一种聚多巴胺包裹的聚乙烯亚胺稳定的金纳米星光热治疗剂的制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于光热治疗剂的制备领域，特别涉及一种聚多巴胺包裹的聚乙烯亚胺稳定的金纳米星光热治疗剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]癌症，已经成为危害全世界人类健康的主要杀手之一。研究表明癌症的治愈性和检测的早期性密切相关，检测出的越早，则治愈率越高，因此癌症的早期诊断是攻克癌症治疗的关键。临床上，计算机断层扫描成像技术(CT)具有较高的空间和密度分辨率，因此得到了广泛的应用，并成为常用的诊断手段。在癌症的诊断与治疗方面，一个理想的能够用于癌细胞早期诊断与治疗的纳米粒子系统应该同时具有成像诊断功能和治疗功能，还可以将其高效地定向输送到肿瘤部位，以给病灶区提供充足的成像信号和治疗效果。因此，借助于功能化的纳米负载系统这一平台可将诊断与治疗有机结合起来，有望实现癌症的诊疗一体化。
[0003]纳米科技的发展使得具有诊疗功能的造影剂的设计合成得以实现，金纳米颗粒不仅具备CT造影功能，还可以借助其特殊的光热效应进行癌细胞的治疗更好地应用于癌症的诊断和治疗。目前用于CT成像和光热治疗的金纳米材料已有报道，例如Alric等人通过巯基集团将IL离子修饰在金纳米颗粒表面制备的纳米颗粒(J.Am.Chem.Soc.2008130, 5908-5915)，所合成的AuODTDTPA-Gd纳米颗粒可以应用于活体CT/MR双模态成像。Wang 等人(Angewandte Chemie Internat1nal Edit1n.2010 ;49:3777-81)将金纳米颗粒利用超分子自组织技术组装成金超分子纳米球(Au-SNPs)，展示出很好的光热效果，且靶向修饰的金纳米球可以用于癌细胞的特异性光热治疗。然而这些纳米颗粒合成复杂，成本较高，难以工业化生产，研究前期用简单的方法经合成了聚乙二醇修饰的螯合有钆离子的树状大分子包裹的金纳米颗粒(CN102294038A，2011年12月28日公开)，并且将其应用于CT/MR双模态纳米造影剂，但是这种树状大分子价格昂贵，因此限制了它的广泛应用。在此基础上，制备的基于聚乙烯亚胺的多功能纳米材料用于CT成像(中国发明专利，申请号:201310193203.2，申请日期:2013-05-23)，也取得了很好的造影成像效果。同时，研究也制备了金包覆氧化铁星形核壳结构纳米颗粒用于CT/MR双模态成像和光热治疗(中国发明专利，申请号:2014103338857，申请日期:2014.07.14)，取得了良好的诊疗效果。但是此方法在癌症的光热治疗时使用的材料浓度较高，无法实现材料安全范围内肿瘤的光热治疗。
[0004]检索国内外有关CT造影剂及光热治疗方面的文献和专利结果表明:目前还未见使用聚多巴胺包覆的金纳米星结构用于CT成像及肿瘤的光热治疗的报道。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种聚多巴胺包裹的聚乙烯亚胺稳定的金纳米星光热治疗剂的制备方法，该方法工艺简单，反应条件温和，具有产业化实施，且制备的金纳米星颗粒不仅具有很好的稳定性和细胞相容性，还可以应用于CT成像和肿瘤的光热治疗。
[0006]本发明的一种聚多巴胺包裹的聚乙烯亚胺稳定的金纳米星光热治疗剂的制备方法，包括:
[0007](I)将氯金酸的水溶液加热至沸腾，加入柠檬酸钠溶液，在沸腾条件下搅拌反应10-12分钟，冷却，过滤，得到金种子溶液；其中，柠檬酸钠与氯金酸的摩尔比为3.434:1 ；
[0008](2)在巯基乙酸的水溶液中加入1-(3- 二甲氨基丙基)-3_乙基碳二亚胺盐酸盐EDC活化，然后边搅拌边滴加聚乙烯亚胺PEI的水溶液，反应I?2天，透析，冷却干燥，得到部分巯基化修饰的聚乙烯亚胺PE1-SH ;其中，EDC与巯基乙酸的摩尔比为2.5:1，巯基乙酸与PEI的摩尔比为100:1 ；
[0009](3)将三羟甲基氨基甲烷缓冲液Tris缓冲液调节pH至8.5，然后加入多巴胺盐酸盐，得到多巴胺Tris缓冲液；其中，多巴胺盐酸盐和三羟甲基氨基甲烷的摩尔比为0.632:1 ；
[0010](4)将步骤(I)中得到的金种子溶液加入到氯金酸溶液中，搅拌条件下加入AgNO3溶液和抗坏血酸溶液，搅拌反应50-60秒，得到金纳米星溶液，加入步骤(2)中得到的PE1-SH，反应12?24h，得到巯基化聚乙烯亚胺修饰的金纳米星溶液AuNSs-PEI ;其中，八区勵3溶液与抗坏血酸溶液的摩尔比为0.06:1 ;金纳米星溶液与PE1-SH的摩尔比为1:10 ；金种子溶液与氯金酸溶液的摩尔比例为1:25 ;金种子溶液与AgNO3溶液的摩尔比例为1:3 ;
