專(zhuān)利名稱(chēng)：氧化石墨烯的表面增強(qiáng)拉曼散射定位藥物載體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米材料學(xué)和生物分析化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及基于氧化石墨烯的磁性靶向藥物載體的制備方法及負(fù)載的藥物，該載體具有優(yōu)異的靶向性能和裝載藥物的能力。該制備方法操作簡(jiǎn)單、可重復(fù)性好、成本低廉并且環(huán)境友好。
背景技術(shù)：
作為近幾年興起的一種光學(xué)探測(cè)技術(shù)，表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)技術(shù)由于結(jié)合了傳統(tǒng)拉曼散射和等離子激元波增強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在其誕生后的短短幾年內(nèi)就得到了飛速發(fā)展。SERS突破了傳統(tǒng)拉曼散射存在的散射截面低而帶來(lái)的瓶頸，避免了熒光光譜成像中存在的光漂白以及熒光標(biāo)記的毒性等問(wèn)題，是當(dāng)前國(guó)際上備受矚目的研究焦點(diǎn)，已成功地應(yīng)用于材料分析、生物分子探測(cè)、蛋白質(zhì)相互作用研究等領(lǐng)域。SERS技術(shù)由于具有可以避免熒光標(biāo)記中的光漂白，降低對(duì)細(xì)胞的毒性，提供豐富的光譜信息等優(yōu)勢(shì)，成為人們研究的熱點(diǎn)。盡管關(guān)于SERS探針的結(jié)構(gòu)和制備方法已有大量報(bào)道，但能適用于生物活體的探針并不多，并且制備方法較為繁瑣，靈敏度、穩(wěn)定性和生物兼容性尚有待進(jìn)一步提高。2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的安德烈.海姆等人成功制備并觀(guān)察到了由一層密集的、處于蜂窩狀晶體點(diǎn)陣上 的碳原子以Sp2雜化連接形成的單原子層二維原子晶體石墨烯(Graphene),它是世界上最薄的新型二維納米材料，其厚度僅為0.35nm。石墨烯的部分雙鍵被氧化以后轉(zhuǎn)化為石墨烯氧化物(graphene oxide或GO)。由于分子表面具有很多象羧基、羥基等親水性官能團(tuán)以及極高的表面積，石墨烯氧化物可以以極細(xì)小顆粒懸浮于水溶液或生理環(huán)境體系，有望像溶液一樣適應(yīng)于靜脈注射。目前我們正在發(fā)展一種基于納米粒子-氧化石墨烯復(fù)合體系的藥物載體，可以定位載體在細(xì)胞中的位置，并具有高的藥物負(fù)載量，是非常有前景的抗癌藥物載體。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種氧化石墨烯的表面增強(qiáng)拉曼散射定位藥物載體及其制備方法，利用SERS信號(hào)可以追蹤藥物載體所在位置，該制備方法操作簡(jiǎn)單、可重復(fù)性好、成本低并且環(huán)境友好。技術(shù)方案:本發(fā)明是一種氧化石墨烯的表面增強(qiáng)拉曼散射定位藥物載體，該藥物載體采用氧化石墨烯與金屬納米粒子的復(fù)合結(jié)構(gòu)來(lái)裝載藥物，利用表面增強(qiáng)拉曼散射信號(hào)追蹤載體位置，藥物負(fù)載量高；所述氧化石墨烯的表面采用帶正電的聚合物進(jìn)行修飾，所述金屬納米粒子為金納米棒，拉曼分子吸附在金屬納米粒子上。本發(fā)明的氧化石墨烯的表面增強(qiáng)拉曼散射定位藥物載體的制備方法包括以下步驟:步驟I).制備金屬納米粒子；步驟2).在步驟I)中得到的金屬納米粒子表面接上表面增強(qiáng)拉曼散射標(biāo)記物并依次包裹一層陽(yáng)離子聚合物和一層陰離子聚合物；步驟3).制備氧化石墨烯溶液；步驟4).在步驟3)得到的氧化石墨烯溶液采用陽(yáng)離子的聚電解質(zhì)進(jìn)行修飾，使得石墨烯表面帶正電；步驟5).在步驟4)得到的陽(yáng)離子電解質(zhì)/氧化石墨烯表面組裝包裹聚合物后的金屬納米粒子，得到氧化石墨烯-金屬納米粒子的復(fù)合結(jié)構(gòu)；步驟6).在步驟5)得到的復(fù)合結(jié)構(gòu)表面裝載藥物。所述步驟I)中的金屬納米粒子為金納米棒。