水溶性非聚集烷氧基取代酞菁-二氧化硅纳米颗粒

摘要

本发明提供了一种可以用作光动力治疗(PDT)和光动力诊断(PDD)的光敏剂纳米颗粒的制备方法。普通的酞菁由于水溶性差、易聚集等特点大大影响了它在PDT和PDD中的应用，本发明将非聚集烷氧基取代酞菁（MPc(OR)4）用二氧化硅（SiO2）纳米颗粒包裹，通过微乳液透析法制备出MPc(OR)4-SiO2纳米颗粒，在一定程度上解决了上述问题，有助于酞菁作为光动力诊疗试剂的开发。

权利要求

1.一种水溶性非聚集烷氧基取代酞菁-二氧化硅纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括以下步骤：

（1）室温下，在10 mL二次蒸馏水中边搅拌边加入0.18克四丁基溴化铵和0.4mL正丁醇，反应5-30 min后，得到稳定均匀的微乳液；

（2）继续搅拌，在步骤（1）的微乳液中，依次加入四-α-(2,2,4-三甲基-3-戊氧基)酞菁金属配合物的N,N-二甲基甲酰胺溶液、氨水、乙烯基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三乙氧基硅烷，反应15-40 h后得到澄清的绿色溶液；

（3）透析步骤（2）的绿色溶液，即得所述的水溶性非聚集烷氧基取代酞菁-二氧化硅纳米颗粒的水溶液； 步骤（2）所述的四-α-(2,2,4-三甲基-3-戊氧基)酞菁金属配合物的中心金属是Al；

步骤（2）所述的四-α-(2,2,4-三甲基-3-戊氧基)酞菁金属配合物的N,N-二甲基甲酰胺溶液、氨水、乙烯基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积比是

200:500:100～250:30；所述的四-α-(2,2,4-三甲基-3-戊氧基)酞菁金属配合物的-3N,N-二甲基甲酰胺溶液的浓度是4×10 mol/L；

步骤（3）所述的透析时间为48-80h。

说明书

水溶性非聚集烷氧基取代酞菁-二氧化硅纳米颗粒

技术领域

[0001] 本发明属于光动力疗法领域，涉及一种用于光动力学疗法的光敏剂，更具体地说是一种水溶性非聚集烷氧基取代酞菁-二氧化硅纳米颗粒的制备方法。

背景技术

[0002] 光动力学疗法(PDT)是一种可用于治疗各种肿瘤、心血管、皮肤以及眼科疾病的方法；光动力诊断(PDD)是基于荧光，利用光动力反应进行疾病诊断的技术。癌症的光动力学疗法的原理是：光敏剂(PS)在给药一定时间后可相对富集于肿瘤组织，此时用合适波长的可见光或者近红外光(NIR)照射肿瘤组织，肿瘤组织中富集的光敏剂分子被激活，并1
将能量传导给周围的氧分子，导致活性氧物质(ROS)，比如单态氧(O2)或者自由基的产生。
ROS的寿命短，其对组织的破坏作用可以局限在很小的范围，因此PDT可以有效地、有选择性地破坏患病组织，而不损伤周围健康组织。

[0003] 酞菁类光敏剂性质稳定，且最大吸收位于人体组织透过率高的红光区，已成为PDT光敏剂的研究热点，也有望用于PDD技术。但是，由于酞菁本身水溶性差，不易给药、易聚集引起荧光淬灭及ROS产率下降等特点大大影响了其在临床中的应用。

[0004] 在纳米药物载体领域，二氧化硅纳米颗粒是重要研究对象。二氧化硅纳米颗粒是一种无毒、无味、无污染的无机材料，具有良好的亲水性和稳定性；同时还具有透光性、化学惰性、生物兼容性等优异的性质，这些特性都使其在细胞标记、药物运输、DNA转染和选择性分离等方面具有广阔的应用前景。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种可用于光动力治疗的水溶性非聚集烷氧基取代酞菁-二氧化硅纳米颗粒的制备方法。

[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0007] 一种水溶性非聚集烷氧基取代酞菁-二氧化硅纳米颗粒的制备方法包括以下步骤：

