一种水溶性酞菁/聚多巴胺纳米球及其制备方法和应用与流程

本发明涉及纳米材料以及生物，尤其涉及一种水溶性酞菁/聚多巴胺纳米球及其制备方法和应用，特别涉及一种光动力和光热联合治疗的水溶性酞菁/聚多巴胺纳米球及其制备方法和在抗肿瘤上的应用。

背景技术：

1、癌症因具有细胞增值机制失常、侵略性增长以及高死亡率的特点，成为威胁人类健康的主要疾病之一。目前，癌症主流治疗方法包括手术切除、化学治疗和放射治疗，但均存在自身的局限性。如手术切除主要针对早期癌症，对转移瘤无效；化疗、放疗则存在耐药性、复发性、同损伤性等副作用，导致治疗效果不佳。因此，针对目前传统治疗方法的不足，人们将目光转向新型治疗方法，如基因治疗、免疫治疗、光学治疗等。其中，光学治疗具有无侵入、低毒、可重复使用的有优点备受人们的关注。

2、光学治疗主要分为光动力治疗(pdt)和光热治疗(ptt)。pdt利用光敏剂在特定光照下，产生具有细胞毒性的单线态氧，基于细胞毒性损伤、凋亡。ptt在特定光照下，光热剂无辐射跃迁时产生热量，使局部组织升温，从而达到对肿瘤组织的热损伤、热消融。目前，批准上市的pdt光敏剂有11种，主要为卟啉类光敏剂如卟吩姆钠、替莫卟吩等。此外，一部分光敏剂处于i期、ii期临床试验阶段。pdt已有商品化和临床试验的光敏剂，但仍存在很多技术难点和不足。如卟啉类光敏剂的化学结构不明确、水溶性差、生物组织窗口较短(＜650nm)，缺乏靶向性以及光毒性等。因此，人们的目光转移到寻求新型光敏剂。其中，酞菁是一种完全人工合成，具有明确的化学结构的物质，与卟啉类似的四吡咯形成的18π环结构。目前，获批临床试验的酞菁类光敏剂包括脂质体包覆的锌酞菁、pc4、photosens、photocyaine。酞菁有良好的生物治疗窗口，明确的化学结构以及低光毒性。酞菁化合物已开发有成百上千种类型，但获临床试验的光敏剂没有得到新的进展，这表明酞菁类光敏剂本身存在水溶性差、缺乏靶向性等不足。酞菁作为第二代光敏剂，具有修饰性强、良好的生物治疗窗口，因此，研究酞菁类光敏剂仍具有非常重要的意义。

3、此外，在光学治疗中，纳米输送载体作为一门新兴技术，可设计携带多种治疗药物。纳米技术与pdt结合可增加光敏剂的负载量、赋予双亲性、epr效应、可修饰等优势，成为纳米医学领域的研究热点。目前，很多纳米制剂已被批准或在临床试验中使用，如抗癌药物阿霉素、紫杉醇等。纳米载体一般是可生物降解(如天然物或聚合物基纳米颗粒)或具有治疗价值的不可降解的纳米粒子(如陶瓷、金纳米颗粒)。

4、多巴胺(da)作为神经系统传递信号的神经递质，其自聚物(pda)具有生物相容性良好、粘附性强、螯合性强、可降解等特性，深受人们研究关注。pda含有大量的羟基和胺基基团，可负载或改性成功能纳米载体。此外，pda在近红外具有吸收能力，可产生热量，进而实现ptt。目前，批准上市的ptt光热剂仅有吲哚箐绿，表明光热剂的研究仍有非常重要的意义。

5、为此，本发明提供了一种水溶性酞菁/聚多巴胺纳米球及其制备方法和应用。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的是提供一种水溶性酞菁/聚多巴胺纳米球及其制备方法和应用，该水溶性酞菁/聚多巴胺纳米球为一种pda负载水溶性优良的四磺化锌酞菁(zpcs4)纳米递送系统，即zpcs4共价连接到多巴胺纳米粒子上；以pda作为载体，旨在提高zpcs4的分散性和联合治疗(ptt和pdt)。制备的zpcs4/pda纳米材料保持了zpcs4在光照(680nm)下生成活性氧以及避免团聚引起猝灭的特性；pda既可以作为纳米输送载体，又可以作为光热剂。当pdt与ptt联合治疗时，光热效应使局部组织升温，加速血液循环，为光敏剂输送更多的氧气，从而提高光动力效果。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、根据本发明的第一方面，提供了一种水溶性酞菁/聚多巴胺纳米球的制备方法，包括：

