磁驱螺旋微纳米马达及其制备方法和应用技术

本申请属于材料技术领域，尤其涉及一种磁驱螺旋微纳米马达及其制备方法和应用。其中，磁驱螺旋微纳米马达的制备方法，包括步骤：制备螺旋碳纳米线圈；对螺旋碳纳米线圈进行酸化处理后，在酸化后的螺旋碳纳米线圈表面负载磁性纳米材料，得到CNCs/磁性复合材料；将蒽环类抗癌剂与CNCs/磁性复合材料溶解在缓冲液中，进行混合处理，使蒽环类抗癌剂结合在所述螺旋碳纳米线圈表面，得到CNCs/磁性材料@抗癌剂的磁驱螺旋微纳米马达。本申请制备方法，工艺简单，效率高成本低，且制备的磁驱螺旋微纳米马达尺寸小，可实现远程控制磁性物质的定向运动，具有良好的靶向细胞能力，可有效杀死靶细胞，降低对其他细胞活性的影响，生物相容性好。生物相容性好。生物相容性好。

【技术实现步骤摘要】
磁驱螺旋微纳米马达及其制备方法和应用


[0001]本申请属于材料
，尤其涉及一种磁驱螺旋微纳米马达及其制备方法，以及一种磁趋微纳米马达的应用。

技术介绍

[0002]微/纳米马达是一种在微/纳米尺度，能够将其它形式的能量转化为动能，并能自主运动的纳米器件。目前，报道的微/纳米马达的制备方法很少，对于小尺寸微/纳米马达的制备面临更大挑战。另外，由于受到布朗运动和流体扰动的影响，微纳米马达的小尺寸、小尺寸纳米马达运动方向的控制、生物相容性以及良好的光热性能等问题，是其能否实际有效应用于生物医学领域中的重要问题，极大限制了纳米马达在生物医药和微纳操控领域的应用。
[0003]目前，许多类型的材料被用于纳米马达的应用，如二氧化钛，MOF(金属有机框架)，石墨烯及其同素异体。这些材料往往尺寸较大，同时常常被用于重金属修饰或含有对人体有害的物质，在生物医学上使用时，可能会导致生物体内蛋白质结构发生不可逆的变化。
[0004]而针对微纳米马达不同的驱动模式，也尝试了多种策略。化学燃料驱动的微/纳米马达主要使用过氧化氢作为化学燃料，过氧化氢具有毒性，应用于生物体时可能会影响生物受体的稳定性和生物识别问题。光驱动的微型/纳米马达也是一种常用的驱动方式，主要采用非对称马达形状或不均匀、不稳定的光场引起马达的非对称光响应行为，使微/纳米马达运动，但这种光源一般是高强度的紫外线或红外线。长期的高强度辐照会对机体本身造成不可逆的损伤。由于全血的复杂性，超声驱动的微/纳米马达也难以应用于生物医学领域，而且超声可能会影响细胞和蛋白质的结构。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种磁驱螺旋微纳米马达及其制备方法，以及一种磁趋微纳米马达的应用，旨在一定程度上解决现有微纳米马达稳定性差，制备效率低，在生物医学领域应用效果差的问题。
[0006]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
[0007]第一方面，本申请提供一种磁驱螺旋微纳米马达的制备方法，包括以下步骤：
[0008]制备螺旋碳纳米线圈；
[0009]对所述螺旋碳纳米线圈进行酸化处理后，在酸化后的螺旋碳纳米线圈表面负载磁性纳米材料，得到CNCs/磁性复合材料；
[0010]将蒽环类抗癌剂与所述CNCs/磁性复合材料溶解在缓冲液中，进行混合处理，使所述蒽环类抗癌剂结合在所述螺旋碳纳米线圈表面，得到CNCs/磁性材料@抗癌剂的磁驱螺旋微纳米马达。
[0011]第二方面，本申请提供一种磁驱螺旋微纳米马达，所述磁驱螺旋微纳米马达包括螺旋碳纳米线圈和结合在所述螺旋碳纳米线圈表面的磁性纳米材料和蒽环类抗癌剂。
[0012]第三方面，本申请提供一种磁驱螺旋微纳米马达的应用，将上述方法制备的磁驱螺旋微纳米马达，或者上述的磁驱螺旋微纳米马达，应用到生物医学中的光热治疗领域和药物传输领域。
[0013]本申请第一方面提供的磁驱螺旋微纳米马达的制备方法，制备螺旋碳纳米线圈CNCs作为磁驱螺旋微纳米马达的载体，该材料具有螺旋结构和良好的生物相容性。一方面，由于碳纳米线圈的螺旋结构，使其具有较大的比表面积，有利于在其表面负载磁性纳米材料，通过对其进行酸化处理使CNCs表面粗糙化，更易于磁性纳米材料的修饰，制得CNCs/磁性复合材料。另一方面，螺旋碳纳米线圈具有独特的共轭结构，使其表面能够与蒽环类抗癌剂进行π
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π堆积作用，从而使蒽环类抗癌剂通过π
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π堆积方式稳定的吸附在CNCs表面，得到CNCs/磁性材料@抗癌剂的磁驱螺旋微纳米马达。制备方法，工艺简单，效率高成本低，且制备的磁驱螺旋微纳米马达尺寸小，在CNCs载体表面同时结合有磁性材料和抗癌剂，不但可以利用外磁场驱动微纳米马达，实现远程控制磁性物质的定向运动；而且具有良好的靶向细胞能力，在靶细胞上释放抗癌剂，在靶区形成了相对较高的浓度，有效杀死靶细胞，降低对其他细胞活性的影响，生物相容性好。
[0014]本申请第二方面提供的磁驱螺旋微纳米马达，包括螺旋碳纳米线圈和结合在所述螺旋碳纳米线圈表面的磁性纳米材料和蒽环类抗癌剂，使得磁驱螺旋微纳米马达能够实现磁驱动，可以利用外磁场驱动微纳米马达，实现远程控制磁性物质的定向运动，纳米马达的位置、方向和速度可以通过应用磁梯度进行远程控制，无需引入化学物质，避免引入物的干扰。另外，使得磁驱螺旋微纳米马达具有良好的靶向细胞能力，在靶细胞上释放抗癌剂，在靶区形成了相对较高的浓度，有效杀死靶细胞，降低对其他细胞活性的影响，生物相容性好。