[0008] （1）室温下，在10 mL二次蒸馏水中边搅拌边加入0.18克四丁基溴化铵和0.4mL正丁醇，反应5-30 min后，得到稳定均匀的微乳液；

[0009] （2）继续搅拌，在步骤（1）的微乳液中，依次加入四-α-(2,2,4-三甲基-3-戊氧基)酞菁金属配合物的N,N-二甲基甲酰胺溶液、氨水、乙烯基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三乙氧基硅烷，反应15-40 h后得到澄清的绿色溶液；

[0010] （3）透析步骤（2）的绿色溶液，即得所述的水溶性非聚集烷氧基取代酞菁-二氧化硅纳米颗粒的水溶液。

[0011] 步骤（2）所述的四-α-(2,2,4-三甲基-3-戊氧基)酞菁金属配合物的中心金属是Al。所述的四-α-(2,2,4-三甲基-3-戊氧基)酞菁金属配合物的N,N-二甲基甲酰胺溶液、氨水、乙烯基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积比是200:500:100～250:30；所述的四-α-(2,2,4-三甲基-3-戊氧基)酞菁金属配合物的N,N-二甲基甲酰胺-3
溶液的浓度是4×10 mol/L。

[0012] 步骤（3）所述的透析时间为48-80h。

[0013] 本发明的显著优点在于：

[0014] 将非聚集性烷氧基取代酞菁用二氧化硅纳米颗粒包裹，有效地解决了使用局限。首先，将酞菁包埋进SiO2纳米结构中，能避免复杂的体内环境因素的影响，提高酞菁的稳定性。其次，单个SiO2纳米微粒中能包埋大量高活性的非聚集酞菁分子。SiO2纳米微粒不仅成为疏水性光敏剂的亲水性载体，也是光敏剂保持非聚集状态的介质，使得纳米粒子具有较强荧光及产生单态氧的能力，适合于高灵敏度荧光诊断分析。

[0015] 本发明所述的制备方法，使用了具有较大空间位阻效应的取代酞菁，这类酞菁在普通的有机溶剂中有很好的抗聚集能力，但缺点是不溶于水，通过采用两种硅烷共同作用，形成酞菁-二氧化硅纳米颗粒后，得到的体系不但溶于水，而且酞菁在其中为非聚集态，有良好的产生单态氧和发射荧光的能力。这非常有利于这类酞菁在PDT和PDD中的应用。

附图说明

[0016] 图1 是本发明提供的方法制备出的AlClPc(OR)4-SiO2纳米颗粒的透射电镜图片。

[0017] 图2 是本发明提供的方法制备出的AlClPc(OR)4-SiO2纳米颗粒在水中的电子吸收光谱图。

[0018] 图3 是本发明提供的方法制备出的AlClPc(OR)4-SiO2纳米颗粒以及未包埋二氧化硅的AlClPc(OR)4在水或DMF中的荧光光谱图：激发波长645 nm，(a) AlClPc(OR)4/DMF；(b) AlClPc(OR)4-SiO2 水 分 散 液；(c)AlClPc(OR)4/DMF溶 液 分 散 在 水 中 (C -5AlClPc(OR)4=4.54×10 mol/L；VDMF/VH2O=1/99）。

[0019] 图4是本发明提供的方法制备出的AlClPc(OR)4-SiO2纳米颗粒对海萤荧光素类似物（Cypridina Luciferin methoxy-analogue，简称MCLA，结构如图5所示）的光诱导化学发光的增强效果对比图。其中使用的是708nm光照。

[0020] 图5是MCLA的结构图。MCLA的中文化学名：2-甲基-6-(4-甲氧苯基)-3,7-二氢咪唑并[1,2-A]吡嗪-3-酮盐酸盐。

[0021] 图6 是四-α-（2,2,4-三甲基-3-戊氧基）酞菁铝的结构示意图。

具体实施方式

[0022] 本发明的水溶性非聚集酞菁-二氧化硅纳米颗粒的制备方法，包括下列步骤：

[0023] (1) 制备水、四丁基溴化铵（CTAB）、正丁醇的微乳液；

[0024] (2) 在上述微乳液中，加入四-α-(2,2,4-三甲基-3-戊氧基)酞菁金属配合物（MPc(OR) 4）的N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液、氨水、乙烯基三乙氧基硅烷（TEVS）、3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES），反应得到澄清的绿色溶液；

