專利名稱：一種碳包覆鐵納米粒子及其作為治療肝癌藥物載體的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳包覆鐵納米粒子及其作為治療肝癌藥物載體的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
由于肝癌惡性程度高，被稱為"癌中之王"，嚴(yán)重威脅著國人健康與生命。在我國原 發(fā)性肝癌的病死率已上升至癌癥死亡率的第二位，形勢變得更為嚴(yán)峻。肝癌治療方法主要是 三大手段手術(shù)、肝動(dòng)脈化療栓塞(TACE)、局部治療(微波固化、射頻消融、高功率聚焦 超聲等)，其中首選是手術(shù)切除，但是只有約30%原發(fā)性肝癌初診患者可以手術(shù)，70%的肝癌 初診患者以及大部分術(shù)后復(fù)發(fā)者需采用以肝動(dòng)脈化療栓塞(TACE)為主的綜合治療方案。因 此，在肝癌患者中，多于一半以上的患者要進(jìn)行TACE治療。TACE已經(jīng)成為世界上公認(rèn)的治 療肝癌的重要方法。而目前盡管在栓塞技術(shù)方面有一定進(jìn)展，但TACE的化療作用多年來仍 裹足不前，故TACE的療效仍難以恭維，施行TACE的患者其1、 2年的生存率分別只有 34.6-66.9%、 33.8-42%。因此，提高TACE療效是提高中晚期肝癌患者生存率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
利用鐵碳復(fù)合物作為磁性藥物載體，其中鐵具有較強(qiáng)的磁場反應(yīng)性，能在導(dǎo)向磁場下靶 向作用于腫瘤局部；碳能吸附化療藥物，并在腫瘤局部釋放化療藥.磁性載體系統(tǒng)從70年代 末發(fā)展至今有過許多種磁性白蛋白微球、磁流體(Ferrofluids)、磁性脂質(zhì)體等，但以上 磁性載體均存在一些明顯的不足，如磁性白蛋白微球粒徑較大，磁感應(yīng)強(qiáng)度不夠，在瘤灶 內(nèi)蓄積欠佳，且在人體內(nèi)可引起血管栓塞。磁流體由于無包裹，反應(yīng)活性強(qiáng)，難以在血液 中穩(wěn)定存在。磁性脂質(zhì)體磁性依靠Fe304產(chǎn)生，而Fe304通過化學(xué)合成易生成雜質(zhì)，易吸 附其他雜質(zhì)離子，磁導(dǎo)率低，在血液中化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，易失去磁性。鐵碳復(fù)合物是磁性藥 物載體的一種，其中鐵具有較強(qiáng)的磁場反應(yīng)性，能在導(dǎo)向磁場下靶向作用于腫瘤局部；碳能 吸附化療藥物，并在腫瘤局部釋放化療藥；美國報(bào)道了一種鐵碳復(fù)合物磁性載體系統(tǒng)。它是 將一定比例的鐵粉與碳混合通過機(jī)械球磨制備而成的載體，其粒徑為0.5-5um，平均粒徑為 lwm。化療藥阿霉素通過蒽環(huán)結(jié)構(gòu)與活性碳表面的疏水基結(jié)合。將攜帶有化療藥阿霉素的這 種鐵碳復(fù)合物混入人血漿3小時(shí)，超過25%的阿霉素解吸附。細(xì)胞毒實(shí)驗(yàn)表明，此解吸附劑 量足夠使細(xì)胞死亡。此藥已在豬、犬動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了成功的毒性測試。但該法所制備的載 體粒徑不均勻，且碳包裹不完全，容易引入雜質(zhì)。
