一种自组装四氧化三铁纳米颗粒的制法和用途制造技术

本发明专利技术属于生物材料技术领域，具体涉及一种自组装四氧化三铁纳米颗粒及其制备与用途。自组装四氧化三铁纳米颗粒，包括：由主分子和客分子形成的包合物，其主分子为β‑环糊精修饰的聚乙烯亚胺，客分子为金刚烷修饰的四氧化三铁纳米粒子和金刚烷封端的聚乙二醇。本发明专利技术以金刚烷修饰的四氧化三铁纳米粒子、金刚烷封端的聚乙二醇和β‑环糊精修饰的聚乙烯亚胺为组建模块，通过阳离子水凝胶网络合成自组装四氧化三铁纳米颗粒。所述自组装四氧化三铁纳米颗粒具有良好的弛豫率和光热转化性能，可用于制备磁共振成像造影剂或制备肿瘤光热治疗剂，广泛应用于肿瘤的诊断和治疗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物材料
，具体涉及一种自组装四氧化三铁纳米颗粒及其制备与用途。
技术介绍
Fe3O4纳米颗粒因为其独特的磁性、无毒性和生物相容性被广泛用于生物医学研究。它不仅具有表面效应、量子尺寸效应、体积效应和宏观量子隧道效应，而且还能因单磁畴颗粒的出现而表现特殊的性质，如高磁化率、超顺磁性、高矫顽力等。已经在磁性分离纯化，药物靶向输送，核磁共振成像造影剂，磁热疗等生物医学领域得到广泛的应用。载荷Fe3O4自组装纳米颗粒的表面化学和粒径影响其生物活性。当载荷纳米颗粒的粒径达到几百纳米时，容易被肝脾的网状内皮组织细胞吞噬；若太小(～10nm)则会被缠绕在肾小球上的毛细血管筛选和选择通过。结合了钝化处理和靶向配体的表面修饰能够改进纳米颗粒的表面化学性质，降低它的体内非特异性。比较常见的钝化处理是表面修饰PEG，这样既能抑制蛋白质的吸附，又能延长停留时间。靶向配体例如小分子，多肽类，蛋白质或者抗体，能通过针对肿瘤细胞表面过度表达的受体实现特异性。
技术实现思路
为了克服现有技术中所存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种自组装四氧化三铁纳米颗粒及其制备与应用。为了实现上述目的以及其他相关目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一方面，提供一种自组装四氧化三铁纳米颗粒，包括：由主分子和客分子形成的包合物，其主分子为β-环糊精修饰的聚乙烯亚胺，客分子为金刚烷修饰的四氧化三铁纳米粒子和金刚烷封端的聚乙二醇。优选地，所述β-环糊精修饰的聚乙烯亚胺可以是接枝有β-环糊精的聚乙烯亚胺。优选地，接枝前的聚乙烯亚胺的分子量范围可以是1800～10000。优选地，所述接枝有β-环糊精的聚乙烯亚胺中，每条聚乙烯亚胺长链上接枝有4～7个β-环糊精分子。优选地，所述金刚烷修饰的四氧化三铁纳米粒子可以是表面连接有金刚烷的四氧化三铁纳米粒子。优选地，金刚烷可通过酰胺键连接到四氧化三铁纳米粒子表面上。优选地，每个四氧化三铁纳米粒子表面连接有一个及一个以上金刚烷。优选地，所述金刚烷封端的聚乙二醇中，金刚烷可通过酰胺键连接到聚乙二醇的端部。优选地，未封端前的聚乙二醇的分子量可以是2000～5000。所述自组装四氧化三铁纳米颗粒中，β-环糊精修饰的聚乙烯亚胺、金刚烷修饰的四氧化三铁纳米粒子和金刚烷封端的聚乙二醇之间的重量份数比例为2:(0.1～2)：(3.15～6.3)。