具有抗肿瘤作用的纳米羟基磷灰石粒子及制备方法和用途技术

本发明专利技术属于生物医用材料领域，具体涉及具有抗肿瘤作用的纳米羟基磷灰石粒子及制备方法和用途，该纳米羟基磷灰石粒子呈长棒状，其平均直径为10～50nm，平均长度为20～100nm，平均长径比为2～10，平均结晶度为30～80％，且粒度分布均匀。本发明专利技术提供了一种结晶度可控的纳米羟基磷灰石粒子，其对肿瘤细胞具有较强的增殖抑制作用，其中200～300μg/ml、结晶度55～70％的纳米羟基磷灰石与黑色素瘤细胞共培养，细胞增殖抑制率可达到55％以上，与现有技术相比取得了显著的进步。

Nano hydroxyapatite particles with anti-tumor effect and preparation method and use thereof

The invention belongs to the field of biological medical materials, in particular to nano hydroxyapatite particles with antitumor effects and preparation methods and uses. The nano hydroxyapatite particles are long bar shaped, with an average diameter of 10 to 50nm, an average length of 20 to 100nm, an average length diameter ratio of 2~10, an average crystallinity of 30 ~ 80%, and a grain of grain. The degree distribution is uniform. The invention provides a nano hydroxyapatite particle with controllable crystallinity, which has strong inhibitory effect on tumor cells, in which 200~300 micron g/ml and 55 ~ 70% of nano hydroxyapatite are co cultured with melanoma cells, and the inhibition rate of cell proliferation can reach more than 55%, compared with the existing technology. Significant progress has been made.

