铁修饰负载IR820的聚吡咯纳米颗粒的制备及应用

技术领域

本发明属于癌细胞治疗剂制备领域，特别涉及一种铁修饰、负载IR820的聚吡咯纳米颗粒的制备及应用。

背景技术

化学动力学疗法（CDT）是一种很有前景的肿瘤治疗策略。在此策略中，芬顿催化剂在过氧化氢（H

为了实现热疗，可以采用近红外（NIR）光照射光热剂，将光能转化为热量。光热疗法（PTT）除了提高催化效率外，还可以引起DNA损伤和蛋白质变性以杀死肿瘤细胞。 光热疗法具有高度可控性和非侵入性，与此同时，具有出色近红外光响应能力的纳米试剂在其中的是必不可少。例如，聚吡咯（PPy）是一种生物相容性有机聚合物，在宽近红外范围内具有出色的吸收能力，是出色的光热剂； IR820和吲哚菁绿等花青染料在近红外光照射下可以同时产生热疗和活性氧（ROS），实现协同光热/光动力疗法（PDT）。

肿瘤细胞在遭受治疗诱导的损伤时，肿瘤细胞会在其表面暴露钙网蛋白（CRT），这是一种免疫原性细胞死亡（ICD）相关蛋白。钙网蛋白可以作为主动免疫反应的“吃我”信号，以进一步消除肿瘤。与单一模式相比，协同治疗策略往往会导致更严重的细胞损伤，从而在更高程度上触发钙网蛋白表达。这将有利于清除转移性肿瘤细胞和抑制肿瘤复发 。

本专利采用聚乙烯醇为稳定剂，制备聚吡咯-铁纳米颗粒，随后以牛血清蛋白表面修饰并负载光敏剂IR820，最后研究该复合纳米颗粒的体外性能。

检索国内外有关聚吡咯纳米颗粒用于癌症治疗方面的文献和专利结果发现：在本发明完成之前，还没有发现基于聚乙烯醇稳定的铁修饰、负载IR820的聚吡咯复合纳米颗粒的制备及其在癌细胞光热-光动力-化学动力联合治疗方面的研究报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铁修饰、负载IR820的聚吡咯纳米颗粒的制备方法。该方法制备过程温和，简单易行，所得产物具有良好的光热转化效率、稳定性，以及良好的体外性能，具有潜在的癌细胞治疗应用前景。

本发明以聚乙烯醇为稳定剂制备得到的铁修饰、负载IR820的聚吡咯复合纳米颗粒。本发明涉及了两个基本原理：

（1）利用氧化剂三氯化铁作为铁源，在聚合过程中进行铁修饰。

（2）利用牛血清蛋白的吸附作用，实现光敏剂的负载。

一种铁修饰、负载IR820的聚吡咯纳米颗粒的制备，其特征在于，包括如下步骤：

（1）配制聚乙烯醇水溶液，加热搅拌10 min后再冷却10 min，其中，聚乙烯醇水溶液浓度为40 mg/mL；配制三氯化铁水溶液，随后将其加入到上述冷却后的聚乙烯醇水溶液中，磁力搅拌反应1 h；将上述反应溶液，在冰浴条件下，加入吡咯单体，氧化聚合12 h，得到聚吡咯-铁纳米颗粒PPy（Fe）；

（2）配制牛血清蛋白水溶液，随后将制备好的聚吡咯-铁纳米颗粒PPy（Fe）加入到其中，使用震荡器震荡反应24 h，离心纯化得到聚吡咯-铁-牛血清蛋白复合纳米颗粒PPy（Fe）-BSA溶液；其中，牛血清蛋白和聚吡咯-铁复合纳米颗粒PPy（Fe）的质量比为0.5：1；

（3）将IR820水溶液加入聚吡咯-铁-牛血清蛋白复合纳米颗粒PPy（Fe）-BSA溶液，继续震荡反应24 h，离心纯化后得到聚吡咯-铁-IR820-牛血清蛋白纳米颗粒PPy（Fe）-IR820-BSA；其中，光敏剂IR820和聚吡咯-铁-牛血清蛋白（BSA）复合纳米颗粒PPy（Fe）-BSA的质量比为0.5：1。

