具有微波增敏、化療藥物緩控釋及ct成像功能的二氧化鋯復合納米材料及制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及二氧化鋯復合納米材料與技術在癌癥診斷和治療中的應用。更具體地，涉及一種具有微波增敏、化療藥物緩控釋及CT成像功能的二氧化鋯復合納米材料及制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]癌癥已經成為全球第一致死性疾病。根據世界衛生組織《2014年世界癌癥報告》顯示，2012年全球癌癥新增病例達到1400多萬例，至2025年將達到1900萬人，2035年將突破2400萬人。報告還顯示，非洲、亞洲和中南美洲的發展中國家癌癥發病形勢最為嚴峻。我國惡性腫瘤發病率也是不斷上升，2012年新增307萬癌癥患者，約有220萬人死于癌癥，分別占全球總量的21.9%和26.8%。癌癥已成為我國居民第一大死因，給社會、家庭和個人帶來巨大的負擔和痛苦(Cell Death Dis.，2013，4，596，Chem.Soc.Rev.，2012，41，4306-4334)。
[0003]目前，化療、放療、手術仍是臨床腫瘤治療中的主要手段，但是手術治療只能針對局部瘤，可以快速切除原發病灶，不適用于難切除部位的腫瘤；放療在癌癥早期療效較好，特異性較差，容易損傷正常細胞；化療藥物在殺死腫瘤細胞的同時，對人體也有很大的毒副作用。微波熱療技術具有無創或微創、安全性較好、相關組織內部加熱溫度更高、消融體積更大，消融時間更快和熱流分布更加均勻的優點，在腫瘤的治療中逐漸引起大家關注(Nature Reviews, 2014, 199-208) ο作為一種非侵襲式局部加熱，微波熱療的機理是利用微波的熱效應進行腫瘤的熱療。在微波進入生物組織時，會產生微波的傳輸和能量的吸收，從而在組織內形成一定的溫度升高。當溫度達到43°C以上時，可以有效地殺死腫瘤細胞，進而實現熱療目的(Card1vasc.1nter.Rad.2010，33 (4), 818-827, Phys.Med.B1l.2012, 57 (8), 2309-2327，Nat.Rev.Drug.Discov.2010, 615-27)。
[0004]在臨床上，對腫瘤能否精確診斷是實現精確治療的決定性因素，CT成像技術作為一種成熟的醫療影像診斷手段，具有掃描速度快、圖像無組織結構重疊、解剖關系明確、圖像清晰、密度分辨率高、無創傷與痛苦等優點(J.Nuc1.Med.2013, 54(11)
,1938-1945,JACC-Card1vasc.1mag.2013, 6 (12), 1229-1238，Clin.0ral Implant.Res.2013，24(7)，746-749)。
[0005]專利申請號為201410453049.2的中國專利利用空心二氧化鋯納米材料充填了具有微波增敏性能的離子液體，將該復合材料同時成功應用于腫瘤CT診斷與微波熱療技術領域，并取得了比較滿意的治療效果。但是，該專利所利用的內核離子液體生物安全性需要進一步驗證，該復合結構具有CT成像與微波熱療兩種功能，不具有化療功能；而槐耳多糖作為一種中藥，對于腫瘤化療作用與機制方面的研宄還很少，特別是微波增敏、CT增強的功能還未見報道。
[0006]因此，本發明研制開發出一種生物安全性更高，CT增強效果更顯著，集化療、微波熱療、CT成像于一身，功能更豐富的材料；實現CT成像引導下腫瘤精確微波熱療與化療結合治療，實現腫瘤的診療一體化。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的第一個技術問題在于提供一種具有微波增敏、化療藥物緩控釋及CT成像功能的二氧化鋯復合納米材料，該二氧化鋯復合納米材料生物相容性良好，毒副作用較低，將其應用于腫瘤微波熱療輔助靶向化療以及CT成像診斷技術，具有很好的臨床診療應用價值。
[0008]本發明所要解決的第二個技術問題在于提供一種所述二氧化鋯復合納米材料的制備方法。
[0009]本發明所要解決的第三個技術問題在于提供所述二氧化鋯復合納米材料的應用。
[0010]為解決上述第一個技術問題，本發明采用下述技術方案:
