一种复合材料纳米球及其制备方法与应用技术

本申请公开了一种复合材料纳米球及其制备方法与应用。所述复合材料纳米球包括内核颗粒、金属纳米壳层、巯基酸修饰层和聚乙烯亚胺类化合物修饰层；所述内核颗粒为成膜物质包载氟碳类化合物；所述金属纳米壳层包覆于所述内核颗粒的表面；所述巯基酸修饰层通过巯基连接于所述金属壳层；所述聚乙烯亚胺类化合物层通过酰胺键连接于所述巯基酸修饰层。所述复合材料纳米球具有光热治疗、增强巨噬细胞基因转染、超声增强成像等多种功能。超声增强成像等多种功能。超声增强成像等多种功能。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料纳米球及其制备方法与应用


[0001]本申请涉及一种复合材料纳米球及其制备方法与应用，属于生物医学


技术介绍

[0002]近年来，免疫治疗显著改善了癌症患者的预后，尤其是晚期患者的福音。抑制肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)极化是肿瘤免疫治疗的重要途径之一。TAMs是浸润到肿瘤组织内的天然免疫效应细胞群，约占整个肿瘤组织细胞的5
‑
72％。TAMs可被不同的因素诱导成不同的表型，其中一种是具有抗肿瘤作用的M1型TAMs，另一种是促进肿瘤增殖和转移的M2型TAMs。M2型TAMs在肿瘤免疫中起重要作用，它可以调节炎症反应，适应性免疫，清除碎片，促进血管生成，组织重塑修复，刺激血管生成，导致异常血管生成，抑制抗肿瘤T细胞募集，诱导肿瘤细胞增殖和转移。因此，抑制M2型TAMs的极化为肿瘤治疗提供了一种新的策略。
[0003]小干扰RNA(Small interfering RNA,siRNA)在多种疾病的治疗中具有广阔的应用前景，尤其在肿瘤治疗中，因为siRNA可以抑制任何类型癌细胞的靶基因。此外，siRNA合成相对容易，生产成本低，开发周期短，治疗范围广，在癌症治疗中具有广阔的前景。然而，细胞内外的各种生物屏障限制了其广泛的临床应用。为了成功将siRNA导入细胞，获得足够的治疗指标，研究人员设计了多种载体，如脂质、类脂材料(类脂质)、聚合物、多肽、外泌体、无机纳米颗粒等。但将siRNA转染到人类免疫细胞中仍然是非常困难的。巨噬细胞作为一种免疫细胞，因为它能识别外来核酸，利用酶降解并产生活性氧物种来破坏它们，所以即使有成熟的转染剂，也很难将siRNA转染到巨噬细胞中。由于纳米粒子的组成、大小、形状和表面功能化可以灵活而精确地定制，它们在siRNA传递中具有巨大的优势。尽管如此，各种纳米生物材料对人巨噬细胞的转染效率基本在60％
‑
80％之间，较商业转染试剂的转染效率(50
‑
60％)有所提高，但仍不令人满意。因此，制备一种能进一步提高巨噬细胞基因转染效率、生物安全性和低毒性的纳米材料仍是我们需要研究的重要课题。
[0004]癌症治疗中新兴的疗法除免疫治疗、基因治疗、光动力治疗外，光热疗法(PTT)也表现出令人鼓舞的治疗效果。光热疗法利用光热传导剂的光热效应，可以将光能转化成热量没从而提高周围温度达到可以触发癌细胞死亡的作用。在众多不同的治疗方法中，光热疗法具有许多优势，它可以通过调节给予光照的强度、时间、光照面积和药物浓度来精确的控制靶区域的温度，从而避免肿瘤周围正常组织的损伤。另外光热疗法是一种高效、无创、安全的治疗方法，适用于各种类型的癌症。在众多的光热治疗纳米材料中，金纳米粒独特的光学性质和生物安全性在在光热治疗中成为主要的应用材料之一。可以通过改变金纳米粒的形状和大小控制它的近红外吸收波长，另外金纳米粒具有多种功能化修饰，为实现材料的多功能性提供制备基础。虽然金纳米粒的光热效果较好，但目前为止所报道的光然转换效率均在20
‑
40％之间，若能将光热转换效率进一步提高，有望进一步增强其光热治疗疗效。
[0005]目前，在癌症中单一的治疗方式疗效仍有限，多种治疗方式的联合治疗疗效更好。光热治疗联合基因治疗的方式逐渐受到人们的关注。同时，若能实现纳米粒子在治疗中的
可视化追踪，光热治疗范围的实时监控将成为可能，减轻治疗中对周围正常组织的不必要损伤，进一步推动多功能纳米平台在癌症治疗中的应用。

