專利名稱：一種具有pH敏感性的納米微粒材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米材料的腫瘤診斷與治療領(lǐng)域,尤其涉及一種pH敏感性的納米微粒材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，納米技術(shù)越來越廣泛的用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，尤其是人類的重大疾病的診斷和治療。現(xiàn)有的納米材料如貴金屬納米微粒、無(wú)機(jī)半導(dǎo)體量子點(diǎn)等在癌癥的成像診斷和藥物傳遞、光熱治療等方面具有很大的應(yīng)用前景。然而人體是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)，納米材料要在人體內(nèi)發(fā)揮其目標(biāo)功能，必須克服生物體的重重障礙。一般表面未做特別修飾的納米材料進(jìn)入人體血液系統(tǒng)后，將不可避 免的吸附血漿蛋白，進(jìn)而被巨噬細(xì)胞識(shí)別吞噬，從而被人體網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)捕獲，使得納米材料最終不能到達(dá)特定的靶向部位實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)功能。pH是生物系統(tǒng)中的一個(gè)重要指標(biāo)，一般正常組織pH在7. 4左右，而癌癥組織pH —般偏微酸性在6. 0-7. O之間，細(xì)胞內(nèi)溶酶體pH則更偏酸性在4. 0-6. O之間。因此，pH敏感材料在應(yīng)用于靶向特征的PH值如腫瘤組織具有廣闊的應(yīng)用前景。由此可見，設(shè)計(jì)具有pH敏感特性而又能逃離人體免疫系統(tǒng)清除的納米微粒材料對(duì)實(shí)現(xiàn)納米材料癌癥診斷和治療
具有重大意義。而現(xiàn)有的賦予納米材料有效逃離免疫系統(tǒng)清除的表面修飾方法主要采用是聚乙二醇高分子(PEG)，而且經(jīng)FDA批準(zhǔn)為可用于人體的微粒表面修飾材料。PEG修飾時(shí)，納米顆粒的粒徑會(huì)影響PEG鏈的柔韌性，較小的粒徑往往對(duì)應(yīng)較強(qiáng)的鏈活動(dòng)性和柔韌性，因而不易被吞噬細(xì)胞識(shí)別，但其對(duì)納米材料的修飾效果受其分子量、聚合物鏈構(gòu)象等因素的影響。更需注意的是聚乙二醇修飾的納米微粒只具有表面惰性的特點(diǎn)，雖能一定程度逃離免疫系統(tǒng)的清除，但其到達(dá)靶向部位后而不能有效的被靶向細(xì)胞內(nèi)吞。此外，聚乙二醇不具有pH敏感特性，也不能用來靶向生物體系中廣譜的pH特性。綜上所述，有必要獲得通過簡(jiǎn)單的表面修飾的方法構(gòu)建具有pH敏感特性的納米微粒材料的方法，尤其是設(shè)計(jì)具有腫瘤微酸性PH敏感的納米微粒材料。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中納米材料在人體內(nèi)易被血漿蛋白吸附，進(jìn)而被巨噬細(xì)胞識(shí)別吞噬,且對(duì)腫瘤部位的微酸性環(huán)境不敏感,本發(fā)明提供一種分散性及穩(wěn)定性較好的具有pH敏感性的納米微粒材料。一種具有pH敏感性的納米微粒材料，由正電荷基團(tuán)和負(fù)電荷基團(tuán)共同包覆納米微粒組成，所述的正電荷基團(tuán)與負(fù)電荷基團(tuán)的摩爾比為O. 05 20。納米顆粒(NPs)在諸如核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子存在的條件下很不穩(wěn)定，容易發(fā)生團(tuán)聚，使其易于被巨噬細(xì)胞識(shí)別并吞噬，進(jìn)而被迅速?gòu)难貉h(huán)中清除，這就使得納米顆粒在運(yùn)載藥物、診斷試驗(yàn)及生物成像等大多數(shù)應(yīng)用過程中受到了限制。
