药物缓释型抗肿瘤纳米机器人及其制备方法

本申请要求于2019年11月14日提交中国专利局、申请号为201911113676.0、发明名称为“药物缓释型抗肿瘤纳米机器人及其制备方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，尤其涉及一种药物缓释型抗肿瘤纳米机器人及其制备方法。

背景技术

肿瘤组织实际上是由肿瘤细胞和肿瘤血管形成的一个完整生态系统，不仅包含肿瘤细胞，内部还有丰富的肿瘤血管。现代生物医学研究已经证明，肿瘤血管与正常血管在结构上存在巨大差异。一般来说，正常血管需要一年时间才能够长成，是由内膜、中膜和外膜构成的三层密实结构，而肿瘤血管只用4天即可形成，结构上为由内皮细胞构成的单层薄膜。而由于构成肿瘤血管的内皮细胞间隙较大、结构不完整，导致肿瘤血管通常包含有大量纳米尺度的小孔，使小分子和一些纳米颗粒能够透孔而出。

当纳米颗粒的尺度在合适的尺度下(例如50～200nm)，要经过几分钟甚至几十分钟才能通过肿瘤血管的间隙，在这一过程中纳米颗粒被肿瘤血管的内皮细胞所紧密包围，因此可以通过合适的设计由此特异性地破坏肿瘤血管。化学所研究人员首先利用磁性金属富勒烯，设计了尺度在150纳米左右的水溶性纳米颗粒，这种纳米颗粒能够通过吸收射频提高内能，在几分钟至几十分钟后由于内能升高发生相变，并伴随着体积剧烈膨胀50％左右。然后将磁性金属富勒烯纳米颗粒静脉注入小鼠体内，数分钟后这些纳米颗粒抵达肿瘤位置并长时间卡在血管壁上。这时再对小鼠施加射频“引爆”这些纳米颗粒。研究结果发现，这些镶嵌在肿瘤血管壁上的磁性金属富勒烯纳米颗粒“爆炸”有效地破坏了肿瘤血管，而后迅速阻断对肿瘤的营养供应，几个小时内就可完全“饿死”肿瘤细胞。

目前，已被报道的制备磁性金属富勒烯的方法大多还都停留在实验阶段，存在着制备工艺稳定性差、肿瘤治疗效果欠佳、制品尺寸均匀性差等问题，严重影响了其在肿瘤治疗领域的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种药物缓释型抗肿瘤纳米机器人及其制备方法，本发明提供的制备方法生产工艺稳定，采用该方法制备得到的药物缓释型抗肿瘤纳米机器人具有良好的尺寸均匀性、顺磁性、抗肿瘤功能和药物缓释效果，在肿瘤治疗领域具有广阔的应用前景。