【技术实现步骤摘要】
具有抗肿瘤作用的纳米羟基磷灰石粒子及制备方法和用途
本专利技术属于生物医用材料领域，具体涉及具有抗肿瘤作用的纳米羟基磷灰石粒子其制备方法和用途。
技术介绍
羟基磷灰石是人体骨骼和组织中的主要无机成分，其对多种蛋白核酸分子具有吸附性、高结合性、生物相容性好以及良好的负载能力、可控释放等优点，已被广泛应用于生物医用领域，如硬组织修复材料、药物载体，基因载体等。除此之外，越来越多的研究指出，纳米羟基磷灰石粒子能够诱导肿瘤细胞的凋亡，具有一定的抗肿瘤能力。如青芳竹等人通过水热反应法制备了粒径30～60nm，平均粒径为40nm的纳米羟基磷灰石粒子(HA-NPs)，发现其对多种人肿瘤细胞(骨肉瘤细胞MG63、U-2OS和Saos-2以及肝癌细胞HepG2)具有选择性凋亡作用，且揭露了HA-NPs对四种肿瘤细胞的抑制作用与其作用浓度和共培养时间相关：浓度越高，共培养时间越长，所受到的抑制作用越强，对各种细胞抑制强度依次为：骨肉瘤细胞MG63>骨肉瘤细胞U-2OS>肝癌细胞HepG2>骨肉瘤细胞Saos-2。最后，总结出：粒径30～60nm、浓度100～500μg/ml的HA-NPs对细胞具有选择性的凋亡作用，HA-NPs通过同时启动Caspase依赖性的外源途径和内源途径诱导肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤细胞在体内的组织形成(青芳竹，纳米羟基磷灰石颗粒选择性诱导细胞凋亡的研究)。又如钱江潮等人制备了不同大小、形貌和微观结构的纳米羟基磷灰石粒子，并以肝癌、胃癌、宫颈癌细胞为模型，考察了粒径为26nm、45nm、78nm和175nm的纳米羟基磷灰石粒子对肿瘤细胞的毒性作用，发现45nm的纳米羟基磷灰石粒子抗肿瘤效果最强。同时发现纳米羟基磷灰石粒子对肿瘤细胞的毒性作用还与细胞的种类有关，纳米羟基磷灰石粒子的毒性强度表现为MGC80-3＞HepG2＞HeLa(钱江潮，袁媛等，纳米羟基磷灰石抗肿瘤活性研究)。上述研究披露了纳米羟基磷灰石粒子对肿瘤细胞的毒性作用与其粒子形貌、大小、浓度和作用时间有关，但关于不同结晶度对不同种类肿瘤细胞的毒性作用尚处于技术空白阶段，缺乏系统的研究。其次，青芳竹和钱江潮等制备得到的纳米羟基磷灰石粒子证实对不同种类的肿瘤均具有一定的抑制作用，但是一般在≥400μg/ml的浓度，才具有较高的抑制率，有些甚至需要维持在1000μg/ml的浓度。因此，如何进一步提高纳米羟基磷灰石颗粒对肿瘤细胞的抑制作用是目前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种具有抗肿瘤作用的纳米羟基磷灰石粒子及其制备方法和用途以解决上述技术问题。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：具有抗肿瘤作用的纳米羟基磷灰石粒子，该纳米羟基磷灰石粒子呈长棒状，其平均直径为10～50nm，平均长度为20～100nm，平均长径比为2～10，平均结晶度为30～80％，且粒度分布均匀。进一步地，该纳米羟基磷灰石粒子平均直径为10～30nm，平均长度为30～80nm，平均长径比为3～8，平均结晶度为55-70％。进一步地，该纳米羟基磷灰石粒子平均直径为20nm，平均长度为60nm，平均长径比为3，平均结晶度为60.3％。进一步地，其由以下步骤制备得到：S1、将0.2～1.0mol/L硝酸钙水溶液和0～10.0wt％的大分子模板水溶液混合，得混合溶液；S2、在40～80℃下，将上述混合溶液与0.2～1.0mol/L磷酸氢二铵水溶液混合，钙磷比为1.50～1.67，以氨水调节溶液pH为9.0～11.0，搅拌反应6～12h，然后在40～80℃下陈化12～24h，得到含羟基磷灰石纳米粒子的浆料，将上述浆料在120～180℃下水热处理0～24h；S3、将上述经水热处理后的浆料转移至板框式压滤机中，用去离子水或70～85v/v％乙醇溶液洗涤1～3次，压滤得到含纳米羟基磷灰石粒子的滤饼；S4、将上述制备得到的滤饼进行球磨，加入适量水或70～85v/v％乙醇溶液，球磨4～12h，将球磨后的浆料经冷冻干燥后过筛分级，即获得具有良好分散性的纳米羟基磷灰石粒子。进一步地，所述大分子模板选自聚乙烯醇、聚乙二醇、明胶、胶原和聚乳酸中的一种或两种。进一步地，所述步骤S4还包括将过筛后的纳米羟基磷灰石粒子在200～800℃下煅烧1～120min。进一步地，所述煅烧过程中加入0.01～5.00％的烧结助剂，所述烧结助剂为多孔球形碳酸钙。相应地，本专利技术还提供了一种制备上述的具有抗肿瘤作用的纳米羟基磷灰石粒子的方法，包括以下步骤：A)将0.2～1.0mol/L硝酸钙水溶液和0～10.0wt％的大分子模板水溶液混合，得混合溶液；B)在40～80℃下，将上述混合溶液与0.2～1.0mol/L磷酸氢二铵水溶液混合，钙磷比为1.50～1.67，以氨水调节溶液pH为9.0～11.0，搅拌反应6～12h，然后在40～80℃下陈化12～24h，得到含羟基磷灰石纳米粒子的浆料，将上述浆料在120～180℃下水热处理0～24h；C)将上述经水热处理后的浆料转移至板框式压滤机中，用去离子水或70～85v/v％乙醇溶液洗涤1～3次，压滤得到含纳米羟基磷灰石粒子的滤饼；D)将上述制备得到的滤饼进行球磨，加入适量水或70～85v/v％乙醇溶液，球磨4～12h，将球磨后的浆料经冷冻干燥后过筛分级，即获得具有良好分散性的纳米羟基磷灰石粒子。进一步地，所述步骤D)中还包括将过筛后的纳米羟基磷灰石粒子在200～800℃下煅烧1～120min，其中采用马弗炉烧结、微波烧结和微波辅助加热方法中的一种进行煅烧。进一步地，所述步骤D)中所述煅烧过程中还加入0.01～5.00％烧结助剂，所述烧结助剂为多孔球形碳酸钙。专利技术人通过将不同结晶度的纳米羟基磷灰石粒子(31.7％、40.7％、43.0％、55.1％、60.3％、65.7％、78.9％、64.3％、68.1％)与黑色素瘤细胞(A375)共培养，发现55～70％结晶度的纳米羟基磷灰石粒子对黑色素瘤细胞的抑制效率较高，其以200～300μg/ml的浓度存在即可均达到55％以上的肿瘤抑制率，在一定结晶度范围内，抑制作用随着浓度增加而增强。而结晶度过高(>70％)和过低(<50％)的纳米羟基磷灰石对黑色素瘤细胞的抑制作用均较弱，纳米羟基磷灰石粒子浓度过高(>300μg/ml)或较低(<200μg/ml)对黑色素瘤细胞的抑制作用也不甚理想，抑制率均低于50％。此次，本专利技术另一个关键点在于煅烧过程中加入了烧结助剂，所述烧结助剂为多孔球形碳酸钙，其能够克服羟基磷灰石粒子在煅烧过程中结晶度过快增加的问题，并且还能起到细化晶核的作用。实施例7与实施例5相比不加入烧结助剂，相同煅烧条件下生产的纳米羟基磷灰石粒子结晶度较高。而加入碳酸钙作为烧结助剂，其无法起到克服羟基磷灰石粒子在煅烧过程中结晶度过快增加的问题。本专利技术具有以下优点：1)本专利技术提供了一种纳米羟基磷灰石颗粒，其对肿瘤细胞具有优异的抑制作用，其中200～300μg/ml55％～70％结晶度的纳米羟基磷灰石与黑色素瘤细胞细胞共培养，抑制率均可达到55％以上，与现有技术相比取得了显著的进步。2)本专利技术通过在烧结过程中加入一种新型的烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有抗肿瘤作用的纳米羟基磷灰石粒子，其特征在于，该纳米羟基磷灰石粒子呈长棒状，其平均直径为10～50nm，平均长度为20～100nm，平均长径比为2～10，平均结晶度为30～80％，且粒度分布均匀。

