保护和温度为300°C的条件下磁力搅拌lh，反应结束后，将反应体系自然冷却至室温，采用乙醇作为溶剂进行离心分离得到固体，将固体采用甲醇清洗3?5次，得到NaYF4: Yb, Tm/NaLuF4纳米粒子，然后将NaYF4: Yb, Tm/NaLuF4纳米粒子分散于环己烷中，得到NaYF4:Yb，Tm/NaLuF4纳米粒子分散液;所述六水合氯化镥的质量与油酸的体积比为lmg:(0.06?0.07)mL;所述六水合氯化镥的质量与十八稀的体积比为Img:(0.11?0.14)mL;所述六水合氯化镥的质量与上转换纳米粒子内核的体积比为Img:(0.02?0.04)mL;所述混合液B是将氟化铵和氢氧化钠溶解在甲醇中，其中氟化铵的质量与甲醇的体积比为Img: (0.06?0.07 )mL，氢氧化钠的质量与甲醇的体积比为Img: (0.08?0.12)mL;所述六水合氯化镥与混合液B中氟化铵的质量比为1:(0.4?0.6);所述六水合氯化镥的质量与环己烷的体积比为lmg:(0.07?0.09)mL ；
[0033]三、在上转换纳米粒子外层包覆介孔二氧化硅:将十六烷基三甲基溴化铵加入到水中配成溶液，将溶液与NaYF4: Yb，Tm/NaLuF4纳米粒子分散液混合后在室温下搅拌0.5h后超声0.5h，得到超声溶液，在温度为80°C的条件下加热至待超声溶液透明后采用氢氧化钠溶液调整超声溶液的PH为9?10，得到调整pH后的超声溶液，然后采用蠕动栗以0.5mL/h的速度向调整PH后的超声溶液中加入体积浓度为25%的正硅酸乙酯乙醇溶液后，在室温下反应24h后，通过离心分离得到固体，将固体采用乙醇清洗3?5次，然后在真空干燥箱内真空干燥24h，得到核壳结构纳米粒子;所述十六烧基三甲基溴化钱的质量与水的体积比为Img:0.04mL;所述十六烷基三甲基溴化铵的质量与NaYF4: Yb，Tm/NaLuF4纳米粒子分散液的体积比为lmg: (0.001?0.005)mL;所述十六烷基三甲基溴化铵的质量与体积浓度为25%的正硅酸乙酯乙醇溶液的体积比为Img: 0.05mL；
[0034]四、合成4-氧-4-(芘-4-甲氧基)丁酸:将丁二酸酐溶解在二氯甲烷中，再加入一芘甲醇，得到混合液，向混合液中滴加吡啶，在温度为50°C的条件下反应24h，反应结束后再加入质量分数为30%的盐酸，然后再采用二氯甲烷进行萃取，采用水对萃取物洗涤3次，采用无水硫酸钠干燥，最后通过柱层析得到淡黄色固体4-氧-4-(芘-4-甲氧基)丁酸;所述丁二酸酐的质量与二氯甲烷的体积比为lmg: (0.1?0.2)mL;所述丁二酸酐与一芘甲醇的质量比为1:(1.5?1.8);所述丁二酸酐的质量与吡啶的体积比为lmg: (0.07?0.08)mL;所述丁二酸酐的质量与质量分数为30%的盐酸的体积比为lmg:(0.3?0.4)mL；
[00；35]五、纳米粒子表面功能化修饰:将核壳结构纳米粒子分散到无水乙醇I，得到核壳结构纳米粒子分散液;将淡黄色固体4-氧-4-(芘-4-甲氧基)丁酸溶解到无水乙醇Π中，再加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，反应0.5h后得到混合体系;将核壳结构纳米粒子分散液加入到混合体系中，在温度为50°C的条件下反应12h，离心分离，得到表面修饰了 PYBA的纳米粒子;步骤五中所述的核壳结构纳米粒子的质量与无水乙醇I的体积比lmg: (0.3?0.4)mL;步骤五中所述的淡黄色固体4-氧-4-(花-4-甲氧基)丁酸的质量与无水乙醇Π的体积比lmg:(0.5?0.7)mL;步骤五中所述的淡黄色固体4-氧-4-(花-4-甲氧基)丁酸与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐的质量比为1: (3?4);步骤五中所述的无水乙醇I与无水乙醇Π的体积比为1:0.5;
[0036]六、纳米粒子载药及孔道封堵:将表面修饰了PYBA的纳米粒子加入到罗丹明B水溶液中超声分散30min，然后在室温下搅拌24h，再向其中加入β-环糊精后持续在室温下搅拌20h?40h，反应结束后离心分离，通过离心分离得到固体，将固体采用乙醇清洗3?5次，然后在真空干燥箱内真空干燥24h，得到近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体;所述罗丹明B水溶液的浓度为lmg/mL;所述表面修饰了 PYBA的纳米粒子的质量与罗丹明B水溶液的体积比lmg:(0.05?0.2)mL；所述步骤五得到的表面修饰了PYBA的纳米粒子与β-环糊精的质量比为1: (8?12)。
[0037]本实施方式中步骤二中将温度从50°C升温至75°C，在温度为75°C的条件下保持30min中的目的是将甲醇蒸出。