本发明提供了一种药物缓释型抗肿瘤纳米机器人的制备方法，包括以下步骤：

a)将顺磁性金属靶材置于溅射室内，向溅射室内通入氩气和氧气，启动溅射室电源进行磁控溅射；磁控溅射的过程中，所述溅射室的腔体温度为800～1200℃；

b)磁控溅射结束后，维持溅射室的腔体温度为800～1200℃，向溅射室内通入乙炔气体；

c)通乙炔气体结束后，向溅射室内通入保护气体，并在5～15min内将溅射室的腔体温度降至100～300℃，得到内包顺磁性金属富勒烯颗粒；

d)将所述内包顺磁性金属富勒烯颗粒、抗肿瘤药物、聚乳酸和挥发性有机溶剂混合，得到混合液；

e)将所述混合液与水混合并搅拌挥去混合体系中的挥发性有机溶剂，得到混悬液；

f)对所述混悬液进行离心分离，弃上清液，得到药物缓释型抗肿瘤纳米机器人。

优选的，步骤a)中，所述顺磁性金属靶材包括氧化铁、氧化钛和氧化锆中的一种或多种。

优选的，步骤a)中，磁控溅射的过程中，所述溅射室的真空度为10～30Pa；所述氩气的进气流量为40～50sccm；所述氧气的进气流量为10～15sccm。

优选的，步骤b)中，所述溅射室的真空度为10～30Pa；所述乙炔气体的进气流量为100～120sccm。

优选的，步骤c)中，所述内包顺磁性金属富勒烯颗粒的粒径为1～100nm。

优选的，步骤d)中，所述抗肿瘤药物包括紫杉醇、地塞米松和水蛙素中的一种或多种。

优选的，步骤d)中，所述内包顺磁性金属富勒烯颗粒、抗肿瘤药物和聚乳酸的质量比为(2～5)：(2～5)：1。

优选的，步骤d)中，所述混悬液中还含有叶酸和/或表面活性剂。

优选的，所述表面活性剂包括吐温80、吐温20和泊洛沙姆中的一种或多种。

本发明提供了一种按照上述技术方案所述制备方法制得的药物缓释型抗肿瘤纳米机器人。

与现有技术相比，本发明提供了一种药物缓释型抗肿瘤纳米机器人及其制备方法。本发明提供的制备方法包括以下步骤：a)将顺磁性金属靶材置于溅射室内，向溅射室内通入氩气和氧气，启动溅射室电源进行磁控溅射；磁控溅射的过程中，所述溅射室的腔体温度为800～1200℃；b)磁控溅射结束后，维持溅射室的腔体温度为800～1200℃，向溅射室内通入乙炔气体；c)通乙炔气体结束后，向溅射室内通入保护气体，并在5～15min内将溅射室的腔体温度降至100～300℃，得到内包顺磁性金属富勒烯颗粒；d)将所述内包顺磁性金属富勒烯颗粒、抗肿瘤药物、聚乳酸和挥发性有机溶剂混合，得到混合液；e)将所述混合液与水混合并搅拌挥去混合体系中的挥发性有机溶剂，得到混悬液；f)对所述混悬液进行离心分离，弃上清液，得到药物缓释型抗肿瘤纳米机器人。本发明首先利用磁控溅射设备在特定工艺条件下制备获得了具有良好顺磁性和粒径均匀性的小尺寸内包顺磁性金属富勒烯颗粒；然后将所述内包顺磁性金属富勒烯颗粒、抗肿瘤药物和聚乳酸在挥发性有机溶剂中混合均匀；之后将其与水混合并拌挥去挥发性有机溶剂，得到混悬液；最后采用离心分离的方式将混悬液中的不溶物分离出来，即为本发明制备的药物缓释型抗肿瘤纳米机器人。本发明提供的制备方法通过在纳米机器人中添加具有良好顺磁性的内包顺磁性金属富勒烯，可使纳米机器人表现出良好的顺磁性；通过在纳米机器人中附载抗肿瘤药物，可使纳米机器人表现出更为优异的肿瘤治疗效果；通过在纳米机器人中添加聚乳酸，可以调控纳米机器人的降解速度，从而在一定程度上控制纳米机器人的药物释放速度，达到药物缓释、长效释放的目的。采用本发明提供的方法制备的药物缓释型抗肿瘤纳米机器人具有良好的尺寸均匀性、顺磁性、抗肿瘤功能和药物缓释效果，其在射频辅助下可高效靶向阻断肿瘤血管，杀死肿瘤细胞；同时可在杀死肿瘤细胞后，3～5个星期内被人体完全降解或吸收，无任何副作用。本发明提供的制备方法生产工艺稳定、可控，适于工业化，在肿瘤治疗领域具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种药物缓释型抗肿瘤纳米机器人的制备方法，包括以下步骤：

a)将顺磁性金属靶材置于溅射室内，向溅射室内通入氩气和氧气，启动溅射室电源进行磁控溅射；磁控溅射的过程中，所述溅射室的腔体温度为800～1200℃；

b)磁控溅射结束后，维持溅射室的腔体温度为800～1200℃，向溅射室内通入乙炔气体；

c)通乙炔气体结束后，向溅射室内通入保护气体，并在5～15min内将溅射室的腔体温度降至100～300℃，得到内包顺磁性金属富勒烯颗粒；

d)将所述内包顺磁性金属富勒烯颗粒、抗肿瘤药物、聚乳酸和挥发性有机溶剂混合，得到混合液；

e)将所述混合液与水混合并搅拌挥去混合体系中的挥发性有机溶剂，得到混悬液；

f)对所述混悬液进行离心分离，弃上清液，得到药物缓释型抗肿瘤纳米机器人。

在本发明提供的制备方法中，首先将顺磁性金属靶材置于溅射室内。其中，所述顺磁性金属靶材优选包括氧化铁、氧化钛和氧化锆中的一种或多种。之后，向溅射室内通入氩气和氧气，启动溅射室电源进行磁控溅射。其中，所述氩气的进气流量优选为40～50sccm，具体可为40sccm、41sccm、42sccm、43sccm、44sccm、45sccm、46sccm、47sccm、48sccm、49sccm或50sccm；所述氩气的通气时间与进行磁控溅射的时间一致；所述氧气的进气流量优选为10～15sccm，具体可为10sccm、11sccm、12sccm、13sccm、14sccm或15sccm；所述氧气的通气时间优选为3～5min，具体可为3min、3.5min、4min、4.5min或5min；所述电源优选为直流(DC)电源；所述电源的电压优选为330～420V，具体可为330V、340V、350V、360V、370V、380V、390V、400V、410V或420V；所述电源的功率优选为2400～3600W，具体可为2400W、2500W、2600W、2700W、2800W、2900W、3000W、3100W、3200W、3300W、3400W、3500W或3600W；磁控溅射的过程中，所述溅射室的真空度优选控制在10～30Pa，具体可为10Pa、15Pa、20Pa、25Pa或30Pa；磁控溅射的过程中，所述溅射室的腔体温度优选控制在800～1200℃，具体可为800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃或1200℃；所述磁控溅射的时间优选为5～8min，具体可为5min、5.5min、6min、6.5min、7min、7.5min或8min。

