一种碳化铁纳米粒子负载类青蒿素药物的复合材料及其制备方法与应用与流程

本发明属于药物载体领域，具体涉及一种具有磁靶向和酸敏感性并用于肿瘤治疗碳化铁纳米粒子负载类青蒿素药物的复合材料及其制备方法与应用。

背景技术：

肿瘤已经成为全球范围内严重威胁人类健康的疾病之一，2012年，全球新增癌症病例约1410万例，癌症死亡人数达820万，然而，目前常用的肿瘤治疗方法如化疗、放疗等，在治疗肿瘤的同时往往会对正常组织有较大的副作用，因此，亟需发展能针对肿瘤进行选择性治疗的新技术。

青蒿素是我国自主研制的抗疟药物，近年来发现，青蒿素及其衍生物对多种肿瘤也有一定的治疗效果，且对正常组织细胞几乎无毒性，有望成为新一代抗肿瘤药物，实现选择性治疗，然而，临床结果表明，青蒿素及其衍生物的抗肿瘤效果目前还难以达到预期，这主要是由于青蒿素及其衍生物本身并不具备明显治疗效果，只有在游离fe²⁺存在下，才能使其过氧桥裂解产生自由基导致肿瘤细胞凋亡。而人体内以转铁蛋白-铁形式存在的铁元素仅占25%左右，即使是转铁蛋白-铁中的铁元素，也是以fe³⁺的形式存在，催化过氧桥断裂的作用不明显。

可见，提高肿瘤部位fe²⁺浓度是改善青蒿素及其衍生物疗效的关键因素之一，此外，青蒿素及其衍生物是一类倍半萜内酯化合物，水溶性不好，在体内易被快速代谢，难以在肿瘤部位富集，因此，改善青蒿素及其衍生物疗效的另一个关键因素是发展一种能靶向肿瘤的青蒿素及其衍生物的载体，提高青蒿素及其衍生物在肿瘤部位的浓度。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供一种碳化铁纳米粒子负载类青蒿素药物的复合材料及其制备方法与应用，通过靶向作用将更多的药物运输到肿瘤病灶区，从而提高类青蒿素药物在肿瘤部位的浓度及疗效，提高抗肿瘤效果。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种碳化铁纳米粒子负载类青蒿素药物的复合材料，复合材料为碳化铁纳米粒子负载类青蒿素药物后形成的复合物，碳化铁纳米粒子均为核壳结构，内层为碳化铁，碳化铁具有磁靶向性和酸敏感性。碳化铁纳米粒子的尺寸为15-50nm，碳化铁纳米粒子是在卤素诱导下高温热分解羰基铁得到的，通过调节卤素含量分别制备出了fe2c，fe5c2，fe3c，尺寸为20nm左右，核壳结构的外层为fe3o4，内层为fe2c，fe5c2，fe3c。

进一步地，所述类青蒿素药物具有过氧桥结构，所述的类青蒿素药物为青蒿素、双氢青蒿素、蒿甲醚、蒿乙醚、青蒿琥酯中的至少一种。

进一步的，所述的复合材料具有酸敏感性，在酸性条件下能释放二价铁离子，同时磁靶向功能，实现了靶向治疗，碳化铁纳米粒子负载类青蒿素后，克服了类青蒿素药物水溶性差的不足。

一种碳化铁纳米粒子负载类青蒿素药物的复合材料的制备方法，其特征在于具体包括以下步骤：

步骤a：将碳化铁纳米粒子分散于氯仿溶液中，搅拌0.5-1h形成a溶液；

步骤b：将类青蒿素药物溶于氯仿溶液中，搅拌0.5-1h形成b溶液；

步骤c：将适量聚乙二醇溶于氯仿溶液中，搅拌0.5-1h形成c溶液；

步骤d：将步骤c得到的c溶液缓慢滴入到步骤b得到的b溶液中，滴加速度为0.1ml/min，室温下超声搅拌1-2h，形成d溶液；

步骤e：将步骤d得到的d溶液缓慢滴入到步骤a得到的a溶液中，滴加速度为0.1ml/min，超声1-2h；

步骤f：将步骤e超声后的溶液在30-50℃旋转0.5-2h，取出后加入适量乙醇7000-10000r/min离心去除未载上的药物。

进一步地，所述类青蒿素与碳化铁纳米粒子的质量比为0.5-9：1。

进一步地，所述聚乙二醇与纳米粒子的质量比为2-10：1。

进一步地，碳化铁纳米粒子的制备采用两步法，首先以fe(co)5为前驱体，溴化铵为诱导离子，160-200℃制备bcc-fe晶种；然后以卤素作为诱导剂，250-350℃催化有机相中的有机物断裂与碳化形化成碳化铁纳米材料。