[0015]本申请第三方面提供的磁驱螺旋微纳米马达的应用，将在CNCs载体表面同时结合有磁性材料和抗癌剂的磁驱螺旋微纳米马达，应用到生物医学中的光热治疗领域和药物传输领域，通过负载的磁性纳米材料利用外磁场可驱动微纳米马达，实现远程控制磁性物质的定向运动，使其具有靶向性，且无需引入化学物质。负载的抗癌剂在靶细胞上释放，在靶区形成了相对较高的浓度，有效杀死靶细胞，降低对其他细胞活性的影响，生物相容性好。因而，可将磁驱螺旋微纳米马达应用到生物医学中的光热治疗领域和药物传输领域。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本申请实施例提供的磁驱螺旋微纳米马达的制备方法的流程示意图；
[0018]图2是本申请实施例1提供的CNCs/Fe3O4@DOX磁驱螺旋微纳米马达的制备方法的流程示意图；
[0019]图3是本申请实施例1提供的CNCs/Fe3O4@DOX磁驱螺旋微纳米马达的扫描电镜图(a,b)和透射电镜图(c)；
[0020]图4是本申请实施例1提供的CNCs/Fe3O4@DOX磁驱螺旋微纳米马达,利用磁体控制
纳米马达的方案和实验结果包括:(a)直线运动，(b)水平方向控制，(c)垂直方向控制；
[0021]图5是本申请实施例1提供的CNCs/Fe3O4@DOX磁驱螺旋微纳米马达靶向人的宫颈癌细胞的运动过程图；
[0022]图6是本申请实施例1提供的CNCs/Fe3O4@DOX磁驱螺旋微纳米马达光学显微镜下CNCs/Fe3O4@DOX纳米马达的图像(a)，荧光显微镜下的图像(b)，808激光照射180s后的图像(c)；
[0023]图7是本申请实施例1提供的CNCs/Fe3O4@DOX磁驱螺旋微纳米马达荧光显微镜下CNCs/Fe3O4@DOX纳米马达靶向Hela细胞图像(a)，40分钟后细胞状态图(b)，(c)，荧光显微镜下(d)；
[0024]图8是本申请实施例1提供的CNCs/Fe3O4@DOX磁驱螺旋微纳米马达明场下未受激光照射的细胞状态图(a)，荧光显微镜下细胞存活或死亡状态图(b)，明场下受激光照射20分钟后的细胞状态图(c)，受激本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁驱螺旋微纳米马达的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备螺旋碳纳米线圈；对所述螺旋碳纳米线圈进行酸化处理后，在酸化后的螺旋碳纳米线圈表面负载磁性纳米材料，得到CNCs/磁性复合材料；将蒽环类抗癌剂与所述CNCs/磁性复合材料溶解在缓冲液中，进行混合处理，使所述蒽环类抗癌剂结合在所述螺旋碳纳米线圈表面，得到CNCs/磁性材料@抗癌剂的磁驱螺旋微纳米马达。2.如权利要求1所述的磁驱螺旋微纳米马达的制备方法，其特征在于，所述磁性纳米材料选自Fe3O4、Ni、NiO中的至少一种；和/或，所述蒽环类抗癌剂选自阿霉素、甲氧柔红霉素、表阿霉素、毗柔比星中的至少一种。3.如权利要求2所述的磁驱螺旋微纳米马达的制备方法，其特征在于，所述在酸化后的螺旋碳纳米线圈表面负载磁性纳米材料的步骤包括：将所述酸化后的螺旋碳纳米线圈和二价铁盐、三价铁盐、高分子聚合物分散于水中，在碱性条件下进行微波热处理，在所述螺旋碳纳米线圈表面生成Fe3O4纳米粒子，得到CNCs/Fe3O4复合材料；和/或，所述酸化处理的步骤包括：采用硝酸、盐酸、硫酸中的至少一种酸性溶剂对所述螺旋碳纳米线圈处理0.5～2小时；和/或，所述混合处理的条件包括：在温度为1～4℃的条件下混合冷藏2～3天。4.如权利要求3所述的磁驱螺旋微纳米马达的制备方法，其特征在于，所述微波热处理的条件包括：在pH值为8～9，温度为120～180℃，微波功率为140～180W的条件下反应1～3小时；和/或，所述二价铁盐选自FeSO4·
7H2O、FeCl2·
4H2O、Fe(NO3)2·
6H2O中的至少一种；和/或，所述三价铁盐选自FeCl3·
6H2O、Fe(NO3)3·
9H2O、Fe2(SO4)3中的至少一种；和/或，所述高分子聚合物选自聚乙二醇
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20000、聚乙二醇
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4000、聚乙二醇
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6000中的至少一种；和/或，所述螺旋碳纳米线圈、所述二价铁盐、所述三价铁盐和所述高分子聚合物的质量之比为2:(1～2):(2～3):(5～6)；和/或，所述缓冲液选自pH值为8～9的磷酸盐缓冲盐水。5.如权利要求1～4任一项所述的磁驱螺旋微纳米马达的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙燕明，潘人杰，孙磊，汪国平，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：