在本发明提供的制备方法中，磁控溅射结束后，向溅射室内通入乙炔气体。其中，通乙炔气体的过程中，所述溅射室的腔体温度维持在800～1200℃，具体可为800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃或1200℃；所述溅射室的真空度优选控制在10～30Pa，具体可为10Pa、15Pa、20Pa、25Pa或30Pa；所述乙炔气体的进气流量优选为100～120sccm，具体可为100sccm、105sccm、110sccm、115sccm或120sccm；所述乙炔气体的通气时间优选为10～15min，具体可为10min、10.5min、11min、11.5min、12min、12.5min、13min、13.5min、14min、14.5min或15min。

在本发明提供的制备方法中，通乙炔气体结束后，向溅射室内通入保护气体，并对溅射室进行急速降温。其中，所述溅射室的真空度优选控制在10～30Pa，具体可为10Pa、15Pa、20Pa、25Pa或30Pa；所述保护气体优选为氩气和/或氮气；所述保护气体的进气流量优选为700～1000sccm，具体可为700sccm、750sccm、800sccm、850sccm、900sccm、950sccm或1000sccm。在本发明中，所述急速降温的过程优选为在5～15min内将溅射室的腔体温度降至100～300℃，所述急速降温的耗时更优选为8～10min，具体可为8min、8.5min、9min、9.5min或10min；所述急速降温后的腔体温度更优选为150～250℃，具体可为150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃或250℃。急速降温结束后，得到内包顺磁性金属富勒烯颗粒，所述内包顺磁性金属富勒烯颗粒包括顺磁性金属粒子和包覆所述顺磁性金属粒子的具有富勒烯形貌的碳球；所述顺磁性金属粒子优选包括Fe、Zr和Ti中的一种或多种；所述内包顺磁性金属富勒烯颗粒的粒径优选为1～100nm，更优选为10～30nm，具体可为10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、55nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm或100nm。

在本发明提供的一个实施例中，所述内包顺磁性金属富勒烯颗粒在设置有进片室、溅射室和出片室的磁控溅射装置中进行制备，并使用工件夹具承载制备好的内包顺磁性金属富勒烯颗粒，具体过程如下：

首先对工件夹具进行清洗，之后将其安装在磁控溅射装置的运动轨道上，工件夹具沿轨道进入进片室，关闭进片室真空阀门，对进片室抽真空，待真空度达到要求后，打开溅射室的真空阀门，工件夹具沿轨道进入溅射室；在溅射室中进行内包顺磁性金属富勒烯颗粒的制备，具体过程在上文中已经介绍，在此不再赘述；急速降温生成的内包顺磁性金属富勒烯颗粒吸附在工件夹具四周；工作夹具沿运行轨道行至出片室，在保护气体气氛下自然冷却至室温；开启出片室的真空阀门，工作夹具沿轨道离开出片室，然后对工作夹具上的内包顺磁性金属富勒烯颗粒进行收集。

在本发明中，以顺磁性金属为Fe为例，所述内包顺磁性金属富勒烯颗粒制备过程中涉及的物理、化学过程如下：启动溅射室电源后，电离产生的氩正离子轰击铁靶，使Fe粒子从靶材上溅射出来，溅射出的Fe粒子处在氧气气氛中，由于氧原子是电负性较大的原子，可以使铁的2P

在本发明提供的制备方法中，得到内包顺磁性金属富勒烯颗粒后，将所述内包顺磁性金属富勒烯颗粒、抗肿瘤药物、聚乳酸和挥发性有机溶剂混合，得到混合液。其中，所述抗肿瘤药物包括但不限于紫杉醇(PTX)、地塞米松(DXM)和水蛙素中的一种或多种；所述聚乳酸的数均分子量优选为10000～50000，具体可为10000、15000、20000、25000、30000、35000、40000、45000或50000；所述挥发性有机溶剂包括但不限于丙酮；所述内包顺磁性金属富勒烯颗粒与聚乳酸的质量比优选为(2～5)：1，具体可为2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1或5:1；所述抗肿瘤药物与聚乳酸的质量比优选为(2～5)：1，具体可为2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1或5:1；所述挥发性有机溶剂与聚乳酸的质量比优选为(2～5)：1，具体可为2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1或5:1。在本发明中，所述聚乳酸(PLA)无毒、可生物降解，并且有良好的生物相容性，由于聚乳酸的降解速度与分子量有关，因此可通过选择适宜分子量的聚乳酸来调控纳米机器人的降解速度，从而在一定程度上控制抗肿瘤药物的释放速度，达到药物缓释、长效释放的目的。

