一种磷脂包封的金纳米颗粒阵列及其制备方法与应用

本发明属于组合化学纳米材料库的开发及应用修饰领域，具体涉及一种磷脂包封的金纳米颗粒阵列及其制备方法与应用。

背景技术：

1、脂质体由磷脂/类磷脂组成，是一种模拟生物膜结构的双分子层微小囊泡，具有外层亲水、内层疏水的结构特点。近年来，脂质体被广泛应用于药物包封和递载以实现药物在体内的长循环、提高靶向效果和控制药物释放，相较于非脂质体包封药物，脂质体载药可以有效提高药物的利用效率与稳定性。

2、脂质体以磷脂分子作为载体的构建材料，具有良好的生物相容性，在生物体内可以实现自然降解。脂质体以双层膜结构保护内部药物，免受机体降解以提高药物利用率。其主要技术通过改变组分比例可以实现器官与组织的特异性识别以实现靶向给药。目前已有研究证明在脂质体表面进行修饰及改变磷脂种类/比例可以调控脂质体在生物体内的靶向分布。但作为药剂处方，不同磷脂在脂质体中的所发挥的靶向效应和细胞摄取机制调控作用尚未阐明，因此亟需开发一种可用于探索不同磷脂组成的脂质体处方所具有的靶向和摄取机制的组合化学纳米材料库。

3、目前，现有脂质体药物虽然能实现初步的长循环时间和被动提升体内器官靶向，但是其靶向给药、药物控释和器官细胞选择仍不能满足精准给药的需求。尤其对于处方中的单一磷脂在生物体内/细胞内所表现出靶向和摄取的效应及机制难以明确。本发明在制备时采用多种物化性质不同单一磷脂，通过加入了荧光染料进行示踪，可实现在细胞及生物体器官组织中的荧光定位，探究某一磷脂所具有的物化性质对器官/细胞靶向、摄取所起到的作用，同时该组合化学纳米材料库利用金纳米颗粒作为内核，通过包封荧光染料掺杂的磷脂分子层，成功开发了一种可利用电感耦合等离子体质谱(icp-ms)与荧光双定量的材料库，可更为准确的定量磷脂层在不同器官和细胞的材料分布。

4、依据组合化学的设计思路，本发明中提供了不同亲水头基和疏水链长的磷脂共计12种，生物活力实验证明在本发明所使用的给药剂量下，小鼠与细胞均未表现出毒性效应。通过体内靶向和体外细胞摄取结果证实不同疏水链长的磷脂酰丝氨酸具有优异的体内免疫器官靶向效果(肝脏和脾脏)和促进小鼠巨噬细胞(raw264.7)大量增殖的效果，可用于提升生物体的免疫细胞数量，进而提升生物体免疫力。

5、该发明利用单一磷脂包封的组合化学修饰金纳米颗粒阵列及制备方法，可被广泛的开发并应用于针对脂质体处方中单一组成成分的功效验证(包括靶向和摄取调节作用)，其中不同疏水链长的磷脂酰丝氨酸包覆的金纳米颗粒可用于提升免疫细胞增殖和提升生物体免疫力。

技术实现思路

1、基于上述问题，本发明的目的之一在于提供单一磷脂包覆的金核纳米颗粒与细胞作用的相关研究。基于传统的脂质体荧光定量易发生荧光泄漏等情况，难以准确量化递送效率，本发明采用荧光与电感耦合等离子体质谱(icp-ms)双定量，结果更准确。

2、针对不同处方脂质体中的关键磷脂成分在给药后的器官分布和细胞摄取的机制探索问题，本发明的另一目的在于提供一种可用于模拟脂质体给药后在生物体内的器官靶向和细胞摄取机制探索的金纳米颗粒阵列。

3、本发明所述的模拟脂质体与细胞相互作用的金纳米颗粒阵列，是利用组合化学方法，以金纳米颗粒作为基质模型，分别选取12种具有不同极性部分(头基基团)和不同非极性部分(烷基链长)的磷脂，对金纳米颗粒的表面进行包封。每种金纳米颗粒表面包封的脂质体具有相似的基本结构，但磷脂组成不同，脂质体包封金纳米颗粒的表面性质受磷脂的烷基链长和头基基团共同影响。所述金纳米颗粒内层通过金硫键与烷基硫醇连接。所述磷脂分子通过疏水作用力与烷基硫醇连接。所述金纳米颗粒阵列由12种纳米颗粒组成，其中的纳米颗粒为15纳米左右的圆形金纳米颗粒，分别以gnp1-gnp12表示。