[0038]本实施方式中步骤三中在温度为80°C的条件下加热0.5h待超声溶液透明的目的是将环己烷蒸出。
[0039]本实施方式步骤四中加入盐酸的目的是去除多余的吡啶。
[0040]本实施方式步骤六在室温下搅拌24h，再向其中加入β-环糊精后持续在室温下搅拌20h?40h，目的是使药物分子进入到介孔二氧化硅的孔道内。加入环糊精，其通过与芘衍生物相结合，将介孔二氧化硅的孔道堵住。
[0041 ] 本实施方式中所述离心分离的转速为10000r/min。
[0042]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤二中所述六水合氯化镥的质量与油酸的体积比为lmg:0.067mL。其他步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0043]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:步骤二中所述六水合氯化镥的质量与十八烯的体积比为lmg:0.125mL。其他步骤及参数与【具体实施方式】一或二相同。
[0044]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤二中所述六水合氯化镥的质量与上转换纳米粒子内核的体积比为Img: 0.033mL。其他步骤及参数与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0045]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤三中所述十六烷基三甲基溴化铵的质量与NaYF4: Yb，Tm/NaLuF4纳米粒子分散液的体积比为Img:0.004mL。其他步骤及参数与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0046]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是:步骤四中所述丁二酸酐的质量与二氯甲烷的体积比为lmg:0.133mL。其他步骤及参数与【具体实施方式】
一至五之一相同。
[0047]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是:步骤四中所述丁二酸酐与一芘甲醇的质量比为1: 1.67。其他步骤及参数与【具体实施方式】一至六之一相同。
[0048]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是:步骤四中所述丁二酸酐的质量与卩比啶的体积比为lmg: 0.075mL。其他步骤及参数与【具体实施方式】一至七之一相同。
[0049]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一至八之一不同的是:步骤五中所述的淡黄色固体4-氧-4-(芘-4-甲氧基)丁酸与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐的质量比为1:3.25。其他步骤及参数与【具体实施方式】一至八之一相同。
[0050]【具体实施方式】十:本实施方式与【具体实施方式】一至九之一不同的是:步骤六中所述的表面修饰了PYBA的纳米粒子的质量与罗丹明B水溶液的体积比Img: 0.1mL。其他步骤及参数与【具体实施方式】一至九之一相同。
[0051 ]【具体实施方式】十一:本实施方式与【具体实施方式】一至十之一不同的是:步骤六中所述的表面修饰了PYBA的纳米粒子与β-环糊精的质量比为1:10。其他步骤及参数与【具体实施方式】一至十之一相同。
[0052 ]通过以下实施例验证本发明的有益效果:
[0053]实施例一:本实施例的一种近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法具体是按以下步骤进行的:
[0054]—、合成上转换纳米粒子内核:将210.58mg六水合氯化乾、116.22mg六水合氯化镱和1.9mg六水氯化铥混合，得到混合物，然后向混合物中加入SmL油酸和15mL十八烯进行反应，在氩气保护和搅拌的条件下将反应温度从室温升温至160°C，并在氩气保护和温度为1600C的条件下搅拌Ih，然后将温度从1600C自然冷却至50 V，再加入混合液A，并在氩气保护和温度为50°C的条件下搅拌40min，再将温度从50°C升温至75°C，并在氩气保护和温度为75 0C的条件下保持30min，然后将反应体系的温度在20min内从75 °C升温至300 °C，并在氩气保护和温度为300°C的条件下磁力搅拌lh，反应结束后，自然冷却至室温，采用乙醇作为溶剂进行离心分离得到固体，将固体采用甲醇清洗3?5次，得到NaYF4: Yb/Tm上转换纳米粒子，将NaYF4:Yb/Tm上转换纳米粒子分散于环己烷中，得到上转换纳米粒子内核;所述混合液A是将148.16mg氟化钱和10mg氢氧化钠溶解在1mL甲醇中；