在本发明提供的一个实施例中，所述混合液优选按照以下步骤进行制备：

i)将抗肿瘤药物和挥发性有机溶剂混合，得到药液；

ii)在所述药液中依次加入聚乳酸和内包顺磁性金属富勒烯颗粒，进行混合，得到混合液。

在本发明上述实施例提供的混合液制备步骤中，步骤i)中，所述混合优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速优选为200～300r/min，具体可为200r/min、250r/min或300r/min；所述混合的时间优选为10～15min，具体可为10min、11min、12min、13min、14min或15min。

在本发明上述实施例提供的混合液制备步骤中，步骤ii)中，所述混合优选在搅拌和超声条件下进行，所述搅拌的转速优选为200～300r/min，具体可为200r/min、250r/min或300r/min；所述混合的时间优选为30～60min，具体可为30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min。

在本发明提供的制备方法中，得到混合液后，将所述混合液与水混合并搅拌挥去混合体系中的挥发性有机溶剂，得到混悬液。其中，所述混合液与水的质量比优选为4：(4～8)，具体可为4:4、4:5、4:6、4:7或4:8；所述搅拌的转速优选为500～2000r/min，具体可为500r/min、800r/min、1000r/min、1200r/min、1500r/min、1700r/min或2000r/min；所述搅拌的时间优选为30～60min，具体可为30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min。

在本发明提供的制备方法中，所述混悬液中优选还含有叶酸和/或表面活性剂。其中，所述叶酸可特异性地与细胞表面的叶酸受体作用形成复合物，其两者结合力非常强，对肿瘤有高度选择性，可作为肿瘤靶向药物的修饰化合物；所述表面活性剂主要对纳米机器人的表面起到修饰和包封作用，包括但不限于吐温80(TWEEN 80)、吐温20(TWEEN 20)和泊洛沙姆中的一种或多种，优选为吐温80。在本发明提供的一个实施例中，所述叶酸和表面活性剂优选按照以下方式添加到混悬液中：

首先，将非离子表面活性剂水溶液和叶酸水溶液混合，得到混合物水溶液；然后，将所述混合物水溶液滴加到所述混悬液中。

在本发明上述实施例提供的非离子表面活性剂和叶酸添加方式中，所述非离子表面活性剂水溶液的浓度优选为0.5～6wt％，具体可为0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％、5wt％、5.5wt％或6wt％；所述叶酸水溶液的浓度优选为10～50wt％，具体可为10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％或50wt％；所述非离子表面活性剂水溶液和叶酸水溶液的质量比优选为6：(2～6)，具体可为6:2、6:2.5、6:3、6:3.5、6:4、6:4.5、6:5、6:5.5或6:6；所述非离子表面活性剂水溶液和叶酸水溶液的混合优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度优选为500～2000r/min，具体可为500r/min、1000r/min、1500r/min或2000r/min，所述混合的时间优选为10～30min，具体可为10min、15min、20min、25min或30min。

在本发明上述实施例提供的非离子表面活性剂和叶酸添加方式中，所述混合物水溶液和所述混悬液的体积比优选为3：(5～10)，具体可为3:5、3:5.5、3:6、3:6.5、3:7、3:7.5、3:8、3:8.5、3:9、3:9.5或3:10；所述滴加的速度优选为5～20mL/min，具体可为5mL/min、10mL/min、15mL/min或20mL/min。

在本发明提供的制备方法中，得到混悬液后，对所述混悬液进行离心分离。其中，所述离心分离的转速优选为8000～10000r/min，具体可为8000r/min、8500r/min、9000r/min、9500r/min或10000r/min；所述离心分离的时间优选为100～120min，具体可为100min、105min、110min、115min或120min。离心分离结束后，弃上清液，得到药物缓释型抗肿瘤纳米机器人。在本发明中，优选对离心分离获得的纳米机器人进行干燥，所述干燥的温度优选为60～100℃，具体可为60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃；所述干燥的时间优选为60～90min，具体可为60min、65min、70min、75min、80min、85min、90min、95min或100min。

本发明首先利用磁控溅射设备在特定工艺条件下制备获得了具有良好顺磁性和粒径均匀性的小尺寸内包顺磁性金属富勒烯颗粒；然后将所述内包顺磁性金属富勒烯颗粒、抗肿瘤药物和聚乳酸在挥发性有机溶剂混合中混合均匀；之后将其与水混合并拌挥去挥发性有机溶剂，得到混悬液；最后采用离心分离的方式将混悬液中的不溶物分离出来，即为本发明制备的药物缓释型抗肿瘤纳米机器人。本发明提供的制备方法通过在纳米机器人中添加具有良好顺磁性的内包顺磁性金属富勒烯，可使纳米机器人表现出良好的顺磁性；通过在纳米机器人中附载抗肿瘤药物，可使纳米机器人表现出更为优异的肿瘤治疗效果；通过在纳米机器人中添加聚乳酸，可以调控纳米机器人的降解速度，从而在一定程度上控制纳米机器人的药物释放速度，达到药物缓释、长效释放的目的。采用本发明提供的方法制备的药物缓释型抗肿瘤纳米机器人具有良好的尺寸均匀性、顺磁性和抗肿瘤功能，尺寸大小可控，其在射频辅助下可高效靶向阻断肿瘤血管，杀死肿瘤细胞；同时可在杀死肿瘤细胞后，3～5个星期内被人体完全降解或吸收，无任何副作用。本发明提供的制备方法生产工艺稳定、可控，适于工业化，在肿瘤治疗领域具有广阔的应用前景。