一种碳化铁纳米粒子负载类青蒿素药物的复合材料在制备肿瘤抑制药物中的应用，其特征在于所述碳化铁纳米粒子负载类青蒿素药物具有磁靶向作用，在外加磁场作用下可大大提高肿瘤部位药物浓度，肿瘤细胞处于酸性微环境，碳化铁纳米粒子在细胞内释放二价铁离子，裂解类青蒿素药物中的过氧桥键产生自由基，从而杀死肿瘤细胞。

本发明具有以下有益效果：

（1）与现有技术相比，本发明提供的碳化铁具有较强的酸敏感性，具有的磁靶向性能实现靶向治疗，碳化铁纳米粒子负载类青蒿素药物后，克服了类青蒿素药物水溶性差的不足；

（2）高温热分解法制备的碳化铁纳米粒子尺寸约为20nm左右，通过简单的疏水相互作用负载类青蒿素药物后，尺寸在200nm左右，更容易通过静脉注射到肿瘤病灶；另外通过纳米粒子的磁靶向作用，增加了肿瘤部位药物浓度，在肿瘤酸性条件下，碳化铁释放出二价铁离子，裂解类青蒿素药物中的过氧桥键，其中氧会转移到铁离子上通过进一步异构化可产生碳中心自由基，进而引发烷基化作用导致细胞凋亡。

附图说明

图1为本发明实施例1中fe2c纳米粒子x射线衍射图谱；

图2为本发明实施例1中fe2c纳米粒子的透射电镜图（tem）；

图3为本发明实施例2中载药后纳米粒子透射电镜图（tem）；

图4为本发明实施例2中载药前纳米粒子水动力学直径（dls）；

图5为本发明实施例2中载药后纳米粒子纳米粒子水动力学直径（dls）；

图6为本发明实施例3中碳化铁负载了青蒿素前后的红外光谱图；

图7为本发明实施例4中ph7.4和ph4.0下的紫外吸收图；

图8为本发明实施例5中未加磁靶向的培养基照片图；

图9为本发明实施例5中加磁靶向的培养基照片图；

图10为本发明实施例6中碳化铁纳米粒子以及负载青蒿素后的细胞活性实验结果图；

图11为本发明实施例7中对照组、青蒿素、载药后纳米粒子以及添加磁靶向治疗后的肿瘤体积变化图；

图12为本发明实施例7中对照组、青蒿素、载药后纳米粒子以及添加磁靶向治疗后的体重变化图；

图13为本发明实施例7中对照组、青蒿素、载药后纳米粒子以及添加磁靶向治疗后的肿瘤大小变化照片图；

图14为本发明实施例8中fe5c2纳米粒子的x射线衍射图谱；

图15为本发明实施例8中fe5c2纳米粒子的透射电镜图（tem）；

图16为本发明实施例9中fe3c纳米粒子的x射线衍射图谱；

图17为本发明实施例9中fe3c纳米粒子的透射电镜图（tem）。

具体实施方式

以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此。

实施例1

称取5mg的fe2c纳米粒子分散于10ml氯仿溶液中，搅拌0.5h形成a溶液；称取12.4mg青蒿素药物溶于10ml氯仿溶液中，搅拌0.5h形成b溶液；称取20mg聚乙二醇溶于10ml氯仿溶液中，搅拌0.5h形成c溶液；将c溶液以0.1ml/min的速度滴入到b溶液中，室温下超声搅拌0.5h，形成d溶液；将d溶液以0.1ml/min的速度滴入到a溶液中，超声0.5h；在40℃旋针1.5h，取出后加入20ml乙醇10000r/min离心去除未载上的药物；上清液收集后用紫外分光光度在292nm测药物负载量，负载量为444.98mg/g。

由图1-2可知，fe2c纳米粒子为核壳结构，尺寸约为20nm左右。

实施例2

称取5mg的fe2c纳米粒子分散于10ml氯仿溶液中，搅拌0.5h形成a溶液；称取12.1mg青蒿素药物溶于10ml氯仿溶液中，搅拌0.5h形成b溶液；称取30mg聚乙二醇溶于10ml氯仿溶液中，搅拌0.5h形成c溶液；将c溶液以0.1ml/min的速度滴入到b溶液中，室温下超声搅拌0.5h，形成d溶液；将d溶液以0.1ml/min的速度滴入到a溶液中，超声0.5h；在40℃旋针1.5h，取出后加入20ml乙醇10000r/min离心去除未载上的药物；上清液收集后用紫外分光光度在292nm测药物负载量，负载量为410.26mg/g。

