[发明专利]碳点作为抗肿瘤药物载体的应用

说明书

技术领域

本发明涉及碳点作为抗肿瘤药物载体的应用，属于纳米医学技术领域。

背景技术

碳是构成有机生物体最基本的元素之一，对于现有已知的所有生命系统都是不可或缺的，没有它，生命不可能存在。近年来，各种各样的碳材料(如碳纳米管、石墨烯、富勒烯等)被广泛地应用于生物检测、催化、能源、电子器件以及载药等方面。而荧光碳纳米颗粒作为一种新型的零维的碳材料，由于其廉价的原料、良好的生物兼容性、良好的光稳定性及易表面修饰等优点而备受关注。

由于碳基材料良好的生物相容性及易修饰性，近年来被广泛的应用于载药方面，早期相关报道中已经提到氧化石墨烯及碳纳米管载药，但由于氧化石墨烯及碳纳米管的尺寸较大，不能通过血脑屏障并且载体-药物复合物无法透过肾小球血管壁进入尿液(要求小于20nm)，其结果是被大量的滞留在体内，这就埋下了可能引发长期生物毒性的巨大隐患。而碳点(carbon dots)作为一种重要的零维纳米材料(<5nm)，不但继承了碳元素良好的生物相容性，同时其较小的量子尺寸(<5nm)又赋予它良好的荧光性质，为跟踪药物成分在人体内的代谢作用途径提供了方法依据。基于其尺寸小、生物相容性好及易修饰性等优良性质，碳点有作为抗癌药物载体的潜质。

目前，相关小组报道了抗癌药物阿霉素分子和碳点的共价连接或者静电物理吸附，实现了将碳点作为抗癌药物阿霉素的载体(Lee H.U.,Park S.Y.and Park E.S.et al.,Sci.Rep.2014,4,4665；Mewada A.,Pandey S.and Thakur M.et al.,J.Mater.Chem.B,2014,2,698.)。但是，基于物理吸附作用将阿霉素负载在碳点上的方法(Lee H.U.,Park S.Y.and Park E.S.et al.,Sci.Rep.2014,4,4665.)具有药物负载稳定性差的缺点，可能会造成药物分子在到达靶标之前释放，从而会增大药物的副作用，降低疗效。而直接把阿霉素分子以共价键方式连接到碳点上的策略(Mewada A.,Pandey S.and Thakur M.et al.,J.Mater.Chem.B,2014,2,698.)，由于阿霉素本身的溶解性较差会造成最终产物的不稳定及蛋白质非特异性吸附。因此，发展一种能够克服以上两种药物负载方式的碳点载药体系具有重要的实际意义。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供碳点作为抗肿瘤药物载体的应用，制备得到一种新型的带功能化基团(氨基)的荧光碳点材料，并通过引入功能化的短链聚乙二醇分子，采用共价方式把抗癌药物阿霉素分子与碳点连接起来，克服其他碳点载药策略的缺点，达到药物稳定负载、可控释放、容易渗透且易代谢排出的效果。

技术方案：本发明提供了碳点作为抗肿瘤药物载体的应用，包括以下步骤：

(1)氨基化碳点的制备：采用微波合成法，以含氨基的硅烷试剂和甘油为原料，制得氨基化碳点；

(2)碳点表面马来酰亚胺化：氨基化碳点与一端带有N-羟基琥珀酰亚胺酯(N-hydroxysuccinimide ester，简称NHS)、另一端带有马来酰亚胺(maleimide，简称MAL)的短链聚乙二醇分子NHS-EG_n-MAL反应，得马来酰亚胺化的碳点；

(3)碳点-药物分子复合物的制备：马来酰亚胺化的碳点与带有巯基的药物反应，得碳点-药物分子复合物。

其中，步骤(1)中，氨基化碳点的制备方法，具体包括以下步骤：

(a)向甘油中通入氮气，除去溶液中的氧气；

(b)在搅拌同时加入含有氨基的硅烷试剂使溶液中含氨基的硅烷试剂的体积分数为5-30％，在密闭状态下继续搅拌5min以上，得氨基化碳点前体溶液；

(c)将氨基化碳点前体溶液在微波反应器中以140-180℃反应5-15min，冷却、离心，上清液用分子量为1000的透析袋在超纯水中透析2天以上，即得。

步骤(1)中，所述含有氨基的硅烷试剂为3-[2-(2-氨基乙基氨基)乙基氨基]丙基三甲氧基硅烷(AEEA)。

步骤(2)中，所述短链聚乙二醇分子中，n为6-12；碳点中的硅烷试剂与短链聚乙二醇分子(NHS-EG_n-MAL)的物质的量比为1:1-1:10；反应温度为室温，反应时间1h以上。

步骤(3)中，所述带有巯基的药物为本身带有巯基的药物分子，或者通过巯基化反应(如利用Traut’s巯基化试剂将含有氨基的药物分子巯基化)制备的带有巯基的药物分子。