[0011]一種具有微波增敏、化療藥物緩控釋及CT成像功能的二氧化鋯復合納米材料，所述二氧化鋯復合納米材料包含二氧化鋯納米材料和槐耳多糖；所述二氧化鋯納米材料為空心二氧化鋯納米材料，該材料利用犧牲模板法制備所得，所述二氧化鋯復合納米材料為二氧化鋯納米材料的內部空心充填有槐耳多糖；所述二氧化鋯復合納米材料的粒徑為50-500nm，殼層厚度為 10-100nm。
[0012]優選地，所述二氧化錯復合納米材料的粒徑為120-250nm，殼層厚度為20-50nm。
[0013]本發明所要解決的第二個技術問題是所述二氧化鋯復合納米材料的制備方法，所述方法包括如下步驟:
[0014]I)將槐耳多糖分散于水和有機溶劑組成的混合液中，超聲或攪拌分散均勻形成槐耳多糖溶液，所述槐耳多糖溶液的質量體積分數為1-30% ；
[0015]2)向步驟I)得到的槐耳多糖溶液中加入空心二氧化鋯納米材料，濃度為l_200mgmL—1，通過負壓灌裝法將槐耳多糖充填到空心二氧化鋯納米材料中；
[0016]3)將步驟2)得到的充填有槐耳多糖的二氧化鋯納米材料用去離子水洗滌，直至上清液澄清透明，即得到具有微波增敏、化療藥物緩控釋及CT成像功能的二氧化鋯復合納米材料。
[0017]優選地，步驟I)所述的溶劑選自可溶于水的無水乙醇、乙腈、DMS0、1，4_ 二氧六環、丙酮和異丙醇中的一種或幾種。
[0018]本發明所要解決的第三個技術問題是，所述二氧化鋯復合納米材料的應用。
[0019]所述具有微波增敏、化療藥物緩控釋及CT成像功能的二氧化鋯復合納米材料的應用，將充填有槐耳多糖的二氧化鋯納米材料分散在PBS緩沖液中，PBS緩沖液的pH值為7.2，配制濃度范圍為0-50mg ml/1的分散液，分別置于體外微波升溫設備中，微波照射處理；或將充填有槐耳多糖的二氧化鋯納米材料分散在PBS緩沖液中，PBS緩沖液的pH值為7.2，配制濃度為5-20mg ml/1的分散液，通過尾靜脈注射于接種腫瘤的小鼠體內，12小時之后微波照射處理；
[0020]或將充填有槐耳多糖的二氧化鋯納米材料分散在PBS緩沖液中，PBS緩沖液的pH值為7.2，配制為不同梯度濃度分散液，濃度范圍為0-50mg ml/1，分別進行體外CT成像；或將充填有槐耳多糖的二氧化鋯納米材料分散在PBS緩沖液中，PBS緩沖液的pH值為7.2，配制濃度為5-20mg mL—1的分散液，通過尾靜脈注射于接種腫瘤的小鼠體內，不同時間段進行體內CT成像。
[0021]本發明的有益效果如下:
[0022]1、本發明與現有技術的顯著不同的是，本發明中利用中空二氧化鋯復合納米材料包裹具有化療效果的槐耳多糖，可以同時實現微波增敏、化療藥物緩控釋及CT成像功能的目標，大大提高了診斷治療效率，具有很好的臨床應用價值。
[0023]2、本發明所述的具有微波增敏、化療藥物緩控釋及CT成像功能的包裹槐耳多糖的中空二氧化鋯復合納米材料，其殼層二氧化鋯材料與內核槐耳多糖均具有CT影像增強性能，復合于一起之后，可以進一步對CT影像作用進行增強，可以作為良好的CT造影劑。
[0024]3、本發明所述的具有微波增敏、化療藥物緩控釋及CT成像功能的包裹槐耳多糖的中空二氧化鋯復合納米材料，其內核槐耳多糖是一種化療中藥，具有抗癌性能，同時具有良好的微波增敏性能，在微波場輻射下，可以表現出良好的溫升性能，可以實現腫瘤微波熱療與化療結合治療腫瘤的效果。
[0025]4、本發明所述的具有微波增敏、化療藥物緩控釋及CT成像功能的包裹槐耳多糖的中空二氧化鋯復合納米材料，由于其尺寸比較小，具有EPR被動靶向性能，可以精確實現化療藥物靶向緩控釋，精確治療腫瘤的效果。
【附圖說明】
[0026]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0027]圖1示出本發明實施例1所得到的具有微波增敏、化療藥物緩控釋及CT成像功能的二氧化鋯復合納米材料的掃描電子顯微鏡照片；
[0028]圖2示出本發明實施例1所得到的具有微波增敏、化療藥物緩控釋及CT成像功能的二氧化鋯復合納米材料的透射電子顯微鏡照片；
[0029]圖3示出本發明實施例1所得到的具有微波增敏、化療藥物緩控釋及CT成像功能的二氧化鋯復合納米材料的動態光散射(DLS)圖譜，表明其單分散性；
[0030]圖4示出本發明實施例1所得到的具有微波增敏、化療藥物緩控釋及CT成像功能的二氧化鋯復合納米材料的體外微波升溫效果；
[0031]圖5示出本發明實施例1所得到的具有微波增敏、化療藥物緩控釋及CT成像功能的二氧化鋯復合納米材料與裝載有