本发明还提供了一种采用上述技术方案所述方法制备的药物缓释型抗肿瘤纳米机器人。本发明提供的药物缓释型抗肿瘤纳米机器人具有良好的尺寸均匀性、顺磁性、抗肿瘤功能和药物缓释效果，其在射频辅助下可高效靶向阻断肿瘤血管，杀死肿瘤细胞；同时可在杀死肿瘤细胞后，3～5个星期内被人体完全降解或吸收，无任何副作用，因此，本发明提供的药物缓释型抗肿瘤纳米机器人在肿瘤治疗领域具有广阔的应用前景。另外，由于金属富勒烯具有优异的自由基清除效果，对多种细胞均具有抗氧化损伤修复的功能，因此本发明提供的药物缓释型抗肿瘤纳米机器人还可作为药物对诸多疾病具有良好的治疗效果。

为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。

实施例1

Fe@富勒烯颗粒的制备，包括以下步骤：

1)清洗：先将玻璃材质的工件夹具进行酒精擦拭、然后放入超声波清洗机中，去离子水超洗、酒精超洗，最后将工件夹具放在酒精蒸汽中进行干燥，当工件夹具由蒸汽中取出来时，因为凝结的蒸汽由表面蒸发掉，所以工件夹具很快就可以干燥；

2)贴保护膜：将清洗干净的工件夹具贴好聚乙烯膜，保护工件夹具洁净度，并保护工件夹具不受破坏；

3)将贴好膜的工件夹具安装在磁控溅射装置的运行轨道上，在进入进片室之前撕掉保护膜；

4)工作夹具运行至磁控溅射装置的进片室，之后关闭真空门阀，真空泵开启，使真空度保持在15Pa；

5)开启磁控溅射装置溅射室的真空门阀，工件夹具通过轨道进入溅射室固定位置；

6)向溅射室内通入氩气和氧气，启动溅射室的DC电源(380V、3000W)，轰击铁靶(氧化铁)进行磁控溅射，持续5min；其中，氩气流量45sccm，通气时间与进行磁控溅射的时间一致；氧气流量10sccm，通气时间3min；磁控溅射期间，溅射室的腔体温度维持在1000℃；

7)磁控溅射结束后，维持溅射室的腔体温度为1000℃，向溅射室内通入乙炔气体，乙炔气体流量100sccm，通入时间为10min；

8)通乙炔气体结束后，通入保护气体氩气，通入量800sccm，同时开启冷却装置，使溅射室的腔体温度在10min内将至200℃，得到吸附在工作夹具四周的碳球颗粒，即为本实施例制备的内包顺磁性金属富勒烯颗粒；

9)之后，工作夹具沿运行轨道行至磁控溅射装置的出片室，向出片室内通入保护气体氩气，通入量300sccm，自然冷却至25℃；

10)开启出片室的真空阀门，工作夹具沿轨道离开出片室，然后对工作夹具上的内包顺磁性金属富勒烯颗粒进行收集，得到内包顺磁性金属富勒烯颗粒。

测定本实施例制备的内包顺磁性金属富勒烯颗粒的粒径、粒径均匀性、纯度、石墨化程度、饱和磁化强度、剩余磁化强度和矫顽力。

其中，粒径和粒径均匀性通过使用JEM-2010型高分辨透射电子显微镜对制备的内包顺磁性金属富勒烯颗粒进行形貌和结晶形态分析后获得，所述粒径均匀性的计算公式为：(D

纯度和石墨化程度通过使用FES165傅立叶红外光谱仪(FT-IR)和cary-300VARIAN紫外可见光谱分析仪对制备的内包顺磁性金属富勒烯颗粒进行水溶性分析后获得；

磁化强度和矫顽力通过使用Lakeshore 7410振动样品磁强计对制备的内包顺磁性金属富勒烯颗粒进行磁性能分析后获得。

测定结果为：粒径80～90nm，粒径均匀性＜5.8％，纯度＞99.9％，石墨化程度＞94％，饱和磁化强度19.655emu/g，剩余磁化强度4.4944emu/g，矫顽力567.86G。

实施例2

药物缓释型抗肿瘤纳米机器人的制备，包括以下步骤：

1)将紫杉醇溶于丙酮中，搅拌10～15min至完全溶解，然后再依次加入聚乳酸(数均分子量20000)和实施例1制备的Fe@富勒烯颗粒(紫杉醇、丙酮、聚乳酸和Fe@富勒烯颗粒的质量比为3:3:1:3)，边搅拌边超声，搅拌速度200r/min，搅拌时间45min，得到混合液。