將腫瘤區(qū)域加熱到4rC 46'C以上治療惡性腫瘤的方法稱熱療；傳統(tǒng)熱療誘導(dǎo)可逆性 損害，常用的熱療方法有全身高溫、熱液體灌注、溫?zé)崴　⑸漕l、微波、激光、聚焦超聲
等。這些方法多存在創(chuàng)傷性大、易損傷正常組織等缺點(diǎn)，而靶向磁熱療具有微創(chuàng)、靶向效應(yīng) 等優(yōu)點(diǎn)，已成為惡性腫瘤治療的研究熱點(diǎn)。靶向熱療的主要問題是要將熱限制于癌灶，不損 傷正常組織。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)可通過將磁響應(yīng)材料導(dǎo)入癌灶，通過在交變磁場中的產(chǎn)熱獲得， 所以其不僅適用于淺表腫瘤的治療，也適用于深部腫瘤的治療。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決既不堵塞血管和有利于細(xì)胞吸收，又要達(dá)到有大的足夠的藥物吸附量的問題， 本發(fā)明采用納米級的碳包磁性金屬納米粒子作為藥物的載體。碳包鐵納米粒子是一種新的納 米鐵碳復(fù)合物，納米級的碳包層具有大的比表面積，使其吸藥量大.將這種磁性納米粒子作為 藥物的載體注射到體內(nèi)，納米微粒高的磁導(dǎo)率使其可以敏感地在外加磁場下運(yùn)動(dòng)，通過磁性 導(dǎo)航移向病變部位，達(dá)到定向治療的目的，這種方法局部治療效果好，副作用少.碳包磁性金 屬納米晶在抗氧化性方面優(yōu)于相應(yīng)的磁性金屬納米晶，借助于碳的包裹，其穩(wěn)定性和分散性 要好于無包碳的納米粒子，因而有助于克服現(xiàn)有磁性載體的不足，拓寬磁性金屬納米粒子在 抗癌藥物的磁性載體等方面應(yīng)用的范圍和條件。此外，由于磁性藥物載體中的磁性粒子具有 在高頻交變磁場中產(chǎn)熱的特性，故碳包鐵納米粒子磁性載體不僅具有靶向化療的作用，還具 有發(fā)熱效應(yīng)，可對腫瘤施加雙重治療。將碳包鐵納米粒子的耙向化療和在高頻交變磁場中產(chǎn) 熱特性有機(jī)結(jié)合，將較之于單純靶向化療或單純灌注化療具有較好的抗腫瘤作用。
本發(fā)明所述的碳包覆鐵納米粒子采用直流碳弧法制備，它含有納米鐵和納米碳；其中碳 占質(zhì)量百分比為50 80%,鐵占質(zhì)量百分比為50~20%,本載體外觀在透射電鏡中觀察為納米級 的碳包層包裹著鐵納米粒子.碳包層外徑平均為50nm,鐵納米粒子粒徑平均為20nm。用分 光光度計(jì)在480 nm處測其吸光度，得出納米碳包覆納米鐵顆粒吸附化療藥的飽和吸附值為 160 ug/mg，在15 KW、 100 KHz、 600 A交變磁場作用下分別檢測碳包覆鐵納米粒子在離體豬 肝和活體新西蘭大白兔中的靶向發(fā)熱效應(yīng)，碳包鐵納米粒子加入比例從0.28%到0.56% (豬 肝)，可達(dá)到從室溫到45"C可調(diào).碳包鐵納米粒子注入到活體兔子中，可達(dá)到從室溫到69 °C 可調(diào)，該溫度和持續(xù)時(shí)間對腫瘤細(xì)胞具毀損作用.