[0055]二、合成包覆外壳的上转换纳米粒子:向119.7mg六水合氯化镥中加入8mL油酸和15mL十八烯，得到反应体系，在氩气保护和搅拌的条件下将反应体系的温度从室温升温至160°C，并在氩气保护和温度为160°C的条件下搅拌lh，然后将温度从160°C自然冷却至50°C，再加入上转换纳米粒子内核和混合液B，然后在氩气保护和温度为50°C的条件下搅拌40min，再将温度从50°C升温至75°C，并在氩气保护和温度为75°C的条件下保持30min，然后将反应体系的温度在20min内从75°C升温至300°C，并在氩气保护和温度为300°C的条件下磁力搅拌lh，反应结束后，将反应体系自然冷却至室温，采用乙醇作为溶剂进行离心分离得到固体，将固体采用甲醇清洗3?5次，得到NaYF4: Yb，Tm/NaLuF4纳米粒子，然后将NaYF4: Yb，Tm/NaLuF4纳米粒子分散于环己烧中，得到NaYF4: Yb，Tm/NaLuF4纳米粒子分散液;所述混合液B是将59.2mg氟化钱和40mg氢氧化钠溶解在4mL甲醇中；
[0056]三、在上转换纳米粒子外层包覆介孔二氧化硅:将200mg十六烷基三甲基溴化铵加入到8mL水中配成溶液，将溶液与800yL NaYF4: Yb，Tm/NaLuF4纳米粒子分散液混合后在室温下搅拌0.5h后超声0.5h，得到超声溶液，在温度为80°C的条件下加热至待超声溶液透明后采用氢氧化钠溶液调整超声溶液的PH为9?10，得到调整pH后的超声溶液，然后采用蠕动栗以0.5mL/h的速度向调整pH后的超声溶液中加入ImL体积浓度为25 %的正硅酸乙酯乙醇溶液后，在室温下反应24h后，通过离心分离得到固体，将固体采用乙醇清洗3?5次，然后在真空干燥箱内真空干燥24h，得到核壳结构纳米粒子；
[0057]四、合成4-氧-4-(芘-4-甲氧基)丁酸:将60mg丁二酸酐溶解在8mL二氯甲烷中，再加入10mg—芘甲醇，得到混合液，向混合液中滴加4.5mL吡啶，在温度为50°C的条件下反应24h，反应结束后再加入20mL质量分数为30%的盐酸，然后再采用二氯甲烷进行萃取，采用水对萃取物洗涤3次，采用无水硫酸钠干燥，最后通过柱层析得到淡黄色固体4-氧-4-(芘-4-甲氧基)丁酸；
[0058]五、纳米粒子表面功能化修饰:将30mg核壳结构纳米粒子分散到1mL无水乙醇I，得到核壳结构纳米粒子分散液;然后将Smg淡黄色固体4-氧-4-(芘-4-甲氧基)丁酸溶解到5mL无水乙醇Π中，再向无水乙醇Π中加入26mg 1_乙基_(3_二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，反应0.5h后得到混合体系;将核壳结构纳米粒子分散液加入到混合体系中，在温度为50°C的条件下反应12h，离心分离，得到表面修饰了 PYBA的纳米粒子；
[0059]六、纳米粒子载药及孔道封堵:将30mg表面修饰了PYBA的纳米粒子加入到3ml浓度为lmg/mL的罗丹明B水溶液中超声分散30min，然后在室温下搅拌24h，再向其中加入300mg
环糊精后持续在室温下搅拌24h，反应结束后离心分离，通过离心分离得到固体，将固体采用乙醇清洗3?5次，然后在真空干燥箱内真空干燥24h，得到近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体。
[0060]图1为实施例一步骤二得到的NaYF4:Yb，Tm/NaLuF4纳米粒子的透射电镜图；从图中可以看出所合成的上转换纳米粒子单分散性好，尺寸均一，大小约为55nm。
[0061]图2为实施例一步骤三得到的核壳结构纳米粒子的透射电镜图；从图中可以看出所合成的纳米粒子分散良好，尺寸均一，大小约为75nm，核壳结构明显。
[0062]图3为实施例一步骤三得到的核壳结构纳米粒子的氮气吸脱附表征图；图4为实施例一步骤三得到的核壳结构纳米粒子的介孔孔径分布曲线;从图3和图4中可以看出氮气吸附脱附高压区滞后环的存在表明合成材料为介孔材料，其孔径大小约3.2nm，比表面积为257.14m2/g。所合成纳米粒子介孔内可负载药物，表面可修饰分子开关，用于药物控释。
