一种空心海胆型磁光纳米复合载药体系及其制备方法与流程

本发明属于纳米复合材料技术领域，涉及到一种空心海胆型磁光纳米复合载药体系的制备方法。

背景技术：

近年来,开发生物相容性好、结构稳定、对药物的输送和靶向效率高的纳米药物载体是生物医药领域的研究热点。多功能无机纳米材料不仅形貌可控、比表面积大,而且易于表面修饰且可赋予其独特的电、磁、光、吸波等性质,这不仅有利于其提高抗肿瘤药物的治疗效果,同时还可降低抗肿瘤药物对人体正常细胞的毒副作用,因此多功能无机纳米材料在癌症的治疗及药物输送方面显现出明显的优势。

磁靶向药物载体中最常用的是Fe₃O₄，现有的方法中主要有溶剂热和共沉淀等方法，其中溶剂热法制备出的Fe₃O₄无论在形貌、粒径还是功能性等方面都比较优良，但是却存在水溶性差的技术问题；现有技术在制备Fe₃O₄@ZnO纳米复合材料时，研究者通常是利用修饰剂对其表面进行修饰，操作方法复杂，不利于工业生产。

技术实现要素：

为了解决上述问题，同时解决现有磁性靶向药物载体比表面积小不利于装载药物的问题，本发明提供了一种空心海胆型磁光纳米复合载药体及其制备方法。

一种空心海胆型磁光纳米复合载药体系的结构为Fe₃O₄空心球包覆ZnO纳米棒，其中Fe₃O₄空心球粒径为450～650nm,载药体系整体的粒径为1.0～1.5μm。每20～50mg Fe₃O₄空心球负载0.010～0.012mol ZnO纳米棒。优选每20～50mg Fe₃O₄空心球负载0.010～0.012molZnO纳米棒。

所述的空心海胆型磁光纳米复合载药体的制备方法如下：

步骤A、将三价铁盐溶于乙二醇中形成溶液Ⅰ；向溶液Ⅰ中加入醋酸钠，形成溶液Ⅱ搅拌混合；加入十二烷基硫酸钠，搅拌混合1～2h形成前驱体溶液；将前驱体溶液转移至反应釜中，200℃反应5～14小时；经洗涤、干燥后收集得到Fe₃O₄空心球；其中十二烷基硫酸钠:三价铁盐:醋酸钠的摩尔比为(3～9):30:100；

步骤B、将NaOH溶于65mL乙醇中获得0.05～0.06M NaOH乙醇溶液；将Zn(Ac)₂·2H₂O和Fe₃O₄空心球分散于65mL乙醇中，在55～65℃下超声分散同时搅拌1.5h获得混合溶液Ⅰ，向混合溶液Ⅰ加入0.375～1.5g聚乙烯吡咯烷酮，持续55～65℃超声搅拌1h，获得混合溶液Ⅱ；将NaOH乙醇溶液逐滴加入到混合溶液Ⅱ中，滴加完成后先超声处理40min，然后再在55～65℃持续搅拌1h；冷却后经磁分离、洗涤干燥后完成ZnO种子层的负载得到中间产物；NaOH:Zn(Ac)₂·2H₂O的摩尔比为3:1，Fe₃O₄空心球加入量为20～50mg；混合溶液Ⅰ中Zn(Ac)₂浓度为0.007～0.008M；

步骤C、将1M的硝酸锌溶液和1M的六次甲基四胺溶液混合，搅拌至有浑浊物产生，加入20～50mg中间产物，80℃搅拌4小时，冷却后经洗涤干燥后得到空心海胆型磁光纳米复合载药体系。

步骤B中的反应温度优选60℃。

本发明的有益效果：

本发明公开了一种空心海胆型磁光纳米复合载药体系的制备方法，将Fe₃O₄空心球与ZnO纳米棒有机结合起来，制备出一种三维多功能海胆型纳米复合载体，该载体系统兼具光学和磁学性质，且比表面积大，利于装载药物，且该制备方法操作简单，条件温和，成本低廉，适合大规模生产。

相比以往采用溶剂热法制备Fe₃O₄空心球时，由于有机溶液的引入，导致Fe₃O₄空心球的水溶性较差，且需要在较长的时间形成空心结构。而本发明通过改进溶剂热法，加入十二烷基硫酸钠(SDS)表面活性剂，不但可以缩短Fe₃O₄空心球的制备时间，且可以改善Fe₃O₄空心球的水溶性，该方法操作方法简单，成本低，利于大规模生产。

相比以往在制备Fe₃O₄@ZnO纳米复合材料时，通常是利用修饰剂对其表面进行修饰，操作方法复杂。而本发明采用两步自组装水热法(包括ZnO种子层的负载、ZnO纳米棒的生长)，制备工艺新颖，制备方法简单，合成温度低，适合大规模生产。

