一种对超低频磁场敏感的功能磁性纳米材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种对超低频磁场敏感的功能磁性纳米材料及其制备方法，功能磁性纳米材料的制备方法包括以下步骤：(1)以乙酰丙酮锌及乙酰丙酮铁为原料，制备出磁性纳米材料；(2)先对所制备的磁性纳米材料的水溶性进行改善，之后将靶向基团修饰在水溶性磁性纳米材料的表面，从而获得功能磁性纳米材料。与现有技术相比，本发明专利技术制备的功能磁性纳米材料对超低频旋转磁场敏感，能够避免高频磁场对人体的不利影响，并通过靶向基团的修饰，使功能磁性纳米材料具有靶向肿瘤细胞的功能，在超低频磁场作用下，能够安全有效地杀死肿瘤细胞，并能够通过改变靶向基团的种类，实现对不同癌细胞、肿瘤组织的精准治疗，治疗过程安全有效。

Functional magnetic nano material sensitive to ultra low frequency magnetic field and preparation method thereof

The invention relates to a sensitive to ultra low frequency magnetic field function of magnetic nano material and its preparation method, preparation method of functional magnetic nano material comprises the following steps: (1) with acetylacetone zinc and iron acetylacetonate as raw materials, preparation of magnetic nano materials; (2) the magnetic nano materials preparation the water solubility was improved, the target group is modified on the surface of water soluble magnetic nano materials, so as to obtain the function of magnetic nano materials. Compared with the prior art, the function of magnetic nano material prepared by the invention is sensitive to ultra low frequency rotating magnetic field, can avoid the adverse effect of high frequency electromagnetic field on the human body, and through the target group of the modification, the function of magnetic nano material has the function of targeting tumor cells, in the ultra low frequency magnetic field, can be safely kill the tumor cells, and can change the target group of the species, to achieve accurate treatment for different cancer cells and tumor tissue, safe and effective treatment process.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米医学
，涉及一种对超低频磁场敏感的功能磁性纳米材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，磁性纳米材料因其自身特有的磁力性能和较好的生物相容性而被应用于各个领域，例如核磁共振成像、基因或药物的载体等，磁性纳米材料在肿瘤治疗领域被视为最有前景的纳米药物。尤其是在脑肿瘤治疗方面，通过多肽修饰的磁性纳米材料，具有跨越血脑屏障的能力，并可通过外加磁场来增强其跨越血脑屏障的效率。目前，磁性纳米材料在肿瘤治疗方面的应用主要有两种方式：一是作为抗癌药物或基因的载体，在外加磁场作用下靶向到肿瘤部位；二是作为磁热疗法中的媒介。这两种治疗方法分别存在如下缺陷：磁性纳米材料作为抗癌药物载体，虽然在外加磁场的作用下能够提高靶向治疗效果，但是抗癌治疗价格昂贵且副作用大，药物在体内循环的过程中仍会作用到正常细胞，从而影响人体健康；磁热疗法就是利用外部磁场直接加热，其治疗原理是在肿瘤外部施加高频交变磁场，同时利用涡流效应使肿瘤组织吸收磁场能量产热升温，磁场工作频率从数兆赫至上千兆赫，功耗通常在300瓦至500瓦之间，因此，肿瘤周围的健康组织同样会吸收电磁波能量而受损伤，并且该方法对体内深层肿瘤的疗效仍不理想。