[发明专利]一种肿瘤靶向的中空核壳结构纳米诊疗剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米生物材料技术领域，具体涉及一种肿瘤靶向的中空核壳结构纳米诊疗剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着生物医学的发展，诊断与治疗的多功能结合(简称诊疗)已成为新趋势。诊疗技术能够减少因为多次给药或手术带给病人的风险和痛苦。为了实现精确诊断和高效治疗，所设计的诊疗剂往往需要同时具备病灶靶向性、多模成像以及治疗等各种功能。稀土掺杂上转换纳米材料能将近红外光转换成可见光，因此在发展非侵入性诊疗剂上具有重要前景。由于上转换纳米材料低毒、抗光漂白性、无背景荧光、较深的光穿透深度等特点可作为新一代生物成像荧光探针。更重要的是，上转换纳米材料在近红外光照射下发出可见光，通过能量传递，激发光敏剂产生单线态氧，对肿瘤细胞产生毒性，因此可以对肿瘤细胞进行光动力治疗。近年来，利用二氧化硅的负载功能以及表面易修饰性，国内外发展了一些上转换纳米材料与二氧化硅复合的诊疗剂，用于成像和光动力学治疗。但是这些诊疗剂的治疗效率有限，其主要原因在于光敏剂的负载量过低，负载的光敏剂含有共轭芳香环容易团聚而自我淬灭，光敏剂与上转换纳米颗粒的距离太大影响了能量传递效率。

因此，设计一个基于上转换纳米材料的诊疗剂，解决上述的光敏剂负载问题，提高光动力学治疗效果是本领域的关键。同时需要选择合适上转换发光纳米颗粒以及肿瘤细胞靶向修饰分子，实现诊疗剂的多模成像和靶向功能。开发这样一个纳米诊疗剂在癌症诊疗应用上将具有重要实际的意义和临床价值。

发明内容

本发明涉及一种肿瘤靶向的中空核壳结构纳米诊疗剂，该纳米诊疗剂包括上转换纳米颗粒内核、有机-无机杂化二氧化硅壳层、内核与壳层中间的空腔以及负载在所述壳层和空腔内的光敏剂。

根据本发明，所述壳层外表面还具有肿瘤靶向分子。

根据本发明，所述上转换纳米颗粒为六方相NaLuF₄:Gd/Yb/Er纳米晶。

根据本发明，所述有机-无机杂化二氧化硅壳层由苯基桥键二氧化硅和氨丙基二氧化硅组成。我们研究发现，选择有机-无机杂化二氧化硅壳层，较其他二氧化硅壳层，能通过疏水作用力和π-π作用增加光敏剂负载量，并降低光敏剂的团聚。

根据本发明，所述光敏剂是能够吸收上转换纳米颗粒在近红外光照射下发出的可见光而产生单线态氧的光敏剂。优选地，所述光敏剂选自单羧基酞菁锌或孟加拉玫瑰红。

根据本发明，所述肿瘤靶向分子为尿激酶氨端片断(ATF)、抗体或叶酸等中的一种或多种。

根据本发明，所述上转换纳米颗粒的粒径为10～100nm，优选20～50nm。

根据本发明，所述壳层的厚度为3～20nm，优选5～15nm。

根据本发明，所述空腔的厚度为0～10nm，其中不包括0，优选2～8nm。我们研究发现，选择具有空腔的核壳结构，较无空腔结构，能增加光敏剂负载量，同时缩短光敏剂和上转换纳米颗粒之间的距离，有利于能量传递。

根据本发明，所述光敏剂的负载量是普通二氧化硅壳层材料的负载量的10倍或更高；是普通核壳结构(无空腔)材料的的负载量的1.6倍或更高。本发明中所述光敏剂的负载量是指光敏剂在纳米诊疗剂中的质量百分比，通过一定波长(如对于单羧基酞菁锌而言，可选择699nm)的吸光值计算而得或者通过紫外可见吸收谱计算而得。

根据本发明，所述诊疗剂中的上转换纳米颗粒与光敏剂之间的能量传递效率是普通二氧化硅壳层的诊疗剂的2倍或更高；是普通核壳结构的诊疗剂的1.4倍或更高。本发明中所述的能量传递效率从上转换吸收光谱变化计算得到，计算公式为(I₀-I₁)/I₀，其中I₀、I₁分别为诊疗剂负载光敏剂前后的红光部分(若光敏剂吸收红光)或绿光部分(若光敏剂吸收绿光)的积分强度。

本发明还提供上述肿瘤靶向的中空核壳结构纳米诊疗剂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)制备所述上转换纳米颗粒；

(2)制备有机-无机杂化二氧化硅包覆所述上转换纳米颗粒的中空核壳结构；

(3)在所述壳层和空腔内吸附所述光敏剂。

根据本发明，所述方法的步骤(2)和步骤(3)之间还包括以下步骤：

(2’)在所述壳层外表面共价偶联所述肿瘤靶向分子。

根据本发明，所述步骤(1)中制备的是六方相NaLuF₄:Gd/Yb/Er纳米晶。