2)在搅拌条件下向步骤1)制备的混合液中缓缓加入去离子水，混合液与去离子水的质量比为4:6，继续搅拌一定时间挥发除去丙酮，得到带有乳光的胶态混悬液。其中，搅拌的速度为1000r/min，搅拌的时间大约为40分钟。

3)将浓度为4wt％的TWEEN80的水溶液和浓度为30wt％的叶酸水溶液按照质量比6:4混合，在1000r/min的搅拌速度下搅拌20min，得到混合物水溶液。

4)将步骤3)制备的混合物水溶液缓慢滴入到步骤2)制备的混悬液中，混合物水溶液与混悬液的体积比为3:7，滴入速度为10mL/min，滴加完毕后，搅拌混合30min。

5)将步骤4)制备的混合物置于离心管中，9000r/min，离心100min。之后弃上清液，将离心管置于真空干燥箱中至恒重(干燥温度80℃，干燥时间约70min)，得到药物缓释型抗肿瘤纳米机器人。

采用透射电子显微镜(JEM-100SX透射电镜，日本JEOL公司)对制备的药物缓释型抗肿瘤纳米机器人进行观察，结果显示：本实施例制备的药物缓释型抗肿瘤纳米机器人大部分呈现圆整、均匀的球形微粒，平均粒径为170nm，微粒间无粘连。

实施例3

A)Fe@富勒烯颗粒的制备，包括以下步骤：

1)清洗：先将玻璃材质的工件夹具进行酒精擦拭、然后放入超声波清洗机中，去离子水超洗、酒精超洗，最后将工件夹具放在酒精蒸汽中进行干燥，当工件夹具由蒸汽中取出来时，因为凝结的蒸汽由表面蒸发掉，所以工件夹具很快就可以干燥；

2)贴保护膜：将清洗干净的工件夹具贴好聚乙烯膜，保护工件夹具洁净度，并保护工件夹具不受破坏；

3)将贴好膜的工件夹具安装在磁控溅射装置的运行轨道上，在进入进片室之前撕掉保护膜；

4)工作夹具运行至磁控溅射装置的进片室，之后关闭真空门阀，真空泵开启，使真空度保持在15Pa；

5)开启磁控溅射装置溅射室的真空门阀，工件夹具通过轨道进入溅射室固定位置；

6)向溅射室内通入氩气和氧气，启动溅射室的DC电源(400V、3200W)，轰击铁靶(氧化铁)进行磁控溅射，持续6min；其中，氩气流量48sccm，通气时间与进行磁控溅射的时间一致；氧气流量12sccm，通气时间4min；磁控溅射期间，溅射室的腔体温度维持在950℃；

7)磁控溅射结束后，维持溅射室的腔体温度为950℃，向溅射室内通入乙炔气体，乙炔气体流量110sccm，通入时间为10min；

8)通乙炔气体结束后，通入保护气体氩气，通入量800sccm，同时开启冷却装置，使溅射室的腔体温度在10min内将至200℃，得到吸附在工作夹具四周的碳球颗粒，即为本实施例制备的内包顺磁性金属富勒烯颗粒；

9)之后，工作夹具沿运行轨道行至磁控溅射装置的出片室，向出片室内通入保护气体氩气，通入量300sccm，自然冷却至25℃；

10)开启出片室的真空阀门，工作夹具沿轨道离开出片室，然后对工作夹具上的内包顺磁性金属富勒烯颗粒进行收集，得到内包顺磁性金属富勒烯颗粒。

测定本实施例制备的内包顺磁性金属富勒烯颗粒的粒径、粒径均匀性、纯度、石墨化程度、饱和磁化强度、剩余磁化强度和矫顽力。

其中，粒径和粒径均匀性通过使用JEM-2010型高分辨透射电子显微镜对制备的内包顺磁性金属富勒烯颗粒进行形貌和结晶形态分析后获得，所述粒径均匀性的计算公式为：(D

纯度和石墨化程度通过使用FES165傅立叶红外光谱仪(FT-IR)和cary-300VARIAN紫外可见光谱分析仪对制备的内包顺磁性金属富勒烯颗粒进行水溶性分析后获得；

磁化强度和矫顽力通过使用Lakeshore 7410振动样品磁强计对制备的内包顺磁性金属富勒烯颗粒进行磁性能分析后获得。

测定结果为：粒径90～100nm，粒径均匀性＜5.9％，纯度＞99.9％，石墨化程度＞95％，饱和磁化强度19.629emu/g，剩余磁化强度4.4872emu/g，矫顽力566.56G。

B)药物缓释型抗肿瘤纳米机器人的制备，包括以下步骤：

1)将紫杉醇溶于丙酮中，搅拌10～15min至完全溶解，然后再依次加入聚乳酸(数均分子量20000)和步骤A)制备的Fe@富勒烯颗粒(紫杉醇、丙酮、聚乳酸和Fe@富勒烯颗粒的质量比为3:3:1:3)，边搅拌边超声，搅拌速度200r/min，搅拌时间40min，得到混合液。