本专利技术的第二方面，提供了前述自组装四氧化三铁纳米颗粒的制备方法，包括：(1)按配比取客分子金刚烷修饰的四氧化三铁纳米粒子和金刚烷封端的聚乙二醇，混合，溶解，获得客分子溶液；(2)在步骤(1)获得的客分子溶液中加入主分子β-环糊精修饰的聚乙烯亚胺，涡旋混合均匀，即可获得自组装四氧化三铁纳米颗粒。优选地，制备时，β-环糊精修饰的聚乙烯亚胺、金刚烷修饰的四氧化三铁纳米粒子和金刚烷封端的聚乙二醇之间的重量份数比例为2:(0.1～2)：(3.15～6.3)。优选地，金刚烷修饰的四氧化三铁纳米粒子可通过包括如下步骤的方法获得：将金刚烷通过酰胺反应连接到四氧化三铁纳米粒子上。优选地，金刚烷封端的聚乙二醇可通过包括如下步骤的方法获得：将金刚烷通过酰胺反应连接到聚乙二醇的端部。优选地，β-环糊精修饰的聚乙烯亚胺可通过包括如下步骤的方法获得：将β环糊精与对甲苯磺酰氯反应获得磺酰化β-环糊精；然后将磺酰化β-环糊精接枝到PEI上，获得β-环糊精修饰的聚乙烯亚胺。本专利技术的第三方面提供了一种由前述制备方法获得的自组装四氧化三铁纳米颗粒。本专利技术的第四方面提供了前述自组装四氧化三铁纳米颗粒在制备磁共振成像造影剂中的用途。本专利技术的第五方面，提供了前述自组装四氧化三铁纳米颗粒在制备肿瘤光热治疗剂中的用途。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术以金刚烷修饰的四氧化三铁纳米粒子、金刚烷封端的聚乙二醇和β-环糊精修饰的聚乙烯亚胺为组建模块，通过阳离子水凝胶网络合成自组装四氧化三铁纳米颗粒。所述自组装四氧化三铁纳米颗粒具有良好的弛豫率和光热转化性能，可用于制备磁共振成像造影剂或制备肿瘤光热治疗剂，广泛应用于肿瘤的诊断和治疗。附图说明图1是Fe3O4-MNPs纳米粒子的合成示意图。图2是Fe3O4-MNPs纳米粒子的TEM图。图3是Fe3O4-MNPs纳米粒子在808nm近红外光照射下体外光热转化实验。图4是Fe3O4-MNPs纳米粒子对A549细胞体外毒性实验。图5是不同浓度Fe3O4-MNPs纳米粒子在体外的弛豫时间和弛豫率的测定。图6是Fe3O4-MNPs纳米粒子在808nm近红外光照射下体内肿瘤热疗效果。图7：β-环糊精修饰的聚乙烯亚胺的结构示意图。图8：金刚烷修饰的四氧化三铁纳米粒子结构示意图。图9：金刚烷封端的聚乙二醇结构示意图。图10：Ad-PEG的氢谱图。图11：6-ots-β-CD的氢谱图。图12：CD-PEI的氢谱图。具体实施方式包合物包合物系指一种分子被全部或部分包合于另一种分子的空穴结构内，形成特殊的络合物。这种包合物包括：主分子和客分子，主分子即是包合材料，具有一定的空穴结构，足以将客分子容纳在内。自组装四氧化三铁纳米颗粒本专利技术的自组装四氧化三铁纳米颗粒，包括：由主分子和客分子形成的包合物，其主分子为β-环糊精修饰的聚乙烯亚胺，客分子为金刚烷修饰的四氧化三铁纳米粒子和金刚烷封端的聚乙二醇。所述β-环糊精修饰的聚乙烯亚胺可以是接枝有β-环糊精的聚乙烯亚胺。将β-环糊精接枝到聚乙烯亚胺上，获得接枝有β-环糊精的聚乙烯亚胺属于本领域技术人员所公知的技术。接枝前的聚乙烯亚胺的分子量范围可以是1800～10000。一实施例中，列举了接枝前的聚乙烯亚胺的分子量是10000，但是，其分子量并不仅限于10000。