此外，研究发现高频磁场对人体还存在一定的危害性。随着磁性纳米材料治疗肿瘤时代的开启，磁诱导机械力破坏成为新兴的物理治疗方法。它以磁性纳米材料为“磁力刀”，通过交变磁场控制“磁力刀”运动，产生机械力破坏肿瘤细胞的生理功能，从而杀死肿瘤细胞。与其它两种治疗方法相比，机械力破坏杀死肿瘤细胞的治疗方法具有特有的优势，如毒副作用小、治疗效果好等。然而已有的研究都是采用微米级“磁力刀”在交变磁场中对肿瘤细胞产生机械力破坏，从而导致癌细胞死亡。由于微米级“磁力刀”尺寸较大，不容易被细胞内吞，且体内循环过程中容易堵塞血管，尤其是在脑肿瘤治疗过程中，因其尺寸过大而不易跨过血脑屏障，严重影响了治疗效果。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够安全有效地杀死肿瘤细胞的对超低频磁场敏感的功能磁性纳米材料及其制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种对超低频磁场敏感的功能磁性纳米材料的制备方法，该方法具体包括以下步骤：(1)磁性纳米材料的制备：(1-1)分别将乙酰丙酮锌及乙酰丙酮铁加入至有机溶剂A中，并混合均匀；(1-2)在280-300℃下反应25-35min，冷却后加入有机溶剂B；(1-3)静置后得到固体沉淀，将该固体沉淀洗涤后，分散于有机溶剂C中，即得到所述的磁性纳米材料；(2)功能磁性纳米材料的制备：(2-1)将活化羧基后的聚丙烯酸与多巴胺混合后，搅拌使其充分反应；(2-2)加入氨基化聚乙二醇，搅拌使其充分反应，后经透析、干燥，得到多巴胺-聚丙烯酸-聚乙二醇；(2-3)分别将磁性纳米材料及多巴胺-聚丙烯酸-聚乙二醇溶于有机溶剂D中，超声40-60min后，搅拌使其充分反应，得到水溶性磁性纳米材料；(2-4)将水溶性磁性纳米材料溶于MES缓冲液中，活化羧基后，加入PBS缓冲液，之后加入靶向基团，搅拌使其充分反应，即得到所述的功能磁性纳米材料。将功能磁性纳米材料水洗后，分散于PBS缓冲液中，待需要时取用。本专利技术通过对磁性纳米材料进行表面改性，制得功能磁性纳米材料。MES缓冲液为2-(N-吗啡啉)乙磺酸缓冲液，PBS缓冲液为磷酸盐缓冲液，EDC为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，NHS为N-羟基琥珀酰亚胺。所述的有机溶剂A为油酸与二苄醚的混合物，并且油酸与二苄醚的体积比为1-2:10；所述的有机溶剂B为无水乙醇，所述的有机溶剂C为甲苯，所述的有机溶剂D为N,N-二甲基甲酰胺。步骤(1-1)所述的混合过程中，通入氩气作为保护气。步骤(1-3)中，静置时间为4-12h，所述的洗涤过程中，洗涤剂包括乙醇或甲苯中的一种或两种。步骤(2-1)中，聚丙烯酸的活化羧基工艺为：将聚丙烯酸溶于N,N-二甲基甲酰胺中，之后分别加入EDC及三乙胺，搅拌10-20min即可，每1mLN,N-二甲基甲酰胺中加入3-4mg所述的聚丙烯酸，所述的聚丙烯酸、EDC及三乙胺的质量比为18:92-98:0.5-1。步骤(2-2)中，加入氨基化聚乙二醇后，搅拌4-12h使其充分反应。所述的干燥为冷冻干燥，该冷冻干燥过程中，温度为-55℃至-45℃，压力为0.1-0.12atm。步骤(2-3)中，超声后，搅拌4-12h使其充分反应。步骤(2-4)中，所述的MES缓冲液的pH值为4-4.5，所述的PBS缓冲液的pH值为8.5-9.5，活化羧基工艺为：分别加入EDC及NHS，搅拌10-20min即可，所述的水溶性磁性纳米材料、EDC及NHS的质量比为8:45-50:65-70。步骤(2-4)中，所述的靶向基团为表皮生长因子、HER2抗体或PSMA抗体。步骤(1-1)中，所述的乙酰丙酮锌及乙酰丙酮铁的摩尔比为3:1-3，每1mL有机溶剂A中，加入20-30mg所述的乙酰丙酮锌；步骤(1-2)中，所述的有机溶剂B与步骤(1-1)中所述的有机溶剂A的体积比为1:4-6；步骤(1-3)中，每1mL有机溶剂C中，加入8-12mg固体沉淀。步骤(2-1)中，所述的聚丙烯酸与多巴胺的质量比为3:7-10；步骤(2-2)中，所述的氨基化聚乙二醇与步骤(2-1)中所述的多巴胺的质量比为125:21-27；步骤(2-3)中，所述的磁性纳米材料与多巴胺-聚丙烯酸-聚乙二醇的质量比为1:0.8-1.5，每1mL有机溶剂D中，加入0.8-1.1mg所述的磁性纳米材料；步骤(2-4)中，每1mLMES缓冲液中，加入2-4mg所述的水溶性磁性纳米材料，所述的MES缓冲液与PBS缓冲液的体积比为1:1-3，所述的靶向基团与水溶性磁性纳米材料的质量比为1:17-23。一种采用所述的方法制备而成的对超低频磁场敏感的功能磁性纳米材料。所述的超低频磁场为超低频旋转磁场，该超低频旋转磁场的频率范围为0.5-20Hz。