[0063]图5为近红外激光激发下实施例一步骤一得到的上转换纳米粒子内核、步骤二得到的NaYF4: Yb，Tm/NaLuF4纳米粒子和步骤三得到的核壳结构纳米粒子的荧光发射光谱对比图；其中a为步骤一得到的上转换纳米粒子内核，b为步骤二得到的NaYF4:Yb，Tm/NaLuF4纳米粒子，c为步骤三得到的核壳结构纳米粒子;从图中可以看出所合成材料紫外区发光(340?365nm)能够被开关分子吸收，用于光控释。由曲线a、b可知，核壳结构上转换材料所发射荧光比核上转换材料显著增强，这保证了足够强度的紫外光用于光断键过程。而曲线b、c上转换发光强度接近，这表明包覆介孔二氧化硅对其发光影响小。
[0064]图6为近红外光照射下实施例一步骤四得到的淡黄色固体4-氧-4-(芘-4-甲氧基)丁酸、步骤五得到的表面修饰了 PYBA的纳米粒子照射前和步骤五得到的表面修饰了 PYBA的纳米粒子照射后的光断键的紫外可见吸收光谱对比图；其中a为步骤四得到的淡黄色固体4-氧-4-(芘-4-甲氧基)丁酸，b为步骤五得到的表面修饰了 PYBA的纳米粒子照射前，c为步骤五得到的表面修饰了PYBA的纳米粒子照射后；由曲线a、b可知，纳米粒子表面成功地修饰了光响应分子PYBA。由曲线b、c可知，近红外光照射后PYBA的吸收峰消失(曲线c)，这表明纳米粒子表面所修饰的PYBA已被近红外光分解，验证了光致断键发生
[0065]图7为不同功率近红外光照射时的实施例一制备的近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体药物释放效果图，其中a为未光照的实施例一制备的近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体药物释放曲线，b为近红外光功率为1.5W/cm2时实施例一制备的近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体药物释放曲线，c为近红外光功率为3W/cm2时实施例一制备的近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体药物释放曲线，d为近红外光功率为6W/cm2时实施例一制备的近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体药物释放曲线，e为近红外光功率为9W/cm2时实施例一制备的近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体药物释放曲线，I为光照停止位置；图8为对实施例一制备的近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体间歇性近红外光照射时的药物模型释放曲线，其中I为近红外光源开，2为近红外光源关，a为罗丹明B，b为一芘甲醇；图9为一芘甲醇与罗丹明B紫外-可见吸收关系曲线;从图7中可以看出当无激光照射时(曲线a)，药物释放量少，接近于零释放，这表明β-环糊精有效封堵了孔道，避免了药物的泄漏。当采用近红外激光照射时(曲线b-e)，罗丹明B逐渐释放，并且随着激光功率密度的增加，药物释放速率逐渐增大，这表明药物的释放是由激光光照引起的，并可通过调节激光功率的大小来调控药物的释放。这也间接证明近红外光引发了断键，打开了分子开关，使得堵孔分子环糊精离去，孔道内药物分子得以释放。当光照停止后，药物释放也随之停止，表明该平台可能对光源的开关有着敏感的响应。为此，我们设计了脉冲式光照药物释放实验，结果显示罗丹明b的释放量随着间歇性的光照呈现阶梯型趋势(见图8曲线a)，该结果表明可通过激光的开关来精确地控制药物的释放。此外，在上清液中也可检测到断裂的开关分子(一芘甲醇；曲线b)，这近一步验证了光断键控释的机理。当近红外照射时，上清液中开关分子(一芘甲醇)的浓度与模型药物(罗丹明b)的浓度成线性关系(见图9)，故可通过检测开关分子的浓度来监测药物的释放。并根据此结果，调整激光的功率大小来调控药物的释放量，实现近红外光响应的可监控释放。
【主权项】
1.一种近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法，其特征在于近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法具体是按以下步骤进行的: 一、合成上转换纳米粒子内核:将六水合氯化钇、六水合氯化镱和六水氯化铥混合，得到混合物，然后向混合物中加入油酸和十八烯进行反应，在氩气保护和搅拌的条件下将反应温度从室温升温至160°c，并在氩气保护和温度为160°C的条件下搅拌lh，然后将温度从160°C自然冷却至50°C，再加入混合液A，并在氩气保护和温度为50°C的条件下搅拌40min，再将温度从50°C升温至75°C，并在氩气保护和温度为75°C的条件下保持30min，然后将反应体系的温度在20min内从75°C升温至300°C，并在氩气保护和温度为300°C的条件下磁力搅拌lh，反应结束后，自然冷却至室温，采用乙醇作为溶剂进行离心分离得到固体，将固体采用甲醇清洗3?5次，得到NaYF4: Yb/Tm上转换纳米粒子，将NaYF4: Yb/Tm上转换纳米粒子分散于环己烷中，得到上转换纳米粒子内核;所述六水合氯化钇与六水合氯化镱的质量比为1:(0.5?0.6)；所述六水合氯化钇与六水氯化铥的质量比为1:(0.008?0.01)；所述六水合氯化?