所述步驟2)中的表面增強(qiáng)拉曼散射標(biāo)記物為易于通過(guò)化學(xué)鍵插入或靜電作用吸附到金屬表面的拉曼標(biāo)記物。所述步驟3)中制備的氧化石墨烯溶液，采用的是氧化還原的方法。所述步驟5)中的裝載藥物為鹽酸阿霉素、9-氨基吖啶鹽酸鹽或羥基喜樹(shù)堿中的一種或多種。本發(fā)明的SERS探針采用石墨烯-金屬納米粒子復(fù)合結(jié)構(gòu)作為藥物載體，與已有的納米藥物載體相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，合成成本低，效率高，可以用于大規(guī)模制備。實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)述如:首先制備得到氧化石墨烯，然后將氧化石墨烯采用聚電解質(zhì)進(jìn)行功能化修飾后，利用靜電吸附的作用將金屬納米粒子沉積在氧化石墨烯的表面，然后利用共軛作用裝載藥物，所負(fù)載的藥物為鹽酸阿霉素、9-氨基吖啶鹽酸鹽、羥基喜樹(shù)堿中的一種或多種。

有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的基于氧化石墨烯的藥物載體及其制備方法具有如下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明利用氧化石墨烯-金屬納米粒子的復(fù)合結(jié)構(gòu)作為藥物載體，與傳統(tǒng)的納米藥物載體相比，可以利用SERS追蹤載體位置，藥物裝載量高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，合成成本低，效率高，可以用于大規(guī)模制備；2、本發(fā)明載體所負(fù)載的藥物種類(lèi)多，包括難溶于水的藥物。


圖1是氧化石墨烯-金屬納米粒子復(fù)合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是以DTNB分子為SERS標(biāo)記物，氧化石墨烯-金納米顆粒復(fù)合物的SERS光譜，激發(fā)波長(zhǎng)為633nm ；圖3是氧化石墨烯-金納米棒復(fù)合物的藥物載體的透射電子顯微鏡圖片。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明采用氧化石墨烯-金屬納米粒子復(fù)合結(jié)構(gòu)作為藥物載體，實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)述如:采用Hmnmers方法制備得到氧化石墨烯，然后將氧化石墨烯采用聚電解質(zhì)進(jìn)行功能化修飾后，利用靜電吸附的作用將金屬納米粒子沉積在氧化石墨烯的表面，然后利用共軛作用裝載藥物，形成藥物載體。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例1以氧化石墨烯-金納米棒復(fù)合結(jié)構(gòu)作為載體，5，5 二硫代雙(2-硝基苯甲酸)(DTNB)作為SERS標(biāo)記物，鹽酸阿霉素(DOX)為藥物分子；實(shí)例2以氧化石墨烯-金納米棒的復(fù)合結(jié)構(gòu)作為載體，以5，5 二硫代雙(2-硝基苯甲酸)(DTNB)作為SERS標(biāo)記物為，9-氨基吖啶鹽酸鹽(9AA)作為藥物分子為例進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施例1氧化石墨烯-金納米棒的復(fù)合結(jié)構(gòu)作為藥物載體，以5，5 二硫代雙(2-硝基苯甲酸)(DTNB)作為SERS標(biāo)記物，鹽酸阿霉素(DOX)作為藥物分子，該方法包括如下步驟:I)制備聚合物修飾的金納米棒溶液，并標(biāo)記拉曼分子。首先制備金種子，室溫下將
2.5ml0.2M十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)溶液與1.5mll.0mM四氯金酸溶液混合，劇烈攪拌并加入0.6ml0.0lM冰鎮(zhèn)的硼氫化鈉溶液，2分鐘后停止攪拌即得棕黃色的種子溶液。然后配制生長(zhǎng)溶液，室溫下在50ml0.2M CTAB溶液中依次加入如下試劑:2 4ml4mM硝酸銀溶液，5mll5mM四氯金酸溶液，45ml去離子水，緩慢攪拌均勻。隨后加入1.5m廣3ml0.08M抗壞血酸至溶液變?yōu)闊o(wú)色。最后加入Iml種子溶液，靜置IOlOmin即得金納米棒溶液。所得金納米棒尺寸約15nmX45nm。取上述溶液IOml離心清洗兩次以除去表面的CTAB，分散回8_10ml水中，然后加入3ul DTNB攪拌2h后，加入2mll0mg/ml聚烯丙基胺鹽酸鹽(PAH)，攪拌3h后，離心一次分散到IOml水中，加入4mll0mg/ml聚丙烯酸鈉(PAA)，攪拌3h后，離心一次分散到IOml水中得到 AurodsODTNBOPAHOPAA 溶液。