本专利技术中，多巴胺的作用为：提供酚羟基，与磁性纳米材料中的Fe原子形成铁氧键，从而将多巴胺-聚丙烯酸-聚乙二醇成功地修饰在磁性纳米材料表面；氨基化聚乙二醇的作用主要是改善磁性纳米材料的生物相容性；通过将靶向基团修饰在水溶性磁性纳米材料上，能够使制得的功能磁性纳米材料具有靶向肿瘤细胞的功能，其中，表皮生长因子能够靶向脑肿瘤细胞，HER2抗体能够靶向乳腺肿瘤细胞，PSMA抗体能够靶向前列腺肿瘤细胞。本专利技术中，磁性纳米材料通过表面特异性修饰后，成为功能磁性纳米材料，具有肿瘤细胞靶向功能，可以明显增强细胞内吞效率；在超低频旋转磁场作用下发生自组装，随着磁场旋转在细胞内部扰动，从而对癌细胞产生机械力破坏。这种机械力物理治疗的方法能够代替昂贵的药物治疗和副作用极大的放射疗法。本专利技术中，功能磁性纳米材料对超低频磁场的敏感度高，生物安全性好；具有靶向肿瘤细胞的功能，可以提高其在肿瘤部位富集的效率。所使用的超低频旋转磁场，对人体不存在负面影响。通过改变功能磁性纳米材料表面的靶向基团，使其可应用于其它肿瘤的治疗。与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：1)本专利技术制得的功能磁性纳米材料对超低频旋转磁场敏感，能够避免高频磁场对人体的不利影响，且超低频旋转磁场装置具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对超低频磁场敏感的功能磁性纳米材料的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：(1)磁性纳米材料的制备：(1‑1)分别将乙酰丙酮锌及乙酰丙酮铁加入至有机溶剂A中，并混合均匀；(1‑2)在280‑300℃下反应25‑35min，冷却后加入有机溶剂B；(1‑3)静置后得到固体沉淀，将该固体沉淀洗涤后，分散于有机溶剂C中，即得到所述的磁性纳米材料；(2)功能磁性纳米材料的制备：(2‑1)将活化羧基后的聚丙烯酸与多巴胺混合后，搅拌使其充分反应；(2‑2)加入氨基化聚乙二醇，搅拌使其充分反应，后经透析、干燥，得到多巴胺‑聚丙烯酸‑聚乙二醇；(2‑3)分别将磁性纳米材料及多巴胺‑聚丙烯酸‑聚乙二醇溶于有机溶剂D中，超声40‑60min后，搅拌使其充分反应，得到水溶性磁性纳米材料；(2‑4)将水溶性磁性纳米材料溶于MES缓冲液中，活化羧基后，加入PBS缓冲液，之后加入靶向基团，搅拌使其充分反应，即得到所述的功能磁性纳米材料。

【技术特征摘要】
1.一种对超低频磁场敏感的功能磁性纳米材料的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：(1)磁性纳米材料的制备：(1-1)分别将乙酰丙酮锌及乙酰丙酮铁加入至有机溶剂A中，并混合均匀；(1-2)在280-300℃下反应25-35min，冷却后加入有机溶剂B；(1-3)静置后得到固体沉淀，将该固体沉淀洗涤后，分散于有机溶剂C中，即得到所述的磁性纳米材料；(2)功能磁性纳米材料的制备：(2-1)将活化羧基后的聚丙烯酸与多巴胺混合后，搅拌使其充分反应；(2-2)加入氨基化聚乙二醇，搅拌使其充分反应，后经透析、干燥，得到多巴胺-聚丙烯酸-聚乙二醇；(2-3)分别将磁性纳米材料及多巴胺-聚丙烯酸-聚乙二醇溶于有机溶剂D中，超声40-60min后，搅拌使其充分反应，得到水溶性磁性纳米材料；(2-4)将水溶性磁性纳米材料溶于MES缓冲液中，活化羧基后，加入PBS缓冲液，之后加入靶向基团，搅拌使其充分反应，即得到所述的功能磁性纳米材料。2.根据权利要求1所述的一种对超低频磁场敏感的功能磁性纳米材料的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂A为油酸与二苄醚的混合物，并且油酸与二苄醚的体积比为1-2:10；所述的有机溶剂B为无水乙醇，所述的有机溶剂C为甲苯，所述的有机溶剂D为N,N-二甲基甲酰胺。3.根据权利要求1所述的一种对超低频磁场敏感的功能磁性纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(1-1)所述的混合过程中，通入氩气作为保护气。4.根据权利要求1所述的一种对超低频磁场敏感的功能磁性纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(1-3)中，静置时间为4-12h，所述的洗涤过程中，洗涤剂包括乙醇或甲苯中的一种或两种。5.根据权利要求1所述的一种对超低频磁场敏感的功能磁性纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(2-1)中，聚丙烯酸的活化羧基工艺为：将聚丙烯酸溶于N,N-二甲基甲酰胺中，之后分别加入EDC及三乙胺，搅拌10-20min即可，每1mLN,N-二甲基甲酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：成昱，申雅静，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31