【技术特征摘要】
1.具有抗肿瘤作用的纳米羟基磷灰石粒子，其特征在于，该纳米羟基磷灰石粒子呈长棒状，其平均直径为10～50nm，平均长度为20～100nm，平均长径比为2～10，平均结晶度为30～80％，且粒度分布均匀。2.如权利要求1所述的纳米羟基磷灰石粒子，其特征在于，该纳米羟基磷灰石粒子平均直径为10～30nm，平均长度为30～80nm，平均长径比为3～8，平均结晶度为55-70％。3.如权利要求2所述的纳米羟基磷灰石粒子，其特征在于，该纳米羟基磷灰石粒子平均直径为20nm，平均长度为60nm，平均长径比为3，平均结晶度为60.3％。4.如权利要求1所述的纳米羟基磷灰石粒子，其特征在于，其由以下步骤制备得到：S1、将0.2～1.0mol/L硝酸钙水溶液和0～10.0wt％的大分子模板水溶液混合，得混合溶液；S2、在40～80℃下，将上述混合溶液与0.2～1.0mol/L磷酸氢二铵水溶液混合，钙磷比为1.50～1.67，以氨水调节溶液pH为9.0～11.0，搅拌反应6～12h，然后在40～80℃下陈化12～24h，得到含羟基磷灰石纳米粒子的浆料，将上述浆料在120～180℃下水热处理0～24h；S3、将上述经水热处理后的浆料转移至板框式压滤机中，用去离子水或70～85v/v％乙醇溶液洗涤1～3次，压滤得到含纳米羟基磷灰石粒子的滤饼；S4、将上述制备得到的滤饼进行球磨，加入适量水或70～85v/v％乙醇溶液，球磨4～12h，将球磨后的浆料经冷冻干燥后过筛分级，即获得具有良好分散性的纳米羟基磷灰石粒子。5.如权利要求4所述的纳米羟基磷灰石粒子，其特征在于，所述大分子模板选自聚乙烯醇、聚乙二醇、明胶、胶原和聚乳酸中...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱向东，李向锋，武宏锋，张坤，杨晓，周勇，屠重棋，张兴栋，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51