附图说明

图1是Fe₃O₄空心球透射电镜图(TEM)。

图2是海胆型Fe₃O₄@ZnO磁光纳米药物载体的扫描电镜图(SEM)。

图3是海胆型Fe₃O₄@ZnO磁光纳米药物载体的透射电镜图(TEM)。

图4是海胆型Fe₃O₄@ZnO磁光纳米药物载体的磁滞回线图。横坐标为外加磁场强度，纵坐标为磁化强度。

图5是海胆型Fe₃O₄@ZnO磁光纳米药物载体的荧光光谱图(PL)。横坐标为波长，纵坐标为荧光强度。

具体实施方式

实施例1

步骤A、将三价铁盐溶于乙二醇中形成溶液Ⅰ；向溶液Ⅰ中加入醋酸钠，形成溶液Ⅱ搅拌混合；加入十二烷基硫酸钠，搅拌混合1～2h形成前驱体溶液；将前驱体溶液转移至反应釜中，200℃反应5～14小时；经洗涤、干燥后收集得到Fe₃O₄空心球；其中十二烷基硫酸钠:三价铁盐:醋酸钠的摩尔比为(3～9):30:100；

步骤B、将NaOH溶于65mL乙醇中获得0.05～0.06M NaOH乙醇溶液；将Zn(Ac)₂·2H₂O和Fe₃O₄空心球分散于65mL乙醇中，在60℃下超声分散同时机械搅拌1.5h获得混合溶液Ⅰ，向混合溶液Ⅰ加入0.375～1.5g聚乙烯吡咯烷酮，持续60℃超声搅拌1h，获得混合溶液Ⅱ；将NaOH乙醇溶液逐滴加入到混合溶液Ⅱ中，滴加完成后先超声处理40min，然后再在60℃持续机械搅拌1h；冷却后经磁分离、洗涤干燥后完成ZnO种子层的负载得到中间产物；NaOH:Zn(Ac)₂·2H₂O的摩尔比为3:1，Fe₃O₄空心球加入量为20～50mg；混合溶液Ⅰ中Zn(Ac)₂浓度为0.007～0.008M；

步骤C、将1M的硝酸锌溶液和1M的六次甲基四胺溶液混合，搅拌至有浑浊物产生，加入20～50mg中间产物，80℃机械搅拌4小时，冷却后经洗涤干燥后得到空心海胆型磁光纳米复合载药体系。

实施例2

步骤A、将1.62g FeCl₃·6H₂O加入到60mL乙二醇溶液中，机械搅拌30分钟，使其完全溶解形成黄色溶液①，然后将2.7g NaAc·3H₂O加入到上述溶液①中，持续机械搅拌1小时，形成混合溶液②。将0.1839g十二烷基硫酸钠加入到上述混合溶液②中，继续机械搅拌1小时，获得最终的前驱体溶液。然后将前驱体溶液装入容积为100mL的内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，在200℃下反应10h。溶剂热反应结束后，冷却至室温，取出产物，洗涤干燥，获得Fe₃O₄空心球。

步骤B、将0.15g NaOH溶于65mL乙醇中，磁力搅拌一定时间至溶解，获得NaOH溶液。将0.27g Zn(Ac)₂·2H₂O和50mg Fe₃O₄空心球分散于160mL乙醇中，60℃超声搅拌1.5h，获得混合溶液，然后将0.375g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到上述混合溶液中，持续60℃超声搅拌1h，获得混合溶液①，然后将NaOH溶液逐滴加入到混合溶液①中超声40min,60℃持续机械搅拌1h。水热反应结束后，冷却至室温，磁分离中间产物，并用去离子水和无水乙醇反复洗涤多次。将中间产物50℃真空干燥箱中干燥6小时。

步骤C、将2.9749g Zn(NO₃)·6H₂O,1.4019g六次甲基四胺(HMTA)分别溶于100ml去离子水中，配成浓度为0.1M溶液。将上述两种溶液混合搅拌15min，至有浑浊物质产生，得到混合溶液.将混合溶液转移到三颈烧瓶中，加入20mg上述中间产物，80℃机械搅拌4h。冷却至室温，将灰色固体沉淀用去离子水和无水乙醇反复洗涤多次。将所述的灰色固体沉淀于50℃真空干燥箱中干燥6小时,获得最终的样品。

从图1可以看出，Fe₃O₄小球为空心结构，粒径为600nm。从图2中可以看出ZnO纳米棒均匀的生长在Fe₃O₄球表面，形成海胆型复合材料。从图3的透射电镜照片上中可以看出Fe₃O₄@ZnO磁光纳米复合材料为中空海胆型。从图4的磁滞回线上可以看到没有明显的剩磁和矫顽力，表明样品呈现超顺磁性，且饱和磁化强度足够大，确保实现其磁靶向性功能。图5表明了其较好的光学性质。