2)在搅拌条件下向步骤1)制备的混合液中缓缓加入去离子水，混合液与去离子水的质量比为4:6，继续搅拌一定时间挥发除去丙酮，得到带有乳光的胶态混悬液。其中，搅拌的速度为1000r/min，搅拌的时间大约为40分钟。

3)将浓度为4wt％的TWEEN80的水溶液和浓度为30wt％的叶酸水溶液按照质量比6:4混合，在1000r/min的搅拌速度下搅拌20min，得到混合物水溶液。

4)将步骤3)制备的混合物水溶液缓慢滴入到步骤2)制备的混悬液中，混合物水溶液与混悬液的体积比为3:7，滴入速度为10mL/min，滴加完毕后，搅拌混合30min。

5)将步骤4)制备的混合物置于离心管中，9000r/min，离心100min。之后弃上清液，将离心管置于真空干燥箱中至恒重(干燥温度80℃，干燥时间约70min)，得到药物缓释型抗肿瘤纳米机器人。

采用透射电子显微镜(JEM-100SX透射电镜，日本JEOL公司)对制备的药物缓释型抗肿瘤纳米机器人进行观察，结果显示：本实施例制备的药物缓释型抗肿瘤纳米机器人大部分呈现圆整、均匀的球形微粒，平均粒径为190nm，微粒间无粘连。

实施例4

A)Fe@富勒烯颗粒的制备，包括以下步骤：

1)清洗：先将玻璃材质的工件夹具进行酒精擦拭、然后放入超声波清洗机中，去离子水超洗、酒精超洗，最后将工件夹具放在酒精蒸汽中进行干燥，当工件夹具由蒸汽中取出来时，因为凝结的蒸汽由表面蒸发掉，所以工件夹具很快就可以干燥；

2)贴保护膜：将清洗干净的工件夹具贴好聚乙烯膜，保护工件夹具洁净度，并保护工件夹具不受破坏；

3)将贴好膜的工件夹具安装在磁控溅射装置的运行轨道上，在进入进片室之前撕掉保护膜；

4)工作夹具运行至磁控溅射装置的进片室，之后关闭真空门阀，真空泵开启，使真空度保持在15Pa；

5)开启磁控溅射装置溅射室的真空门阀，工件夹具通过轨道进入溅射室固定位置；

6)向溅射室内通入氩气和氧气，启动溅射室的DC电源(420V、3600W)，轰击铁靶(氧化铁)进行磁控溅射，持续8min；其中，氩气流量50sccm，通气时间与进行磁控溅射的时间一致；氧气流量15sccm，通气时间5min；磁控溅射期间，溅射室的腔体温度维持在1000℃；

7)磁控溅射结束后，维持溅射室的腔体温度为1000℃，向溅射室内通入乙炔气体，乙炔气体流量120sccm，通入时间为10min；

8)通乙炔气体结束后，通入保护气体氩气，通入量800sccm，同时开启冷却装置，使溅射室的腔体温度在10min内将至200℃，得到吸附在工作夹具四周的碳球颗粒，即为本实施例制备的内包顺磁性金属富勒烯颗粒；

9)之后，工作夹具沿运行轨道行至磁控溅射装置的出片室，向出片室内通入保护气体氩气，通入量300sccm，自然冷却至25℃；

10)开启出片室的真空阀门，工作夹具沿轨道离开出片室，然后对工作夹具上的内包顺磁性金属富勒烯颗粒进行收集，得到内包顺磁性金属富勒烯颗粒。

测定本实施例制备的内包顺磁性金属富勒烯颗粒的粒径、粒径均匀性、纯度、石墨化程度、饱和磁化强度、剩余磁化强度和矫顽力。

其中，粒径和粒径均匀性通过使用JEM-2010型高分辨透射电子显微镜对制备的内包顺磁性金属富勒烯颗粒进行形貌和结晶形态分析后获得，所述粒径均匀性的计算公式为：(D

纯度和石墨化程度通过使用FES165傅立叶红外光谱仪(FT-IR)和cary-300VARIAN紫外可见光谱分析仪对制备的内包顺磁性金属富勒烯颗粒进行水溶性分析后获得；

磁化强度和矫顽力通过使用Lakeshore 7410振动样品磁强计对制备的内包顺磁性金属富勒烯颗粒进行磁性能分析后获得。

测定结果为：粒径100～120nm，粒径均匀性＜5.1％，纯度＞99.9％，石墨化程度＞94％，饱和磁化强度19.779emu/g，剩余磁化强度4.4392emu/g，矫顽力586.36G。

B)药物缓释型抗肿瘤纳米机器人的制备，包括以下步骤：

1)将紫杉醇溶于丙酮中，搅拌10～15min至完全溶解，然后再依次加入聚乳酸(数均分子量20000)和步骤A)制备的Fe@富勒烯颗粒(紫杉醇、丙酮、聚乳酸和Fe@富勒烯颗粒的质量比为3:3:1:3)，边搅拌边超声，搅拌速度200r/min，搅拌时间50min，得到混合液。