进一步，所述步骤（1）中聚乙烯醇的Mw为9-10 K，加入三氯化铁和吡咯单体后反应体系中聚乙烯醇的最终浓度为12 mg/mL。

进一步，所述步骤（1）中所用的三氯化铁的浓度为90.2 mg/mL。

进一步，所述步骤（2）中所用牛血清蛋白的终浓度为1 mol/L。

进一步，所述步骤（2）中所用聚吡咯-铁溶液的终浓度是1 mg/mL。

进一步，所述步骤（3）中聚吡咯-铁-牛血清蛋白（BSA）纳米颗粒PPy（Fe）-BSA溶液的终浓度为1 mg/mL。

进一步，所述步骤（3）中所用光敏剂IR820水溶液的浓度为10 mg/mL。

进一步，所述的铁修饰、负载IR820的聚吡咯纳米颗粒在体内外癌细胞光热-光动力-化学动力联合治疗中具备应用潜力。

有益效果

（1）本发明的制备过程简便，易操作。

（2）本发明方法制备的铁修饰、负载IR820的聚吡咯纳米颗粒具有良好的体外性能。

附图说明

图1为实施例1制备的PPy（Fe）-IR820-BSA复合纳米颗粒的TEM图。

图2为实施例2制备的PPy（Fe）-BSA（a）和PPy（Fe）-IR820-BSA（b）的水动力学粒径。

图3为实施例3中不同浓度的PPy（Fe）-IR820-BSA复合纳米颗粒的产热情况。

图4为实施例4中不同浓度的PPy（Fe）-IR820-BSA复合纳米颗粒产单线态氧的测试结果。

图5为实施例5中不同浓度的PPy（Fe）-IR820-BSA复合纳米颗粒产生羟基自由基的测试结果。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

取聚乙烯醇（Poly(vinyl alcohol)，PVA）240.0 mg溶于6.000 mL水中，磁力加热搅拌10 min使之充分混匀，冷却10 min。加入FeCl

TEM图表明聚吡咯纳米颗粒的尺寸和形貌。参照说明书附图1。TEM图显示，聚吡咯-铁纳米颗粒表面修饰牛血清蛋白后负载光敏剂IR820（图1），纳米颗粒形貌大小均一。

实施例2

取聚吡咯-铁溶液30.0 mg，溶于25.0 mL超纯水中，加入牛血清蛋白水溶液(3 mg/mL) 5.0 mL，使用震荡器震荡24 h，充分反应，离心纯化后得到聚吡咯-铁-牛血清蛋白（PPy（Fe）-BSA）纳米颗粒。取聚吡咯-铁-牛血清蛋白纳米颗粒20 mg，溶于18.0 mL超纯水中，加入IR820水溶液(10 mg/mL) 2.0 mL，使用震荡器震荡24 h，充分反应，离心纯化后得到聚吡咯-铁-IR820-牛血清蛋白（PPy（Fe）-IR820-BSA）纳米颗粒，4℃保存。

激光粒度仪（DLS）测试结果显示了所得复合纳米颗粒的水动力学尺寸及均一程度。参照说明书附图2。图2a表明PPy（Fe）-BSA纳米颗粒的平均尺寸为126.0 ± 4.6 nm，单分散度为0.185 ± 0.021。图2b表明PPy-FePi-GOX复合纳米颗粒的平均尺寸为152.8 ±2.0 nm，单分散度为0.205 ± 0.023。

实施例3

取实施例2制备的PPy（Fe）-IR820-BSA纳米颗粒2 mg/mL，浓度分别设定为0、5、10、25、50、100 ppm。使用红外热成像仪测量产物在近红外光808 nm，1W/cm

实施例4

取实施例2制备的PPy（Fe）-IR820-BSA纳米颗粒2 mg/mL，浓度分别设定为0、25、50、75、100 ppm。分别加入检测单线态氧的探针二苯基异苯并呋喃(DPBF)在近红外光808nm，1W/cm

实施例5

取实施例2制备的PPy（Fe）-IR820-BSA纳米颗粒2 mg/mL，浓度分别设定为0、50、100、150、200、300、400 ppm，同时加入检测羟基自由基的探针亚甲基蓝（Methylene blue，MB）。设定时间取样离心，收集上清，测试紫外，如图5所示，羟基自由基的产量与纳米颗粒的浓度呈正比。