乙的质量与油酸的体积比为Img: (0.03?0.04 )mL;所述六水合氯化乾的质量与十八稀的体积比为Img: (0.06?0.08)mL;所述混合液A是将氟化铵和氢氧化钠溶解在甲醇中，其中氟化铵的质量与甲醇的体积比为Img: (0.06?0.07)mL，氢氧化钠的质量与甲醇的体积比为Img: (0.08?0.12)mL;所述六水合氯化钇与混合液A中氟化铵的质量比为1: (0.6?0.8);所述六水合氯化钇的质量与环己烷的体积比为Img:(0.04?0.06)mL； 二、合成包覆外壳的上转换纳米粒子:向六水合氯化镥中加入油酸和十八稀，得到反应体系，在氩气保护和搅拌的条件下将反应体系的温度从室温升温至160°C，并在氩气保护和温度为160°C的条件下搅拌lh，然后将温度从160°C自然冷却至50°C，再加入上转换纳米粒子内核和混合液B，然后在氩气保护和温度为50°C的条件下搅拌40min，再将温度从50°C升温至75°C，并在氩气保护和温度为75°C的条件下保持30min，然后将反应体系的温度在20min内从75°C升温至300°C，并在氩气保护和温度为300°C的条件下磁力搅拌lh，反应结束后，将反应体系自然冷却至室温，采用乙醇作为溶剂进行离心分离得到固体，将固体采用甲醇清洗3?5次，得到NaYF4: Yb, Tm/NaLuF4纳米粒子，然后将NaYF4: Yb, Tm/NaLuF4纳米粒子分散于环己烷中，得到NaYF4:Yb，Tm/NaLuF4纳米粒子分散液;所述六水合氯化镥的质量与油酸的体积比为Img:(0.06?0.07)mL;所述六水合氯化镥的质量与十八稀的体积比为Img:(0.11?0.14)mL;所述六水合氯化镥的质量与上转换纳米粒子内核的体积比为Img:(0.02?0.04)mL;所述混合液B是将氟化铵和氢氧化钠溶解在甲醇中，其中氟化铵的质量与甲醇的体积比为Img: (0.06?0.07 )mL，氢氧化钠的质量与甲醇的体积比为Img: (0.08?0.12)mL;所述六水合氯化镥与混合液B中氟化铵的质量比为1:(0.4?0.6);所述六水合氯化镥的质量与环己烷的体积比为Img:(0.07?0.09)mL ； 三、在上转换纳米粒子外层包覆介孔二氧化硅:将十六烷基三甲基溴化铵加入到水中配成溶液，将溶液与NaYF4: Yb，Tm/NaLuF4纳米粒子分散液混合后在室温下搅拌0.5h后超声0.5h，得到超声溶液，在温度为80°C的条件下加热至待超声溶液透明后采用氢氧化钠溶液调整超声溶液的PH为9?10，得到调整pH后的超声溶液，然后采用蠕动栗以0.5mL/h的速度向调整PH后的超声溶液中加入体积浓度为25 %的正硅酸乙酯乙醇溶液后，在室温下反应24h后，通过离心分离得到固体，将固体采用乙醇清洗3?5次，然后在真空干燥箱内真空干燥24h，得到核壳结构纳米粒子;所述十六烷基三甲基溴化铵的质量与水的体积比为Img:0.04mL;所述十六烷基三甲基溴化铵的质量与NaYF4: Yb，Tm/NaLuF4纳米粒子分散液的体积比为Img: (0.0Ol?0.005)mL;所述十六烷基三甲基溴化铵的质量与体积浓度为25%的正硅酸乙酯乙醇溶液的体积比为Img: 0.05mL； 四、合成4-氧-4-(芘-4-甲氧基)丁酸:将丁二酸酐溶解在二氯甲烷中，再加入一芘甲醇，得到混合液，向混合液中滴加吡啶，在温度为50°C的条件下反应24h，反应结束后再加入质量分数为30%的盐酸，然后再采用二氯甲烷进行萃取，采用水对萃取物洗涤3次，采用无水硫酸钠干燥，最后通过柱层析得到淡黄色固体4-氧-4-(芘-4-甲氧基)丁酸;所述丁二酸酐的质量与二氯甲烷的体积比为Img: (0.1?0.2)mL;所述丁二酸酐与一芘甲醇的质量比为1:(1.5?1.8);所述丁二酸酐的质量与吡啶的体积比为Img: (0.07?0.08)mL;所述丁二酸酐的质量与质量分数为30%的盐酸的体积比为Img:(0.3?0.4)mL； 