一種空心海膽型磁光納米復合載藥體系及其制備方法與流程

本發明屬于納米復合材料技術領域，涉及到一種空心海膽型磁光納米復合載藥體系的制備方法。

背景技術：

近年來,開發生物相容性好、結構穩定、對藥物的輸送和靶向效率高的納米藥物載體是生物醫藥領域的研究熱點。多功能無機納米材料不僅形貌可控、比表面積大,而且易于表面修飾且可賦予其獨特的電、磁、光、吸波等性質,這不僅有利于其提高抗腫瘤藥物的治療效果,同時還可降低抗腫瘤藥物對人體正常細胞的毒副作用,因此多功能無機納米材料在癌癥的治療及藥物輸送方面顯現出明顯的優勢。

磁靶向藥物載體中最常用的是Fe₃O₄，現有的方法中主要有溶劑熱和共沉淀等方法，其中溶劑熱法制備出的Fe₃O₄無論在形貌、粒徑還是功能性等方面都比較優良，但是卻存在水溶性差的技術問題；現有技術在制備Fe₃O₄@ZnO納米復合材料時，研究者通常是利用修飾劑對其表面進行修飾，操作方法復雜，不利于工業生產。

技術實現要素：

為了解決上述問題，同時解決現有磁性靶向藥物載體比表面積小不利于裝載藥物的問題，本發明提供了一種空心海膽型磁光納米復合載藥體及其制備方法。

一種空心海膽型磁光納米復合載藥體系的結構為Fe₃O₄空心球包覆ZnO納米棒，其中Fe₃O₄空心球粒徑為450～650nm,載藥體系整體的粒徑為1.0～1.5μm。每20～50mg Fe₃O₄空心球負載0.010～0.012mol ZnO納米棒。優選每20～50mg Fe₃O₄空心球負載0.010～0.012molZnO納米棒。

所述的空心海膽型磁光納米復合載藥體的制備方法如下：

步驟A、將三價鐵鹽溶于乙二醇中形成溶液Ⅰ；向溶液Ⅰ中加入醋酸鈉，形成溶液Ⅱ攪拌混合；加入十二烷基硫酸鈉，攪拌混合1～2h形成前驅體溶液；將前驅體溶液轉移至反應釜中，200℃反應5～14小時；經洗滌、干燥后收集得到Fe₃O₄空心球；其中十二烷基硫酸鈉:三價鐵鹽:醋酸鈉的摩爾比為(3～9):30:100；

步驟B、將NaOH溶于65mL乙醇中獲得0.05～0.06M NaOH乙醇溶液；將Zn(Ac)₂·2H₂O和Fe₃O₄空心球分散于65mL乙醇中，在55～65℃下超聲分散同時攪拌1.5h獲得混合溶液Ⅰ，向混合溶液Ⅰ加入0.375～1.5g聚乙烯吡咯烷酮，持續55～65℃超聲攪拌1h，獲得混合溶液Ⅱ；將NaOH乙醇溶液逐滴加入到混合溶液Ⅱ中，滴加完成后先超聲處理40min，然后再在55～65℃持續攪拌1h；冷卻后經磁分離、洗滌干燥后完成ZnO種子層的負載得到中間產物；NaOH:Zn(Ac)₂·2H₂O的摩爾比為3:1，Fe₃O₄空心球加入量為20～50mg；混合溶液Ⅰ中Zn(Ac)₂濃度為0.007～0.008M；

步驟C、將1M的硝酸鋅溶液和1M的六次甲基四胺溶液混合，攪拌至有渾濁物產生，加入20～50mg中間產物，80℃攪拌4小時，冷卻后經洗滌干燥后得到空心海膽型磁光納米復合載藥體系。

步驟B中的反應溫度優選60℃。

本發明的有益效果：

本發明公開了一種空心海膽型磁光納米復合載藥體系的制備方法，將Fe₃O₄空心球與ZnO納米棒有機結合起來，制備出一種三維多功能海膽型納米復合載體，該載體系統兼具光學和磁學性質，且比表面積大，利于裝載藥物，且該制備方法操作簡單，條件溫和，成本低廉，適合大規模生產。

相比以往采用溶劑熱法制備Fe₃O₄空心球時，由于有機溶液的引入，導致Fe₃O₄空心球的水溶性較差，且需要在較長的時間形成空心結構。而本發明通過改進溶劑熱法，加入十二烷基硫酸鈉(SDS)表面活性劑，不但可以縮短Fe₃O₄空心球的制備時間，且可以改善Fe₃O₄空心球的水溶性，該方法操作方法簡單，成本低，利于大規模生產。

相比以往在制備Fe₃O₄@ZnO納米復合材料時，通常是利用修飾劑對其表面進行修飾，操作方法復雜。而本發明采用兩步自組裝水熱法(包括ZnO種子層的負載、ZnO納米棒的生長)，制備工藝新穎，制備方法簡單，合成溫度低，適合大規模生產。