研究表明，將不同的識(shí)別分子修飾到NPs上，獲得功能化納米微粒，有助于拓寬NPs的應(yīng)用范圍，而在介質(zhì)中保持單分散性和穩(wěn)定性是NPs在實(shí)際應(yīng)用中的關(guān)鍵。一般地，納米顆粒表面親水性越好則其對(duì)血漿蛋白的阻抗能力越強(qiáng)，被巨噬細(xì)胞吞噬的可能性也就越小。本發(fā)明選用正、負(fù)電荷基團(tuán)共同包覆在納米微粒表面，通過共價(jià)鍵牢固地結(jié)合到NPs上，在NPs表面形成混合電荷兩性離子界面，兩性離子表面能通過靜電作用強(qiáng)有力地結(jié)合水分子形成穩(wěn)定的水合層。該水合層可以賦予納米微粒很好的親水性，使其在納米微粒的水溶液中以及復(fù)雜的生理?xiàng)l件(如高鹽濃度)下穩(wěn)定分散。與此同時(shí)，該水合層能有效地阻抗血漿蛋白的非特異性吸附，使納米微粒有效地逃離巨噬細(xì)胞的吞噬作用。通過選擇不同的正電荷基團(tuán)和負(fù)電荷基團(tuán)，可以獲得不同的混合正負(fù)電荷組合，得到不同的表面修飾的納米微粒，極大地豐富了納米微粒的表面性質(zhì)。以金為代表的貴金屬納米微粒具有獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)，表面易于修飾以及良好的生物相容性，特別是其在生物分析和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用引起了人們廣泛關(guān)注。以氧化鐵為代表的金屬氧化物納米微粒具有優(yōu)異的超順磁性，在磁共振成像、磁熱療等生物醫(yī)藥等 領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。以二氧化硅納米微粒為代表的非金屬氧化物納米微粒，由于其易于制備、成本低以及良好的生物相容性在藥物傳遞領(lǐng)域備受關(guān)注。以硒化鎘/硫化鋅納米微粒為代表的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體納米微粒由于其獨(dú)特的熒光特性，在生物分析和生物成像領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，本發(fā)明所述的納米微粒選自貴金屬納米微粒、氧化物納米微?；驘o(wú)機(jī)半導(dǎo)體納米微粒。所述的貴金屬納米微粒選自金納米微粒、銀納米微?；蜚f納米微粒。所述的金屬或非金屬氧化物納米微粒選自氧化鐵、氧化錳、氧化鈷、氧化鉭、氧化鈦或氧化硅。所述的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體納米微粒選自碲化鎘、硫化鎘、硒化鎘、硫化鋅、硒化鋅、硫化鉛、硒化鉛中的一種或幾種組成的復(fù)合納米微粒。納米顆粒一旦進(jìn)入含有蛋白的介質(zhì)中，顆粒大小會(huì)明顯改變，因此顆粒應(yīng)足夠小，至少能避免人體內(nèi)毛細(xì)血管床的濾過作用，顆粒的大小不僅與靶向性密切相關(guān)，同時(shí)也會(huì)影響其表面修飾的程度。因此，作為優(yōu)選，所述的納米微粒尺寸為Inm IOOOnm之間。由于腫瘤增生很快，它的脈管系統(tǒng)供給的營(yíng)養(yǎng)及氧并不能充分滿足它擴(kuò)張細(xì)胞數(shù)量的需要，這就導(dǎo)致了各種腫瘤與周圍組織代謝環(huán)境的區(qū)別。研究發(fā)現(xiàn)，在很多腫瘤中缺氧導(dǎo)致能量不足，從而產(chǎn)生乳酸及ATP水解產(chǎn)物，則酸性增加，大多數(shù)腫瘤的pH值(< 6. 5)都低于周圍正常組織(PH7. 4)。為靈敏的感應(yīng)腫瘤的微酸性環(huán)境，所述的正電荷基團(tuán)及負(fù)電荷基團(tuán)中至少有一個(gè)為弱電解性，即所述的正電荷基團(tuán)為弱堿陽(yáng)離子或所述的負(fù)電荷基團(tuán)為弱酸陰離子，或者同時(shí)滿足正電荷基團(tuán)為弱堿陽(yáng)離子、負(fù)電荷基團(tuán)為弱酸陰離子，這樣通過弱電解性基團(tuán)的水解作用即可確定某一部位的pH。進(jìn)一步優(yōu)選,所述的正電荷基團(tuán)的結(jié)構(gòu)如式(I) (4)中任一所示
權(quán)利要求