本發(fā)明有益效果是利用表面包覆碳納米材料的磁性納米粒子一一碳包覆鐵納米粒子來 運(yùn)載化療藥，能通過在腫瘤部位施加導(dǎo)向磁場，使載有化療藥的磁性藥物載體長時(shí)間滯留在 腫瘤局部，隨后將富含磁性藥物載體的腫瘤置于高頻交變磁場下，使其產(chǎn)生發(fā)熱效應(yīng)。利用 碳包鐵納米粒子同時(shí)具有的納米材料的優(yōu)良特性(如比表面積大、磁性能好等)和磁 性藥物載體的雙重效應(yīng)(靶向化療與熱療)，將這種耙向化療與熱療相結(jié)合的方法應(yīng) 用于癌癥治療,將起到增強(qiáng)療效和減少副作用的效果。


圖1是0.14 g和0.28 g載體分別與50 g豬肝混合的發(fā)熱曲線。 圖2是不同含鐵量的載體在離體豬肝中的發(fā)熱曲線。
圖3:是肝葉動(dòng)脈灌注載表阿霉素的載體后腫瘤的發(fā)熱曲線圖。
圖4是活體動(dòng)物肝腫瘤在圓柱形聚焦軟磁探頭與長方形聚焦軟磁探頭作用下的發(fā)熱效應(yīng)比 較曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下是這種兼具靶向化療與發(fā)熱效應(yīng)的磁性藥物載體一--碳包覆鐵納米粒子的熱療 發(fā)熱效果實(shí)例。
實(shí)施例1:
不同載體濃度對離體豬肝發(fā)熱效應(yīng)的影響 將0.14 g載體和0.28 g載體，分別與50g豬肝混合后置于磁感應(yīng)發(fā)生器探頭下，在交變磁場作 用60分鐘，0.28 g載體與50 g豬肝混合的樣品25分鐘后溫度超過43 °C ，最高溫度達(dá)到 44.9 °C，達(dá)到熱平衡。0.14g載體與50g豬肝混合的樣品，是高溫度是40TC。載體與豬 肝比例越高，發(fā)熱效果越好。
實(shí)施例2:
不同含鐵量的載體對離體豬肝發(fā)熱效應(yīng)的影響
制作含鐵量50%、 60%、 70%及80%的載體，分別稱取0.28 g與50 g豬肝混合，80%含鐵 量的載體與50 g豬肝混合后置于磁感應(yīng)發(fā)生器探頭下，在交變磁場作用20分鐘后溫度超過43 °C， 40分鐘后溫度達(dá)到44. 9 °C，隨后溫度達(dá)到熱平衡。50%含鐵量的載體35分鐘后溫度超 過43 °C， 50分鐘時(shí)溫度達(dá)到44. 4 'C，隨后溫度達(dá)到熱平衡?？梢钥闯?，載體與豬肝混合比 例一定時(shí)，含鐵量越多的載體，發(fā)熱效果越好。
實(shí)施例3:
活體動(dòng)物注入載表阿霉素的載體于肝腫瘤的發(fā)熱效應(yīng)
制作VX2腫瘤兔子移植性肝癌模型，在肝左內(nèi)葉(荷瘤肝葉)動(dòng)脈灌注載表阿霉素的載 體(表阿霉素10mg，載體200 mg， 1.5 ml生理鹽水稀釋)，在交變磁場作用15分鐘后溫度
超過43 °C， 45分鐘時(shí)溫度達(dá)到46. 7 °C ，達(dá)到熱平衡。 實(shí)施例4:
活體動(dòng)物在圓柱形聚焦軟磁探頭作用下肝腫瘤的發(fā)熱效應(yīng)
新西蘭大白兔，剖腹，暴露肝左內(nèi)葉，含鐵量80y。的280 mg載體加入2ml生理鹽水細(xì)針 局部注射到肝左內(nèi)葉。將兔子放在有圓柱形軟磁聚焦的磁感應(yīng)探頭下，探頭正對肝左內(nèi)葉注射 區(qū)域，將280 mg載體局部注射到肝左內(nèi)葉，在圓柱形聚焦軟磁作用下，經(jīng)交變磁場作用注射 區(qū)域肝表面溫度最高可達(dá)65.2 'C，中心溫度最高為69 °C。
實(shí)施例5:
活體動(dòng)物在長方形聚焦軟磁探頭作用下肝腫瘤的發(fā)熱效應(yīng)