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。

5、本发明的一个方面提供了一种磷脂包封的金纳米颗粒阵列的制备方法，该方法包括以下步骤：

6、s1：将柠檬酸钠溶液加入到超纯水中，边搅拌边加热至96℃，然后加入氯金酸溶液搅拌反应，得到金纳米颗粒；

7、s2：将所得金纳米颗粒离心浓缩后溶于异丙醇溶液中，并加入烷基硫醇的异丙醇溶液，室温下搅拌三天，然后将所得溶液依次经超声、离心分离、真空干燥，得到烷基硫醇修饰的金纳米颗粒；

8、s3：将磷脂分子溶于氯仿/甲醇混合溶液中得到混合液i，将烷基硫醇修饰的金纳米颗粒溶于氯仿中得到混合液ii，将所得混合液i和混合液ii混合均匀并真空干燥，得到固体产物；

9、将所得固体产物加入超纯水中超声处理至溶液澄清，将所得溶液离心分离，取上清液，即得到磷脂包封的金纳米颗粒阵列。

10、优选地，步骤s1中所述柠檬酸钠水溶液、超纯水以及氯金酸溶液按照体积比6.125:117.5:2.5加入，所述柠檬酸钠溶液浓度为68mm，所述氯金酸溶液浓度为50mm。

11、优选地，步骤s1中所述搅拌反应条件为：转速600-1000rpm；时间25min。

12、优选地，步骤s2中所述烷基硫醇的异丙醇溶液中烷基硫醇浓度为0.01mmol/ml，所述烷基硫醇与纳米金颗粒按照质量比为1.2:1加入，所述烷基硫醇选自碳链长度为c8～c18的硫醇。

13、优选地，所述烷基硫醇选自辛硫醇、十二硫醇、十八硫醇中的至少一种。

14、优选地，步骤s2中所述超声时间为2-3min，所述离心分离条件为：转速9000r/min，时间30min。

15、优选地，步骤s3中所述磷脂分子的化学结构式如下所示：

16、

17、其中，极性部分差异基团标记为r，分别为a、b、c、d四种结构，表示如下：

18、

19、非极性部分烷基链长标记为n，n分别为e、f、g三种结构，表示如下：

20、

21、上述用于包封金纳米颗粒的磷脂阵列如下所示：

22、

23、优选地，步骤s3中所述磷脂分子与氯仿/甲醇混合溶液按照料液比5mg：1ml加入。

24、优选地，步骤s3中所述烷基硫醇修饰的金纳米颗粒与氯仿按照料液比5mg：1ml加入。

25、优选地，步骤s3中所述离心条件为：转速15000r/min，时间30-60min。

26、本发明的另一个方面还提供了一种根据上述制备方法得到的磷脂包封的金纳米颗粒阵列在制备促进免疫细胞增殖和提升生物体免疫力的产品中的应用。

27、与现有技术比，本发明取得的有益效果是：

28、(1)本发明公开了一种利用硫醇与金的共价结构通过长链硫醇与磷脂的疏水作用力将磷脂稳定固定在纳米颗粒表面的方法，几乎普适于所有磷脂。

29、(2)本发明的金纳米颗粒阵列提供了单一磷脂包覆的金核纳米颗粒与细胞作用的相关研究，基于传统的脂质体荧光定量易发生荧光泄漏等情况，难以准确量化递送效率，本发明所采用的荧光与icp-ms双定量，结果更准确。

30、(3)本发明制备的模拟脂质体与细胞相互作用的金纳米颗粒阵列由12种纳米颗粒组成，由于这些纳米颗粒表面化学环境不同，因而在同细胞发生相互作用时表现出不同的作用。本发明通过icp-ms实现金核在细胞内部的摄取效率，通过荧光成像及荧光强度定量脂质体的递送效率，可实现脂质体与细胞之间的作用机制研究。本发明的单一磷脂/双定量还可以指导作为靶向载运药物、生物显影、疾病诊断及基因治疗等应用于生物医学领域的载体的设计。