技术实现思路

[0006]根据本申请的一个方面，提供一种复合材料纳米球，所述复合材料纳米球具有光热治疗、增强巨噬细胞基因转染、超声增强成像等多种功能。
[0007]一种复合材料纳米球，所述复合材料纳米球包括内核颗粒、金属纳米壳层、巯基酸修饰层和聚乙烯亚胺类化合物修饰层；
[0008]所述内核颗粒为成膜物质包载氟碳类化合物；
[0009]所述成膜物质选自聚乳酸、聚乳酸衍生共聚物中的至少一种；
[0010]所述金属纳米壳层中的金属选自具有光热性能的无机贵金属中的至少一种；
[0011]所述巯基酸修饰层中的巯基酸选自直链巯基酸化合物中的至少一种；
[0012]所述聚乙烯亚胺化合物修饰层中的聚乙烯亚胺化合物选自支链聚乙烯亚胺类化合物中的至少一种；
[0013]所述金属纳米壳层包覆于所述内核颗粒的表面；
[0014]所述巯基酸修饰层通过巯基连接于所述金属壳层；
[0015]所述聚乙烯亚胺类化合物层通过酰胺键连接于所述巯基酸修饰层。
[0016]可选地，所述氟碳类化合物的碳原子数为5
‑
6。
[0017]可选地，所述氟碳类化合物选自全氟正戊烷、全氟己烷中的至少一种。
[0018]可选地，所述聚乳酸选自左旋聚乳酸；
[0019]所述聚乳酸衍生共聚物选自聚乳酸
‑
乙醇酸、聚乙二醇单甲醚
‑
聚乳酸共聚物、聚乙二醇
‑
聚乳酸共聚物中的至少一种。
[0020]可选地，所述金属纳米壳层中的金属选自金、银、铂、钯中的至少一种。
[0021]可选地，所述巯基酸类化合物选自6
‑
巯基己酸、11
‑
巯基十一烷酸中的至少一种。
[0022]所述巯基酸修饰层一方面可以增加后聚乙烯亚胺化合物的结合量另一方面具有抗血清增强纳米粒携载基因稳定性的作用。
[0023]所述聚乙烯亚胺化合物修饰层不仅具有携载siRNA的作用而且可以通过质子渗透作用实现纳米粒的细胞内溶酶体逃逸发挥基因治疗的作用。
[0024]可选地，所述聚乙烯亚胺类化合物选自支链聚乙烯亚胺、支链低聚亚乙基亚胺、支链聚乙烯基胺、支链聚烯丙基胺中的至少一种。
[0025]可选地，所述金属纳米壳层为通过静电作用吸附于内核颗粒表面的金属纳米粒形成的层状结构。
[0026]可选地，所述金属纳米粒的粒径为20
‑
50nm。
[0027]可选地，所述复合材料纳米球的粒径为80
‑
600nm。
[0028]全氟正戊烷是一种低沸点的液态氟碳类化合物，在温度大于30摄氏度时可气化，一方面增强超声增强成像成像的能力，另一方面在肿瘤区域内实现相变可以增强溶酶体逃逸提高基因沉默效率。
[0029]金纳米粒在纳米球表面形成纳米壳层具有光热转换的效率，使该纳米粒具有光热治疗杀伤肿瘤的功效。
[0030]根据本申请的另一个方面，提供上述所述的复合材料纳米球的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0031](S1)将氟碳类化合物包载于成膜物质内得到内核颗粒；
[0032](S2)在所述内核颗粒的表面包覆金属纳米壳层，获得金属纳米壳层包覆的内核颗粒；
[0033](S3)在金属纳米壳层的表面依次修饰巯基酸修饰层和聚乙烯亚胺类化合物修饰层，得到所述复合材料纳米球。