2)制備氧化石墨烯。殼聚糖(CTS)包裹的石墨烯的制備:首先制備得到氧化石墨烯，將Ig石墨、23ml98%濃硫酸置于IOOml燒杯中混合均勻，攪拌12h，將溫度控制低于20°C后，加入4gKMn04，繼續(xù)攪拌lh，移至40°C水浴中，繼續(xù)攪拌30min，控制溫度在90-100° C，向燒杯中加入去離子水，將反應(yīng)液稀釋至80-100ml，攪拌30min后加入10ml30%雙氧水，溶液變成亮黃色，趁熱過(guò)濾，用5%HC1和蒸餾水充分洗滌至接近中性，真空烘干，得到氧化石墨(graphite oxide)。將上述制備得到的氧化石墨加入適量去離子水中，進(jìn)行超聲熱剝離Ih,得到0.25mg/ml的氧化石墨烯(graphene oxide)的均勻分散溶液。IOOml 氧化石墨烯(0.25mg/ml)溶液中加入 25ml0.5%w/w CTS 水溶液(0.2%v/v 乙酸)，攪拌12h，離心一次后分散到25ml去離子水中，得到均勻的CTS/氧化石墨烯(reducedgrapheme oxide)的分散溶液(lmg/ml)。3)氧化石墨烯-金屬納米粒子復(fù)合物的制備:500 μ L CTS/G0溶液加入10_12ml金棒中，過(guò)夜攪拌，離心后分散于Iml水中，即得到G0@CTS@ (AurodsiDTNBiPAHiPAA)復(fù)合結(jié)構(gòu)。4)lml GOiCTSi (AurodsiDTNBiPAHiPAA)溶液加入到 lml5mg/mlD0X 溶液中遮光過(guò)夜攪拌，離心分散到Iml去離子水中，即得到藥物載體。實(shí)施例2氧化石墨烯-金納米棒的復(fù)合結(jié)構(gòu)作為藥物載體，以5，5 二硫代雙(2-硝基苯甲酸)(DTNB)作為SERS標(biāo)記物，9-氨基吖啶鹽酸鹽(9AA)作為藥物分子，該方法包括如下步驟:I)制備聚合物修飾的金納米棒溶液，并標(biāo)記拉曼分子。首先制備金種子，室溫下將
2.5ml0.2M十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)溶液與1.5mll.0mM四氯金酸溶液混合，劇烈攪拌并加入0.6ml0.0lM冰鎮(zhèn)的硼氫化鈉溶液，2分鐘后停止攪拌即得棕黃色的種子溶液。然后配制生長(zhǎng)溶液，室溫下在50ml0.2M CTAB溶液中依次加入如下試劑:2 4ml4mM硝酸銀溶液，5mll5mM四氯金酸溶液，45ml去離子水，緩慢攪拌均勻。隨后加入1.5m廣3ml0.08M抗壞血酸至溶液變?yōu)闊o(wú)色。最后加入Iml種子溶液，靜置IOlOmin即得金納米棒溶液。所得金納米棒尺寸約15nmX45nm。取上述溶液IOml離心清洗兩次以除去表面的CTAB，分散回8_10ml水中，然后加入3ul DTNB攪拌2h后，加入2mll0mg/ml聚烯丙基胺鹽酸鹽(PAH)，攪拌3h后，離心一次分散到IOml水中，加入4mll0mg/ml聚丙烯酸鈉(PAA)，攪拌3h后，離心一次分散到IOml水中得到 AurodsODTNBOPAHOPAA 溶液。2 )制備氧化石墨烯。殼聚糖(CTS)包裹的石墨烯的制備:首先制備得到氧化石墨烯，將Ig石墨、23ml98%濃硫酸置于IOOml燒杯中混合均勻，攪拌12h，將溫度控制低于20°C后，加入4gKMn04，繼續(xù)攪拌lh，移至40°C水浴中，繼續(xù)攪拌30min，控制溫度在90-100° C，向燒杯中加入去離子水，將反應(yīng)液稀釋至80-100ml，攪拌30min后加入10ml30%雙氧水，溶液變成亮黃色，趁熱過(guò)濾，用5%HC1和蒸餾水充分洗滌至接近中性，真空烘干，得到氧化石墨(graphite oxide)。將上述制備得到的氧化石墨加入適量去離子水中，進(jìn)行超聲熱剝離Ih,得到0.25mg/ml的氧化石墨烯(graphene oxide)的均勻分散溶液。