[发明专利]一种短时间近红外光照激活的纳米胶束用于药物快速释放

说明书

本发明涉及一种短时间近红外光照响应的纳米胶束的制备方法及其在药物快速释放中的应用。该方法利用亲水性聚乙二醇以及疏水性供体受体Stenhouse加合物(DASA)形成两亲性聚合物链P‑DASA，制备了包覆有Er³⁺掺杂上转换纳米粒子(UCNPs)以及抗癌药物阿霉素的纳米胶束。在近红外光照下，UCNPs发射的绿光(541nm)促使疏水性的DASA转变为亲水性，导致胶束解体并释放阿霉素，仅仅5分钟的光照(808nm，2W/cm²)刺激后，药物在30min内达到80％以上的释放率。本发明提供了一种短时间光照激活的近红外光控药物释放体系，对于上转换纳米材料在药物载运以及癌症精准诊疗领域的临床应用和发展有着重要的意义。

一、技术领域

本发明涉及纳米胶束载药体系的应用技术领域，具体涉及一种短时间近红外光照响应的纳米胶束的制备方法及其在药物快速释放中的应用。

二、背景技术

胶束结构的聚合物纳米材料已广泛应用于生物医学研究以及疾病治疗，通常由两亲性聚合物长链在水溶液中自组装形成，长链的疏水部分由于与水分子的排斥力而聚集在内，亲水部分则暴露在外，形成在水溶液中稳定分散的内核疏水、外层亲水的纳米粒子。其亲水性外壳提供了良好的水溶性和生物相容性，而疏水性内核有着很好的药物负载能力，因此成为一种理想的药物递运载体。

通过将刺激响应性基团修饰在作为胶束结构单元的聚合物长链中，目前发展了一系列可控的药物释放体系，包括光响应、酶催化、pH响应等。随着光学技术和光学器件的发展，具有高度时空可控性的光照在生物医学以及癌症诊疗领域受到了极大的关注。利用光照实现对于药物释放的远程操控，不仅降低了对于正常细胞组织的毒副作用，同时也有效提高了对于肿瘤细胞的杀伤力。由于近红外(NIR)光有着更深的组织穿透深度以及更低的组织细胞毒性，目前发展了一系列基于Tm³⁺掺杂的上转换纳米粒子(UCNPs)的药物递运体系，利用UCNPs在NIR光激发下发射紫外光或可见光的特性，实现了近红外光照调控的药物释放。然而，对于Tm³⁺掺杂UCNPs，电子到达高能激发态¹D₂的跃迁往往难以发生，因此从¹D₂→³H₆跃迁产生的紫外光发射的量子产率很低(通常小于1％)，导致了药物释放速率缓慢，往往需要数小时的光照刺激才能达到治疗所需的药物浓度，有可能导致对于细胞组织的热损伤，不利于临床应用的进一步发展。因此，开发短时间近红外光照激活的快速药物释放体系有着迫切的需求。

三、发明内容

本发明的目的是：利用强发光的Er³⁺掺杂UCNPs，结合绿光光照下发生亲水性转变的供体-受体Stenhouse加合物(DASA)，开发一种自组装纳米胶束，实现短时间近红外光照下的药物快速释放。

对于Er³⁺掺杂UCNPs的绿光发射(由⁴S_3/2→⁴I_15/2的跃迁产生)，量子产率较高且发光强，此外我们通过修饰天线敏化分子800CW增强了对于808nm激光的吸收，进一步提高其发光强度。如图1所示，利用含有亲水性聚乙二醇PEG以及疏水性DASA的两亲性聚合物链P-DASA，本发明制备了包覆有Er³⁺掺杂UCNPs(NaYF₄：Gd@NaYF₄：Er，Yb@NaYF₄：Yb，Nd)以及抗癌药物阿霉素(DOX)的纳米胶束。在近红外光照下，UCNPs发射的绿光(541nm)促使疏水性的DASA转变为亲水性，导致胶束解体并促使DOX迅速释放。从图2结果可以看出，仅仅5分钟的光照(808nm，2W/cm²)刺激后，药物在30min内能够达到80％以上的释放率。该方案提供了一种短时间光照激活的近红外光控药物释放体系，对于上转换纳米材料在癌症精准诊疗领域的临床应用和发展有着重要的意义。

本发明通过以下技术方案来实现：