附圖說明

圖1是Fe₃O₄空心球透射電鏡圖(TEM)。

圖2是海膽型Fe₃O₄@ZnO磁光納米藥物載體的掃描電鏡圖(SEM)。

圖3是海膽型Fe₃O₄@ZnO磁光納米藥物載體的透射電鏡圖(TEM)。

圖4是海膽型Fe₃O₄@ZnO磁光納米藥物載體的磁滯回線圖。橫坐標為外加磁場強度，縱坐標為磁化強度。

圖5是海膽型Fe₃O₄@ZnO磁光納米藥物載體的熒光光譜圖(PL)。橫坐標為波長，縱坐標為熒光強度。

具體實施方式

實施例1

步驟A、將三價鐵鹽溶于乙二醇中形成溶液Ⅰ；向溶液Ⅰ中加入醋酸鈉，形成溶液Ⅱ攪拌混合；加入十二烷基硫酸鈉，攪拌混合1～2h形成前驅體溶液；將前驅體溶液轉移至反應釜中，200℃反應5～14小時；經洗滌、干燥后收集得到Fe₃O₄空心球；其中十二烷基硫酸鈉:三價鐵鹽:醋酸鈉的摩爾比為(3～9):30:100；

步驟B、將NaOH溶于65mL乙醇中獲得0.05～0.06M NaOH乙醇溶液；將Zn(Ac)₂·2H₂O和Fe₃O₄空心球分散于65mL乙醇中，在60℃下超聲分散同時機械攪拌1.5h獲得混合溶液Ⅰ，向混合溶液Ⅰ加入0.375～1.5g聚乙烯吡咯烷酮，持續60℃超聲攪拌1h，獲得混合溶液Ⅱ；將NaOH乙醇溶液逐滴加入到混合溶液Ⅱ中，滴加完成后先超聲處理40min，然后再在60℃持續機械攪拌1h；冷卻后經磁分離、洗滌干燥后完成ZnO種子層的負載得到中間產物；NaOH:Zn(Ac)₂·2H₂O的摩爾比為3:1，Fe₃O₄空心球加入量為20～50mg；混合溶液Ⅰ中Zn(Ac)₂濃度為0.007～0.008M；

步驟C、將1M的硝酸鋅溶液和1M的六次甲基四胺溶液混合，攪拌至有渾濁物產生，加入20～50mg中間產物，80℃機械攪拌4小時，冷卻后經洗滌干燥后得到空心海膽型磁光納米復合載藥體系。

實施例2

步驟A、將1.62g FeCl₃·6H₂O加入到60mL乙二醇溶液中，機械攪拌30分鐘，使其完全溶解形成黃色溶液①，然后將2.7g NaAc·3H₂O加入到上述溶液①中，持續機械攪拌1小時，形成混合溶液②。將0.1839g十二烷基硫酸鈉加入到上述混合溶液②中，繼續機械攪拌1小時，獲得最終的前驅體溶液。然后將前驅體溶液裝入容積為100mL的內襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應釜中，在200℃下反應10h。溶劑熱反應結束后，冷卻至室溫，取出產物，洗滌干燥，獲得Fe₃O₄空心球。

步驟B、將0.15g NaOH溶于65mL乙醇中，磁力攪拌一定時間至溶解，獲得NaOH溶液。將0.27g Zn(Ac)₂·2H₂O和50mg Fe₃O₄空心球分散于160mL乙醇中，60℃超聲攪拌1.5h，獲得混合溶液，然后將0.375g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到上述混合溶液中，持續60℃超聲攪拌1h，獲得混合溶液①，然后將NaOH溶液逐滴加入到混合溶液①中超聲40min,60℃持續機械攪拌1h。水熱反應結束后，冷卻至室溫，磁分離中間產物，并用去離子水和無水乙醇反復洗滌多次。將中間產物50℃真空干燥箱中干燥6小時。

步驟C、將2.9749g Zn(NO₃)·6H₂O,1.4019g六次甲基四胺(HMTA)分別溶于100ml去離子水中，配成濃度為0.1M溶液。將上述兩種溶液混合攪拌15min，至有渾濁物質產生，得到混合溶液.將混合溶液轉移到三頸燒瓶中，加入20mg上述中間產物，80℃機械攪拌4h。冷卻至室溫，將灰色固體沉淀用去離子水和無水乙醇反復洗滌多次。將所述的灰色固體沉淀于50℃真空干燥箱中干燥6小時,獲得最終的樣品。

從圖1可以看出，Fe₃O₄小球為空心結構，粒徑為600nm。從圖2中可以看出ZnO納米棒均勻的生長在Fe₃O₄球表面，形成海膽型復合材料。從圖3的透射電鏡照片上中可以看出Fe₃O₄@ZnO磁光納米復合材料為中空海膽型。從圖4的磁滯回線上可以看到沒有明顯的剩磁和矯頑力，表明樣品呈現超順磁性，且飽和磁化強度足夠大，確保實現其磁靶向性功能。圖5表明了其較好的光學性質。