五、纳米粒子表面功能化修饰:将核壳结构纳米粒子分散到无水乙醇I，得到核壳结构纳米粒子分散液;将淡黄色固体4-氧-4-(芘-4-甲氧基)丁酸溶解到无水乙醇Π中，再加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，反应0.5h后得到混合体系;将核壳结构纳米粒子分散液加入到混合体系中，在温度为50°C的条件下反应12h，离心分离，得到表面修饰了 PYBA的纳米粒子;步骤五中所述的核壳结构纳米粒子的质量与无水乙醇I的体积比Img:(0.3?0.4)mL;步骤五中所述的淡黄色固体4-氧-4-(芘-4-甲氧基)丁酸的质量与无水乙醇Π的体积比Img: (0.5?0.7)mL;步骤五中所述的淡黄色固体4-氧-4-(花-4-甲氧基)丁酸与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐的质量比为1: (3?4);步骤五中所述的无水乙醇I与无水乙醇Π的体积比为1:0.5; 六、纳米粒子载药及孔道封堵:将表面修饰了PYBA的纳米粒子加入到罗丹明B水溶液中超声分散30min，然后在室温下搅拌24h，再向其中加入β-环糊精后持续在室温下搅拌20h?40h，反应结束后离心分离，通过离心分离得到固体，将固体采用乙醇清洗3?5次，然后在真空干燥箱内真空干燥24h，得到近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体;所述罗丹明B水溶液的浓度为lmg/mL;所述表面修饰了 PYBA的纳米粒子的质量与罗丹明B水溶液的体积比Img:(0.05?0.2)mL；所述步骤五得到的表面修饰了PYBA的纳米粒子与β_环糊精的质量比为1:(8?12)。2.根据权利要求1所述的一种近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法，其特征在于步骤二中所述六水合氯化镥的质量与油酸的体积比为Img: 0.067mL。3.根据权利要求1所述的一种近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法，其特征在于步骤二中所述六水合氯化镥的质量与十八稀的体积比为Img: 0.125mL。4.根据权利要求1所述的一种近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法，其特征在于步骤二中所述六水合氯化镥的质量与上转换纳米粒子内核的体积比为lmg:0.033mLo5.根据权利要求1所述的一种近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法，其特征在于步骤三中所述十六烷基三甲基溴化铵的质量与NaYF4: Yb，Tm/NaLuF4纳米粒子分散液的体积比为Img: 0.004mL。6.根据权利要求1所述的一种近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法，其特征在于步骤四中所述丁二酸酐的质量与二氯甲烷的体积比为lmg:0.133mL。7.根据权利要求1所述的一种近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法，其特征在于步骤四中所述丁二酸酐与一芘甲醇的质量比为1:1.67。8.根据权利要求1所述的一种近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法，其特征在于步骤四中所述丁二酸酐的质量与卩比啶的体积比为Img: 0.075mL。9.根据权利要求1所述的一种近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法，其特征在于步骤五中所述的淡黄色固体4-氧-4-(芘-4-甲氧基)丁酸与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐的质量比为I:3.25o10.根据权利要求1所述的一种近红外光激发实时监控释药的核壳结构药物载体的制备方法，其特征在于步骤六中所述的表面修饰了 PYBA的纳米粒子的质量与罗丹明B水溶液的体积比Img:0.1mL。
【文档编号】A61K47/40GK106075437SQ201610421621
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月12日 公开号201610421621.6, CN 106075437 A, CN 106075437A, CN 201610421621, CN-A-106075437, CN106075437 A, CN106075437A, CN201610421621, CN201610421621.6
【发明人】刘宗俊, 王铀
【申请人】哈尔滨工业大学