新西蘭大白兔，剖腹，暴露肝左內(nèi)葉，含鐵量80o/。的280 mg載體加入2ml生理鹽水細(xì)針 局部注射到肝左內(nèi)葉腫瘤。將兔子放在有長方形軟磁聚焦的磁感應(yīng)探頭下，探頭正對肝左內(nèi)葉 注射區(qū)域，將280 mg載體局部注射到肝左內(nèi)葉腫瘤，在長方形聚焦軟磁探頭作用下，經(jīng)交變 磁場作用注射區(qū)域肝表面溫度最高為53 'C，中心溫度最高為52.6 'C;
不同的磁感應(yīng)探頭發(fā)熱效應(yīng)不同，實(shí)施例4和實(shí)施例5提示圓柱形軟磁體探頭的發(fā)熱效 應(yīng)較長方形軟磁體探頭好，這與圓柱形軟磁聚磁性能更好有關(guān)。
實(shí)施例6:
碳包覆鐵納米粒子采用直流碳弧法制備，在直流碳弧法中的陰極用純石墨棒，將質(zhì)量百 分比為50~20%的納米鐵與質(zhì)量百分比為50~80%納米碳混合制成陽極復(fù)合棒，真空反應(yīng)室通 入Ar氣，反應(yīng)電壓20 30V，電流60 200A， Ar氣壓10 卯kPa，維持在該壓強(qiáng)下放電，放 電后收集反應(yīng)生成的產(chǎn)物得到碳包層包裹著鐵納米粒子；碳包層外徑平均為50nm,鐵納米粒 子粒徑平均為20nm，得出納米碳包覆納米鐵顆粒吸附化療藥的飽和吸附值為160ug/mg。
權(quán)利要求
1.一種碳包覆鐵納米粒子，其特征在于所述的碳包覆鐵納米粒子采用直流碳弧法制備，在直流碳弧法中的陰極用純石墨棒，將質(zhì)量百分比為50～20％的納米鐵與質(zhì)量百分比為50～80％納米碳混合制成陽極復(fù)合棒，真空反應(yīng)室通入Ar氣，反應(yīng)電壓20～30V，電流60～200A，Ar氣壓10～90kPa，維持在該壓強(qiáng)下放電，放電后收集反應(yīng)生成的產(chǎn)物得到碳包裹鐵納米粒子；碳包層外徑平均為50nm，鐵納米粒子粒徑平均為20nm；納米碳包覆納米鐵粒子吸附化療藥的飽和吸附值為160ug/mg。
2. —種碳包覆鐵納米粒子作為治療肝癌藥物載體的應(yīng)用，其特征在 于上述納米碳包覆納米鐵粒子吸附化療藥，在腫瘤部位施加導(dǎo)向磁場，使載 有化療藥的磁性藥物載體長時(shí)間滯留在腫瘤局部，隨后將富含磁性藥物載體的 腫瘤置于高頻交變磁場下，其產(chǎn)生從室溫到45t: 69"C的發(fā)熱效應(yīng)。
3. 如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于上述高頻交變磁場是15KW、 100 KHz、 600 A交變磁場。
4. 如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于上述碳包覆納米鐵粒子加入 的重量比例是從0. 28%到0. 56%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碳包覆鐵納米粒子及其作為治療肝癌藥物載體的應(yīng)用，所述的碳包覆鐵納米粒子含有納米鐵和納米碳；其中碳占質(zhì)量百分比為50～80％，鐵占質(zhì)量百分比為50～20％，納米碳包覆納米鐵顆粒吸附化療藥的飽和吸附值為160ug/mg；上述納米碳包覆納米鐵顆粒吸附化療藥，在腫瘤部位施加導(dǎo)向磁場，使載有化療藥的磁性藥物載體長時(shí)間滯留在腫瘤局部，隨后將富含磁性藥物載體的腫瘤置于高頻交變磁場下，其產(chǎn)生從室溫到45℃～69℃的發(fā)熱效應(yīng)。
文檔編號(hào)A61P35/00GK101347455SQ20081002843
公開日2009年1月21日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者張海燕, 進(jìn) 陳, 陳易明 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)