2)在搅拌条件下向步骤1)制备的混合液中缓缓加入去离子水，混合液与去离子水的质量比为4:6，继续搅拌一定时间挥发除去丙酮，得到带有乳光的胶态混悬液。其中，搅拌的速度为1000r/min，搅拌的时间大约为40分钟。

3)将浓度为4wt％的TWEEN80的水溶液和浓度为30wt％的叶酸水溶液按照质量比6:4混合，在1000r/min的搅拌速度下搅拌20min，得到混合物水溶液。

4)将步骤3)制备的混合物水溶液缓慢滴入到步骤2)制备的混悬液中，混合物水溶液与混悬液的体积比为3:7，滴入速度为15mL/min，滴加完毕后，搅拌混合30min。

5)将步骤4)制备的混合物置于离心管中，9000r/min，离心100min。之后弃上清液，将离心管置于真空干燥箱中至恒重(干燥温度80℃，干燥时间约70min)，得到药物缓释型抗肿瘤纳米机器人。

采用透射电子显微镜(JEM-100SX透射电镜，日本JEOL公司)对制备的药物缓释型抗肿瘤纳米机器人进行观察，结果显示：本实施例制备的药物缓释型抗肿瘤纳米机器人大部分呈现圆整、均匀的球形微粒，平均粒径为220nm，微粒间无粘连。

效果评价

1)肿瘤治疗

1.1)射频加热技术和加热原理介绍：

1.1.1)射频加热技术：将加热的组织置于一对电容极板间(电极与肌体不接触)，在电极间加上射频电压(电容场法)，进行热疗时位于电容极板间的组织体吸收了电场能并将此转化为热能，从而使组织温度升高。一般都采用射频频段13.56MHz，功率0～800W。

1.1.2)加热原理：药物缓释型抗肿瘤纳米机器人在交变磁场作用下吸收电磁波能量，发生振动运动，纳米机器人中含有的顺磁性金属富勒烯粒子因磁滞损耗而发热，由于热传递顺磁性金属富勒烯粒子积聚的肿瘤组织也会发热。肿瘤组织中血管扭曲扩张、血液阻力大、血管感受器不健全，对温度敏感性差，在高温作用下散热因难，热量易聚集，升温快，形成巨大的储热库，可与正常组织有5～10℃的温差，同时纳米机器人中含有的顺磁性金属富勒烯粒子体积剧烈膨胀30～60％左右。如果使肿瘤组织温度达到43℃或肿瘤血管爆裂，则肿瘤细胞过热或切断营养而凋亡。

1.2)肿瘤治疗操作：

将1mg实施例2制备的药物缓释型抗肿瘤纳米机器人稀释到生理盐水中，之后静脉注入小鼠体内。注入到小鼠体内的纳米机器人通过修饰的叶酸可自动识别肿瘤细胞，30～60min后这些纳米机器人抵达肿瘤位置并长时间卡在血管壁上(由于构成肿瘤血管的内皮细胞间隙较大、结构不完整，导致肿瘤血管通常包含有大量纳米尺度的小孔，使小分子和一些纳米颗粒能够透孔而入，当药物缓释型抗肿瘤纳米机器人通过肿瘤血管的间隙时，会被肿瘤血管的内皮细胞所紧密包围)。通过CT扫描确认多余的药物缓释型抗肿瘤纳米机器人流走后，这时再对小鼠施加射频“引爆”这些药物缓释型抗肿瘤纳米机器人。在几分钟至几十分钟后由于内能升高发生相变，并伴随着体积剧烈膨胀30～60％左右，这些镶嵌在肿瘤血管壁上的药物缓释型抗肿瘤纳米机器人“爆炸”有效地破坏了肿瘤血管，而后迅速阻断对肿瘤的营养供应，几个小时内就可完全“饿死”肿瘤细胞。

1.3)生物相溶性与降解情况评价：

分别以实施例2～4制备的纳米机器人作为测试样品，执行步骤1.2)的肿瘤治疗操作，然后通过CT影像识别各测试样品在体内的生物相溶性与降解情况，结果如表1所示：

表1不同测试样品的生物相溶性与降解情况

通过表1数据可以看出，药物缓释型抗肿瘤纳米机器人杀死肿瘤细胞后，3～5个星期内被人体完全降解或吸收，无任何副作用。

2)其他效果

金属富勒烯具有优异的自由基清除效果，对多种细胞均具有抗氧化损伤修复的功能，因此本发明提供的纳米机器人可作为药物对诸多疾病具有良好的治疗效果。另外，本发明提供的纳米机器人具有良好的药物缓释效果，其在进入到肿瘤血管的间隙后，经过1～36h缓释药物，可巩固对肿瘤细胞的靶向治疗效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。