IOOml 氧化石墨烯(0.25mg/ml)溶液中加入 25ml0.5%w/w CTS 水溶液(0.2%v/v 乙酸)，攪拌12h，離心一次后分散到25ml去離子水中，得到均勻的CTS/氧化石墨烯(reducedgrapheme oxide)的分散溶液(lmg/ml)。3)氧化石墨烯-金納米棒復(fù)合物的制備:10-12mlAurods@DTNB@PAH@PAA溶液中加入500ul CTS/G0溶液，過(guò)夜 攪拌，離心一次后分散于Iml水中，即得到G0@CTS@ (AurodsODTNBiPAHiPAA)復(fù)合結(jié)構(gòu)。5)lml GOiCTSi(AurodsiDTNBiPAHiPAA)溶液加入到 lml5mg/ml9AA 溶液中遮光過(guò)夜攪拌，離心分散到Iml去離子水中，即得到藥物載體。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種氧化石墨烯的表面增強(qiáng)拉曼散射定位藥物載體，其特征在于該藥物載體采用氧化石墨烯與金屬納米粒子的復(fù)合結(jié)構(gòu)來(lái)裝載藥物，利用表面增強(qiáng)拉曼散射信號(hào)追蹤載體位置，藥物負(fù)載量高；所述氧化石墨烯的表面采用帶正電的聚合物進(jìn)行修飾，所述金屬納米粒子為金納米棒，拉曼分子吸附在金屬納米粒子上。
2.一種如權(quán)利要求1所述的氧化石墨烯的表面增強(qiáng)拉曼散射定位藥物載體的制備方法，其特征在于該制備方法包括以下步驟: 步驟I).制備金屬納米粒子； 步驟2).在步驟I)中得到的金屬納米粒子表面接上表面增強(qiáng)拉曼散射標(biāo)記物并依次包裹一層陽(yáng)離子聚合物和一層陰離子聚合物； 步驟3).制備氧化石墨烯溶液； 步驟4).在步驟3)得到的氧化石墨烯溶液采用陽(yáng)離子的聚電解質(zhì)進(jìn)行修飾，使得石墨烯表面帶正電； 步驟5).在步驟4)得到的陽(yáng)離子電解質(zhì)/氧化石墨烯表面組裝包裹聚合物后的金屬納米粒子，得到氧化石墨烯-金屬納米粒子的復(fù)合結(jié)構(gòu)； 步驟6).在步驟5)得到的復(fù)合結(jié)構(gòu)表面裝載藥物。
3.如權(quán)利要求2所述的氧化石墨烯的表面增強(qiáng)拉曼散射定位藥物載體的制備方法，其特征在于，所述步驟I)中的金屬納米粒子為金納米棒。
4.如權(quán)利要求2所述的氧化石墨烯的表面增強(qiáng)拉曼散射定位藥物載體的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中的表面增強(qiáng)拉曼散射標(biāo)記物為易于通過(guò)化學(xué)鍵插入或靜電作用吸附到金屬表面的拉曼標(biāo)記物。
5.如權(quán)利要求2所述的氧化石墨烯的表面增強(qiáng)拉曼散射定位藥物載體的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中制備的氧化石墨烯溶液，采用的是氧化還原的方法。
6.如權(quán)利要求2所述的氧化石墨烯的表面增強(qiáng)拉曼散射定位藥物載體的制備方法，其特征在于，所述步驟5)中的裝載藥 物為鹽酸阿霉素、9-氨基吖啶鹽酸鹽或羥基喜樹(shù)堿中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氧化石墨烯的表面增強(qiáng)拉曼散射定位藥物載體及其制備方法及該載體材料負(fù)載的藥物。該藥物載體采用氧化石墨烯與金屬納米粒子的復(fù)合結(jié)構(gòu)來(lái)裝載藥物，利用表面增強(qiáng)拉曼散射信號(hào)追蹤載體位置，藥物負(fù)載量高；所述氧化石墨烯的表面采用帶正電的聚合物進(jìn)行修飾，所述金屬納米粒子為金納米棒，拉曼分子吸附在金屬納米粒子上。它解決了已有納米藥物載體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，合成成本高，效率低，難以大規(guī)模制備的問(wèn)題。制備方法包括如下步驟氧化石墨烯的制備；氧化石墨烯-金屬納米粒子復(fù)合物的制備；氧化石墨烯藥物載體材料的制備；所負(fù)載的藥物為鹽酸阿霉素、9-氨基吖啶鹽酸鹽、羥基喜樹(shù)堿中的一種或多種。
文檔編號(hào)A61K47/04GK103071155SQ201210552129
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者王著元, 崔一平, 陳輝, 宗慎飛 申請(qǐng)人:東南大學(xué)