所述接枝有β-环糊精的聚乙烯亚胺中，每条聚乙烯亚胺长链上接枝有4～7个β-环糊精分子。一实施例中，列举了枝接了5个β-环糊精分子的聚乙烯亚胺长链，但是其接枝率并不仅限于此。所述β-环糊精修饰的聚乙烯亚胺的结构示意图可参见图7。所述金刚烷修饰的四氧化三铁纳米粒子可以是表面连接有金刚烷的四氧化三铁纳米粒子。将金刚烷连接到四氧化三铁纳米粒子表面上属于本领域技术人员所公知的技术。例如，金刚烷可通过酰胺键连接到四氧化三铁纳米粒子上。每个四氧化三铁纳米粒子表面可以连接有一个及一个以上金刚烷。所述金刚烷修饰的四氧化三铁纳米粒子的结构示意图可参见图8。采用金刚烷对聚乙二醇进行封端属于本领域技术人员公知的技术。例如，所述金刚烷封端的聚乙二醇中，金刚烷可通过酰胺键连接到聚乙二醇的端部。未封端前的聚乙二醇的分子量可以是2000～5000。一实施例中，列举了所述聚乙二醇的分子量为5000，但是并不仅限于此。所述金刚烷封端的聚乙二醇的结构示意图可参见图9。本专利技术的自组装四氧化三铁纳米颗粒的合成以金刚烷和β-环糊精的识别作用为基础。β-环糊精具有独特的生物降解性，无毒性，无光吸收性等，它有一个空腔结构，空腔内壁疏水，外壁亲水，因此它很容易基于空格内腔的双重疏水作用识别包络客体分子。本专利技术以金刚烷修饰的四氧化三铁纳米粒子、金刚烷封端的聚乙二醇和β-环糊精修饰的聚乙烯亚胺为组建模块，通过阳离子水凝胶网络合成载荷自组装纳米微球。这种水凝胶网络通过分子间的π-π键的堆积作用组建分子模块。而且，通过改变组建模块的用量比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自组装四氧化三铁纳米颗粒，包括：由主分子和客分子形成的包合物，其主分子为β‑环糊精修饰的聚乙烯亚胺，客分子为金刚烷修饰的四氧化三铁纳米粒子和金刚烷封端的聚乙二醇。

【技术特征摘要】
1.一种自组装四氧化三铁纳米颗粒，包括：由主分子和客分子形成的包合物，其主分子为β-环糊精修饰的聚乙烯亚胺，客分子为金刚烷修饰的四氧化三铁纳米粒子和金刚烷封端的聚乙二醇。2.根据权利要求1所述的自组装四氧化三铁纳米颗粒，其特征在于，所述自组装四氧化三铁纳米颗粒中，β-环糊精修饰的聚乙烯亚胺、金刚烷修饰的四氧化三铁纳米粒子和金刚烷封端的聚乙二醇之间的重量份数比例为2:(0.1～2)：(3.15～6.3)。3.根据权利要求1所述的自组装四氧化三铁纳米颗粒，其特征在于，所述β-环糊精修饰的聚乙烯亚胺选用接枝有β-环糊精的聚乙烯亚胺。4.根据权利要求3所述的自组装四氧化三铁纳米颗粒，其特征在于，接枝前的聚乙烯亚胺的分子量范围是1800～10000。5.根据权利要求3所述的自组装四氧化三铁纳米颗粒，其特征在于，所述接枝有β-环糊精的聚乙烯亚胺中，每条聚乙烯亚胺长链上接枝有4～7个β-环糊精分子。6.根据权利要求1所述的自组装四氧化三铁纳米颗粒，其特征在于，所述金刚烷修饰的四氧化三铁纳米粒子选用表面连接有金刚烷的四氧化三铁纳米粒子。7.根据权利要求6所述的自组装四氧化三铁纳米颗粒，其特征在于，金刚烷通过酰胺键连接到四氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭金良，包晓，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31