4、(1)将多巴胺盐酸盐、三羟基氨基甲烷tris置于混合溶液中进行超声自聚，反应得到pda纳米粒子；

5、(2)参照doi：10.1002/chem.201404514的路线合成酞菁化合物zpcs4；

6、(3)将pda纳米粒子和zpcs4分散于水溶液中，经超声处理后，得到zpcs4/pda复合物溶液，转至常温条件进行搅拌，待反应结束后，离心，洗涤，得到zpcs4/pda纳米材料。

7、在一些实施例的一些可选的实现方式中，步骤(1)，包括：

8、混合溶液为水-醇体系；其中，所述醇的质量分数为10％～30％；

9、tris质量分数为0.1％～10％；

10、首先将tris溶解于水中，随后加入混合溶液，超声分散0.5h后，加入多巴胺盐酸盐；其中，反应条件为500w～1500w，01:00模式，超声的温度包括反应物温度和储液槽温度，分别为5～10℃和30～70℃；

11、超声自聚反应的时间为1h～5h，得到pda纳米粒子。

12、在一些实施例的一些可选的实现方式中，步骤(2)，包括：

13、首先制备前驱体，随后以前驱体作为1/4模板，在高沸点醇溶剂中，强碱作为催化剂，经高温回流，得到zpcs4。

14、在一些实施例的一些可选的实现方式中，步骤(2)，包括：

15、以3-硝基邻苯二腈和4-羟基苯磺酸钠为原料，在k2co3下发生亲核取代反应，合成4-磺酸钠苯氧基邻苯二腈pcs前驱体；其中，亲核取代反应的溶剂为二甲基亚砜dmso；在高沸点醇溶剂中，以pcs为原料、强碱为催化剂、可溶性锌盐为金属盐；

16、待反应结束，收集沉淀物，通过柱层析、透析对产物分离纯化，最终得到zpcs4。

17、其中，前驱体pcs的合成温度为25～60℃，在n2下，dmso为反应溶液，以3-硝基邻苯二腈和4-羟基苯磺酸钠为原料，在k2co3下反应，反应时间为10h～48h；反应结束后，收集滤液，加入溶剂，不局限于乙酸乙酯、二氯甲烷、三氯甲烷；通过改变溶液的极性，使pcs从强极性溶液中沉淀，最后对其进行洗涤，干燥，得到pcs。

18、其中，在高沸点醇溶液中，以pcs为原料，1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(dbu)为催化剂，合成温度为90～150℃，锌盐为金属配位离子，反应时间为2h～48h；待反应结束后，收集沉淀物，通过柱层析对产物分离纯化，得到zpcs4。

19、其中，zpcs4的分子式为：

20、

21、m：zn、al、si。

22、在一些实施例的一些可选的实现方式中，步骤(3)，包括：

23、将pda纳米粒子和zpcs4分散于水中，两者的质量比为1：1～1：100，经超声处理后，得到zpcs4/pda复合物溶液，转至常温条件进行搅拌；其中，超声条件为100w～300w，超声时间为10min～120min；搅拌速度为200～2000rpm/min；室温搅拌时间为2h～48h；待反应结束后，离心，洗涤，得到zpcs4/pda纳米材料。

24、根据本发明的第二方面，提供了一种水溶性酞菁/聚多巴胺纳米球，所述水溶性酞菁/聚多巴胺纳米球为zpcs4/pda纳米材料，由以上的制备方法制备得到。

25、根据本发明的第三方面，提供了一种水溶性酞菁/聚多巴胺纳米球的应用，该水溶性酞菁/聚多巴胺纳米球用于光学治疗中的应用。

26、本发明采用超声自聚反应，在tris碱性缓冲盐体系下，制备pda纳米粒子；随后使用四分之一法制备具有亲水性的zpcs4。在超声强分散的条件下，利用pda的强黏附性和多胺基、羟基基团，与zpcs4发生共价结合或静电吸附作用，制备zpcs4/pda纳米材料。

27、本发明的优点及有益效果在于：

28、(1)本发明利用zpcs4在近红外区域有良好的吸收，在近红外光(680nm)的激发下，能够产生单线态氧(ros)，用于肿瘤细胞的杀灭与凋亡，用作光敏剂；

29、(2)本发明利用纳米pda具有良好的生物相容性、强黏附性、可降解的特点，作为分散载体。pda在近红外区域有良好的吸收，能够产热，利用该热量热损伤或热消融肿瘤细胞，用作光热剂；

30、(3)本发明利用超声自聚法制备的pda纳米粒子，能够获得高分散性、表面缺陷的纳米粒子，作为后续的静电吸附或共价结合zpcs4的输送载体；

31、(4)本发明制备zpcs4/pda纳米粒子具备光动力/光热联合光学模式，联合治疗优势高于单一光学治疗。