1.一種具有PH敏感性的納米微粒材料，其特征在于，由正電荷基團(tuán)和負(fù)電荷基團(tuán)共同包覆納米微粒組成，所述的正電荷基團(tuán)與負(fù)電荷基團(tuán)的摩爾比為O. 05 20。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有PH敏感性的納米微粒材料，其特征在于，所述的納米微粒選自貴金屬納米微粒、氧化物納米微?；驘o(wú)機(jī)半導(dǎo)體納米微粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有pH敏感性的納米微粒材料，其特征在于，所述的貴金屬納米微粒選自金納米微粒、銀納米微?；蜚f納米微粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有pH敏感性的納米微粒材料，其特征在于，所述的氧化物納米微粒選自氧化鐵、氧化錳、氧化鈷、氧化鉭、氧化鈦或氧化硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有pH敏感性的納米微粒材料，其特征在于，所述的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體納米微粒選自碲化鎘、硫化鎘、硒化鎘、硫化鋅、硒化鋅、硫化鉛、硒化鉛中的一種或幾種組成的復(fù)合納米微粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有PH敏感性的納米微粒材料，其特征在于，所述的納米微粒尺寸為Inm IOOOnm之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有PH敏感性的納米微粒材料，其特征在于，所述的正電荷基團(tuán)為弱堿陽(yáng)離子。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的具有pH敏感性的納米微粒材料，其特征在于，所述的負(fù)電荷基團(tuán)為弱酸陰離子。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有PH敏感性的納米微粒材料，其特征在于，所述的正電荷基團(tuán)的結(jié)構(gòu)如式(I) (4)中任一所示(1)(2)<3丨(4J 其中，m = 0 19，X為與納米微粒鍵合的反應(yīng)性基團(tuán)； 所述的負(fù)電荷基團(tuán)的結(jié)構(gòu)如式(5) (8)中任一所示 O\O XHr^oe χΗτ , xfV量、ο X OOOIf)(ilt7J18) 其中，η = 0 19，X為與納米微粒鍵合的反應(yīng)性基團(tuán)； 所述的反應(yīng)性基團(tuán)結(jié)構(gòu)如式(9) (24)中任一所示
10.根據(jù)權(quán)利要求1 9中任一所述的具有pH敏感性的納米微粒材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 按比例將正電荷基團(tuán)、負(fù)電荷基團(tuán)加入納米微粒溶液中，得混合溶液，將所述混合溶液攪拌20 30小時(shí)，離心分離提純獲得所述的具有pH敏感性的納米微粒材料；所述混合溶液中納米微粒的原子濃度為O. 1-lmM，正電荷基團(tuán)與負(fù)電荷基團(tuán)的總濃度為O. 1-lOmM。
全文摘要
本發(fā)明公開一種具有pH敏感性的納米微粒材料，由正電荷基團(tuán)和負(fù)電荷基團(tuán)共同包覆納米微粒組成。該納米微粒材料具有很好的生物相容性，能有效的阻抗血漿蛋白吸附，在血漿中具有很好的分散穩(wěn)定性，進(jìn)而能有效阻抗巨噬細(xì)胞內(nèi)吞。該納米微粒材料在腫瘤部位的微酸性條件下快速聚集，進(jìn)而快速被癌細(xì)胞內(nèi)吞，大大增強(qiáng)納米微粒材料對(duì)腫瘤的靶向性。利用近紅外光照射可以有效殺死經(jīng)該金納米微粒材料作用的癌細(xì)胞。本發(fā)明還公開了該pH敏感性納米微粒材料的制備方法，選用正、負(fù)電荷基團(tuán)共同包覆納米微粒，構(gòu)建混合電荷修飾的納米微粒表面，方法獨(dú)特，簡(jiǎn)便易行，適用面廣，可實(shí)施性強(qiáng)。
文檔編號(hào)A61P35/00GK102989016SQ201210435939
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月5日
發(fā)明者計(jì)劍, 劉湘圣, 金橋, 陳楊軍 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)