[0034]可选地，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料纳米球，其特征在于，所述复合材料纳米球包括内核颗粒、金属纳米壳层、巯基酸修饰层和聚乙烯亚胺类化合物修饰层；所述内核颗粒为成膜物质包载氟碳类化合物；所述成膜物质选自聚乳酸、聚乳酸衍生共聚物中的至少一种；所述金属纳米壳层中的金属选自具有光热性能的无机贵金属中的至少一种；所述巯基酸修饰层中的巯基酸选自直链巯基酸化合物中的至少一种；所述聚乙烯亚胺化合物修饰层中的聚乙烯亚胺化合物选自支链聚乙烯亚胺类化合物中的至少一种；所述金属纳米壳层包覆于所述内核颗粒的表面；所述巯基酸修饰层通过巯基连接于所述金属壳层；所述聚乙烯亚胺类化合物层通过酰胺键连接于所述巯基酸修饰层。2.根据权利要求1所述的复合材料纳米球，其特征在于，所述氟碳类化合物的碳原子数为5
‑
6；优选地，所述氟碳类化合物选自全氟正戊烷、全氟己烷中的至少一种；优选地，所述聚乳酸选自左旋聚乳酸；所述聚乳酸衍生共聚物选自聚乳酸
‑
乙醇酸、聚乙二醇单甲醚
‑
聚乳酸共聚物、聚乙二醇
‑
聚乳酸共聚物中的至少一种；优选地，所述金属纳米壳层中的金属选自金、银、铂、钯中的至少一种；优选地，所述巯基酸类化合物选自6
‑
巯基己酸、11
‑
巯基十一烷酸中的至少一种；优选地，所述聚乙烯亚胺类化合物选自支链聚乙烯亚胺、支链低聚亚乙基亚胺、支链聚乙烯基胺、支链聚烯丙基胺中的至少一种；优选地，所述金属纳米壳层为通过静电作用吸附于内核颗粒表面的金属纳米粒形成的层状结构；优选地，所述金属纳米粒的粒径为20
‑
50nm；优选地，所述复合材料纳米球的粒径为80
‑
600nm。3.权利要求1
‑
2任一项所述的复合材料纳米球的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(S1)将氟碳类化合物包载于成膜物质内得到内核颗粒；(S2)在所述内核颗粒的表面包覆金属纳米壳层，获得金属纳米壳层包覆的内核颗粒；(S3)在金属纳米壳层的表面依次修饰巯基酸修饰层和聚乙烯亚胺类化合物修饰层，得到所述复合材料纳米球。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述(S1)包括：将含有成膜物质、氟碳类化合物的溶液I超声I，加入表面活性剂溶液II，超声II，搅拌I，获得内核颗粒；优选地，所述(S2)包括：将内核颗粒和聚烯丙胺盐酸盐溶液III混合、搅拌II，获得带正电荷的内核颗粒，将所述带正电荷的内核颗粒和金属纳米种子液混合，加入金属盐溶液IV和还原剂溶液V，搅拌III，获得金属纳米壳层包覆的内核颗粒；优选地，所述(S3)包括：将含巯基酸、活化剂、催化剂和聚乙烯亚胺化合物溶液VI的反应萃取液与含所述金属纳米壳层包覆的内核颗粒的溶液搅拌IV，获得所述复合材料纳米球。
5.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，(S1)中，所述溶液I的溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯中至少一种；所述溶液I中，成膜物质、氟碳类化合物和溶剂的比例为60
‑
100mg：100
‑
300μL：2
‑
6mL；优选地，所述溶液II中，表面活性剂选自聚乙烯醇、聚丙烯酸中至少一种；优选地，所述溶液II中，表面活性剂的浓度为1
‑
3wt％；优选地，所述成膜物质和所述溶液II的比为60
‑
100mg：20
‑
30ml；优选地，超声I功率为100
‑
200W，时间为2
‑
3分钟；超声II功率为300
‑
5...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂芳，吕文豪，吴昊，朱阳阳，李琪，汪延芳，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：