[0025] (3) 用透析袋透析上述澄清的绿色溶液除去盐，得到酞菁-二氧化硅(MPc(OR)4-SiO2)纳米颗粒的水溶液。

[0026] 所述透析袋为14 kd-44 mm的规格；

[0027] 所述步骤(1)中的一段时间大约为5-30 min；

[0028] 所述步骤(2)中反应时间约为15-40 h；TEVS与APTES用量的体积比约为10：3至25：3；

[0029] 所述步骤(3)中一段时间约为48-80 h。

[0030] 所述的非聚集烷氧基取代酞菁是四-α-(2,2,4-三甲基-3-戊氧基)酞菁金属配合物（MPc(OR) 4），中心金属是铝。

[0031] 实施例1

[0032] 室温不断搅拌条件下，在10 ml二次蒸馏水中加入0.18克CTAB、400μl正丁醇，-3混合20 min后，得到稳定均匀的微乳液。继续搅拌，加入依次200μl 4×10 mol/L的AlClPc(OR) 4/DMF，500μl氨水、250μl TEVS、30μl APTES，继续反应20 h，得到澄清的绿色溶液。用透析袋透析得到的溶液72 h后，得到AlClPc(OR) 4-SiO2纳米颗粒水溶液。

[0033] 实施例2

[0034] 室温不断搅拌条件下，在10 ml二次蒸馏水中加入0.18克CTAB、400μl正丁-3醇，混合5min后，得到稳定均匀的微乳液。继续搅拌，加入依次200μl 4×10 mol/L的AlClPc(OR) 4/DMF，500 ul氨水、250μl TEVS、30μl APTES，继续反应30 h，得到澄清的绿色溶液。用透析袋透析得到的溶液48 h后，得到AlClPc(OR) 4-SiO2纳米颗粒水溶液。

[0035] 实施例3

[0036] 室温不断搅拌条件下，在10 ml二次蒸馏水中加入0.18克CTAB、400μl正丁醇，-3混合30 min后，得到稳定均匀的微乳液。继续搅拌，加入依次200μl 4×10 mol/L的AlClPc(OR) 4/DMF，500μl氨水、100μl TEVS、30μl APTES，继续反应40 h，得到澄清的绿色溶液。用透析袋透析得到的溶液56 h后，得到AlClPc(OR) 4-SiO2纳米颗粒水溶液。

[0037] 实施例4

[0038] 本发明提供的方法制备出的AlClPc(OR)4-SiO2纳米颗粒在水中的电子吸收光谱-5图如图2，AlClPc(OR)4-SiO2纳米颗粒溶液的浓度是4.54×10 mol/L，图中近红外区708nm处的单体吸收峰说明其处于非聚集状态。

[0039] 实施例5

[0040] 本发明提供的方法制备出的AlClPc(OR)4-SiO2纳米颗粒以及未包埋二氧化硅的AlClPc(OR)4在水或DMF中的荧光光谱图如图3。

[0041] AlClPc(OR)4在水中不溶解，所以无荧光（曲线C）； 而AlClPc(OR)4-SiO2纳米颗粒在水中荧光较强（曲线B），接近于相同浓度的AlClPc(OR)4在DMF中的荧光强度（曲线A）。该图说明本发明提供的方法所制备的AlClPc(OR)4-SiO2纳米颗粒具有水溶性，且其中的酞菁与在有机溶剂（如DMF）中有相似的存在形式，为非聚集态，因此荧光发射能力较强。

[0042] 实施例6

[0043] 本发明提供的方法制备出的AlClPc(OR)4-SiO2纳米颗粒对海萤荧光素类似物MCLA的光诱导化学发光的增强效果对比图如图4。

[0044] 单态氧能诱导MCLA的化学发光，图4中，当有AlClPc(OR)4-SiO2纳米颗粒共存的时候，MCLA的化学发光的强度和发光速率都显著提高，说明本发明制备出的AlClPc(OR)4- SiO2纳米颗粒具有较强的产生单态氧的能力。

[0045] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。