由图3-5可知，载药前纳米粒子尺寸为20.43nm，载药后纳米粒子尺寸为199.29nm。

实施例3

称取5mg的fe2c纳米粒子分散于10ml氯仿溶液中，搅拌0.5h形成a溶液；称取49.3mg青蒿素药物溶于10ml氯仿溶液中，搅拌0.5h形成b溶液；称取20mg聚乙二醇溶于10ml氯仿溶液中，搅拌0.5h形成c溶液；将c溶液以0.1ml/min的速度滴入到b溶液中，室温下超声搅拌0.5h，形成d溶液；将d溶液以0.1ml/min的速度滴入到a溶液中，超声0.5h；在40℃旋针1.5h，取出后加入20ml乙醇10000r/min离心去除未载上的药物；上清液收集后用紫外分光光度在292nm测药物负载量，负载量为1615.89mg/g。

由图6可知，在1737cm^-1和800-1200cm^-1的峰是青蒿素特有基团的峰，说明青蒿素被负载到了纳米粒子上。

实施例4

将负载青蒿素的纳米粒子分别溶于ph7.4和ph4.0缓冲液中，在37℃下搅拌12h，将溶液进行离心，上清液用紫外分光光度计检测。

由图7可知，发现ph4.0时的吸收谱图与单独的fe²⁺与青蒿素作用的吸收普通相似，说明在酸性条件下，fe2c释放出fe²⁺，同时与释放出来的青蒿素发生作用，产生中间产物。

实施例5

取两个培养皿，以mcf-7细胞作为靶细胞，mcf-7以单层形式生长在培养皿中，在细胞密度达到50%时加入实施例3中制得的样品，一个培养皿底部放置磁铁，一个不放，共同培养24h。

由图8-9可知，发现底部有磁铁的培养皿，呈明显的团聚，说明该纳米粒子具有磁靶向。

实施例6

选取mcf-7细胞，通过cck8实验研究纳米粒子的细胞毒性，以mcf-7细胞为靶细胞，以单层形式生长在96孔孔板，在细胞密度达到50%加入不同浓度的fe2c、art以及fe2c@art溶液，培养24h后，用酶标仪测其吸光度。

由图10可知，fe2c@art的毒性高于单独的art，说明fe2c提高了青蒿素的疗效。

实施例7

将裸鼠放置在无菌且湿度、温度可控的环境下进行培养，细胞悬浮液（含有人类乳腺癌细胞）通过皮下注射到鼠的大腿根部，建立皮下肿瘤植入的老鼠模型；当肿瘤的尺寸达到200mm³时，我们将老鼠随机分成四组（每组老鼠数目为8），然后每隔四天，通过尾静脉注射的方法分别向四组裸鼠体内注射pbs，art，fe2c@art，同时测量下肿瘤体积，经过八次治疗后，将其安乐死，进行解剖。

由图11可知，除了对照组外，其他组的肿瘤体积都稍有减少，说明载药后的纳米粒子起到了明显的治疗效果；

由图12可知，纳米粒子和药物不影响生物的正常生长，体重呈稳定增加；

由图13可知，fe2c@art+磁铁的肿瘤抑制率最高，这是由于磁靶向增加了局部药物浓度，从而增强了疗效。

实施例8

称取5mg的fe5c2纳米粒子分散于10ml氯仿溶液中，搅拌0.5h形成a溶液；称取16.8mg青蒿素药物溶于10ml氯仿溶液中，搅拌0.5h形成b溶液；称取20mg聚乙二醇溶于10ml氯仿溶液中，搅拌0.5h形成c溶液；将c溶液以0.1ml/min的速度滴入到b溶液中，室温下超声搅拌0.5h，形成d溶液；将d溶液以0.1ml/min的速度滴入到a溶液中，超声0.5h；在40℃旋针1.5h，取出后加入20ml乙醇10000r/min离心去除未载上的药物；上清液收集后用紫外分光光度在292nm测药物负载量，负载量为499.37mg/g。

图14--15可知，fe5c2纳米粒子为核壳结构，尺寸约为20nm左右。

实施例9

称取5mg的fe3c纳米粒子分散于10ml氯仿溶液中，搅拌0.5h形成a溶液；称取10.6mg青蒿素药物溶于10ml氯仿溶液中，搅拌0.5h形成b溶液；称取20mg聚乙二醇溶于10ml氯仿溶液中，搅拌0.5h形成c溶液；将c溶液以0.1ml/min的速度滴入到b溶液中，室温下超声搅拌0.5h，形成d溶液；将d溶液以0.1ml/min的速度滴入到a溶液中，超声0.5h；在40℃旋针1.5h，取出后加入20ml乙醇10000r/min离心去除未载上的药物；上清液收集后用紫外分光光度在292nm测药物负载量，负载量为214.10mg/g。

由图16-17中可知，fe3c纳米粒子为核壳结构，尺寸约为20nm左右。

最后应当说明的是，以上实施仅用以说明本发明的技术方案而非限制本发明，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。