[0011](5)将步骤(4)中得到的AuNSs-PEI加入到步骤(3)中得到的多巴胺Tris缓冲液中，室温搅拌3.5?4h，形成聚多巴胺pD包裹的纳米材料，离心，得到具有计算机断层扫描造影CT成像功能和光热治疗功能的多功能纳米颗粒，即聚多巴胺包覆金纳米星pD@AuNSs-PEI ;其中，AuNSs-PEI与多巴胺Tris缓冲液的加入量的摩尔比例为1:12。
[0012]所述步骤⑴中氯金酸水溶液的浓度为ImM ;柠檬酸钠溶液的质量浓度为1%。
[0013]所述步骤(I)中过滤采用硝化纤维素膜，滤膜材质是改良聚醚砜膜，膜孔径为0.22 μ??ο
[0014]所述步骤(2)中PEI为支化聚乙烯亚胺，分子量为25000。
[0015]所述步骤(2)中透析为透析膜先在PBS缓冲液中透析3-5次，然后再在蒸馏水中透析3-5次，透析膜为纤维素透析膜，其中，MffCO = 1000。
[0016]所述步骤⑵中PE1-SH为巯基化修饰的超支化聚乙烯亚胺，分子量为32400-32500。
[0017]步骤(3)中用盐酸调节Tris缓冲液的pH，盐酸的浓度为ImM。
[0018]所述步骤(3)中Tris缓冲液的浓度为10mM。
[0019]所述步骤(3)中多巴胺溶解在Tris缓冲液后必须马上使用。
[0020]所述步骤(4)中金种子、AgNO3S液和抗坏血酸溶液为一次性快速加入。
[0021]所述步骤(4)中搅拌的速度为780r/min。
[0022]所述步骤⑷中氯金酸溶液的浓度为0.25mM，AgNO3溶液的浓度为3mM，抗坏血酸溶液的浓度为0.1mM。
[0023]本发明通过在聚乙烯亚胺稳定的金纳米星颗粒的表面通过多巴胺分子的自聚特性包覆一层聚多巴胺，利用聚多巴胺在近红外区具有吸收的特性和其良好的光热转换效率，使得诊疗材料在低浓度下仍然具有良好的光热治疗效果。
[0024]本发明的一种聚多巴胺包裹的聚乙烯亚胺稳定的金纳米星颗粒用于肿瘤的CT成像及光热治疗。本发明先合成金种子纳米颗粒，然后在金生长溶液中制备星形纳米颗粒，最后在制备的星形纳米颗粒的表面包覆聚多巴胺用于增强的光热治疗。
[0025]本发明方法制备的聚多巴胺包覆金纳米星结构纳米颗粒，具有良好的分散性、稳定性和生物相容性，同时材料在红外光范围内具有较好的吸收性能，并有效的将红外转变为热量，可以实现肿瘤的光热治疗。另外金具有较好的X-射线衰减吸收性能，可以有效地用于体内外CT成像研究，因此该复合材料表现出较好的诊疗效果，有望用于临床肿瘤的诊疗。
[0026]以部分巯基化的超支化PEI为稳定剂，以pD作为增强光热剂，制备了功能化的基于PEI并包裹pD的金纳米星的CT成像造影剂和光热治疗剂，本发明涉及了三个基本原理:
[0027](I)充分利用PEI大量的可修饰化氨基，将部分氨基巯基化，利用巯基和金元素之间强亲和力，来提高金纳米性颗粒的稳定性；
[0028](2)金纳米星颗粒对X-射线有良好的衰减能力。荷瘤裸鼠活体CT测试说明聚多巴胺包覆金纳米星结构纳米颗粒材料可以作为一种充满希望的CT成像造影剂；
[0029](3)金纳米星颗粒在600nm到900nm范围内具有紫外吸收峰，在一定波长的激光的照射下，能够产生热量；且我们制备的纳米材料包裹多巴胺后，既能进一步稳定金纳米星颗粒，又具有增强的光热效果。聚多巴胺包覆金纳米星结构纳米颗粒可以作为一种充满希望的光热治疗剂。
[0030]本发明操作简便易行，原材料成本低，且制备的纳米颗粒具有良好的水溶性、胶体稳定性和生物相容性。体外和动物体内实验结果显示该星形纳米颗粒不仅具有很好的CT成像效果，同时具有光热治疗杀死癌细胞和肿瘤组织的效果。本发明制备的聚多巴胺包覆的金纳米星颗粒在CT成像诊断和癌症的光热治疗领域有着潜在的应用。
[0031]本发明使用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、傅氏转换红外光谱分析(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、CT成像、光热治疗等方法表征本发明制备的聚多巴胺包裹的聚乙烯亚胺稳定的金纳米星颗粒及其生物功能。
[0032]有益效果
[0033](I)本发明先利用柠檬酸钠还原法合成金种子纳米颗粒；再在金生长溶液中制备星形纳米颗粒；然后对制备的星形复合纳米颗粒进行表面PEI的稳定，并包覆PD ;此法操作工艺简单，反应条件温和，易于操作纯化，所用均为廉价的和环境友好的材料；
[0034](2)本发明操作简便易行，原材料成本低，制备的纳米颗粒具有良好的水溶性、胶体稳定性、生物相容性。体外细胞和动物体内实验结果显示该星形纳米颗粒不仅具有很好的CT成像效果，同时能对肿瘤达到光热治疗的效果；
[0035](3)本发明法制备的聚多巴胺包覆金纳米星结构纳米颗粒在CT成像诊断和癌症的光热治疗领域有