[发明专利]一种巯基聚乙二醇修饰的光磁复合纳米材料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于上转换纳米材料的复合材料以及所述复合材料在制备磁共振造影试剂或成像指导下和磁靶向下的光热治疗药物的应用。

背景技术

癌症是21世纪威胁人类健康的几种重大恶性疾病之一。虽然从上世纪50年代起，数十年中大量的人力、物力、财力被投入到癌症的预防和治疗中，但在这方面人类所取得的进展依然十分有限。

纳米材料由于其独特的尺寸以及物理化学性质，在癌症的成像和治疗上有着很大的应用潜力。一方面，许多无机纳米材料具有的光学、磁学、声学等物理性质，可以被用于生物医学成像。光学纳米材料如经典的量子点和新近发展起来的上转换发光纳米颗粒被广泛地应用于生物体系的检测、追踪和成像；而磁性纳米材料在核磁共振成像（MRI）中更是从学术研究到临床上都得到了广泛的应用；另一方面，纳米材料被广泛地用作药物载体，以实现药物在肿瘤区域的被动靶向（利用肿瘤血管结构对纳米材料的富集能力）和主动靶向（利用靶分子如抗体与癌细胞的特异性结合），提高药物在肿瘤病灶部位的局部浓度并降低在其它器官中的分布，从而增强化疗的药效并减少毒性。与此同时，纳米材料的一些特殊的物理性质，如光吸收、电磁波吸收的能力以及超顺磁性也能用作一些新型癌症疗法的平台，一些作用机制更新的疗法，如光热疗法、光动力学疗法、电磁波疗法、磁热疗法等，近年来也在动物实验或临床研究中显示出很好的应用前景。

稀土是我国储量丰富的特色资源，而基于稀土纳米晶的上转换纳米材料（Upconversion nanoparticles, UCNP）的出现，给包括生命科学在内的诸多领域带来了许多新的机遇。与传统的下转换荧光不同，在上转换发光过程中，多个长波长低能量的光子可以将电子激发到一个高能态，发射出单个高能量短波长的光子. UCNP在生物光学成像中有着独特的优势：（1）近红外光激发，在生物体系中有着远优于可见光的组织穿透能力。（2）没有自发荧光的干扰（3）光稳定性好，抗光漂白能力强，有利于长时间的光学成像和追踪。稀土纳米晶的合成是我国的一个科研优势领域，国内许多课题组在稀土纳米颗粒的可控合成方面做出了大量国际领先的工作，发展了一系列基于水热、溶剂热、以及高温热分解法的稀土纳米颗粒合成的方法，该类材料的合成工艺已相对较成熟。而在稀土上转换纳米颗粒的生物医学应用方面，近年来国内外的发展也十分迅猛。国际上，美国Prasad课题组第一次在动物水平上实现了基于上转换纳米颗粒的活体光学成像，新加坡Zhang Yong课题组在基于上转换纳米材料的生物成像和光动力治疗等方面也做出了一系列具有影响力的成果。而在国内，复旦大学李富有课题组在稀土上转换纳米颗粒的生物成像研究方面做出了大量先驱性工作，首次在动物体内实现了上转换纳米颗粒的肿瘤靶向和多模态成像，国内其他许多课题组在稀土纳米材料的生物应用方面也具有相当好的工作基础。

目前有关UCNP在生物成像方面应用的实例很多，但是用于成像指导下癌症的早期诊断与治疗还没有人提出。目前报道比较多的是将一些靶向分子结合到药物的表面达到治疗的效果，但是会带来具大的杀伤作用。因此为了更好的使UCNP在生物医学尤其在癌症的诊断与治疗方面发挥更好的作用，十分有必要发明一种磁靶向下多模式成像光热治疗。

另外，现有技术中，癌症的主要治疗手段包括手术、化疗和放疗，它们都具有各自的局限性：手术往往难以将体内所有的癌细胞完全清除，尤其在癌细胞发生转移的情况下愈发困难；化疗和放疗都是对癌细胞和正常细胞无区别或区别不大地毒杀，具有很大的毒副作用并可能诱导癌细胞的抗药性。

因此，如何有效地改进现有的治疗方法（如磁靶向用于化疗和放疗），开发新型作用机制的疗法（如光热疗法等）成为现阶段癌症治疗领域的重要课题，因此，需要研发一种能在成像指导下和磁靶向下的光热治疗药物，从而可以更准确，更具有针对性地对病灶部位进行治疗，从而达到更好的治疗效果。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种基于上转换纳米材料的复合材料，即巯基聚乙二醇修饰的光磁复合纳米材料，以及所述巯基聚乙二醇修饰的光磁复合纳米材料在制备磁共振造影试剂或成像指导下和磁靶向下的光热治疗药物的应用。