[发明专利]一种基于黑磷的水凝胶近红外光可控释药系统及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医用纳米材料技术领域，特别是涉及一种基于黑磷的水凝胶近红外光可控释药系统及其制备方法。

背景技术

癌症严重危害着人类的生命健康，而目前针对癌症的临床治疗，无论是化学治疗、手术治疗或放射治疗都对身体有极大副作用，且在发生恶性转移以后，无论采用上述何种方式都难以彻底治愈。虽然已有大量的人力、物力、财力已经投入到癌症的研究，但进展十分有限、癌症的有效治疗仍然是人类面对的极大考验。

有研究表明，将生物大分子与纳米技术应用到癌症诊断治疗领域，具有广阔的前景及临床价值。其中，具有光控释放的水凝胶药物载体是一种新型的癌症治疗方式，利用激光照射可控释放药物、对病灶部分进行局域给药，其照射用的激发光一般采用近红外光，是一种非侵入性的癌症治疗方式，能够有效穿透人体正常组织到达癌症部位，极大程度地减少对正常组织的损害。然而目前用于光控释放的光敏纳米粒子(如金纳米颗粒)的光热转化效率较低、不可降解，给临床应用带来困难。

近期研究发现，黑磷二维材料由于具有低毒性、高生物相容性、高消光系数和高光热转换效率，在生物医用领域，尤其是癌症治疗方面具有极大的应用潜力，因此，有必要开发一种基于黑磷的水凝胶光控释药系统，解决现有水凝胶药物载体临床应用困难的问题。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种基于黑磷的水凝胶近红外光可控释药系统，其具有近红外光响应，可通过近红外光照射在体内实现胶凝状态到溶胶状态的转变，从而实现局部光控释药，有效杀死病灶部位肿瘤细胞，并且同时具备可控降解特性。

具体地，第一方面，本发明提供了一种基于黑磷的水凝胶近红外光可控释药系统，包括琼脂糖水凝胶载体、以及负载在所述琼脂糖水凝胶载体中的黑磷纳米薄片和抗癌药物。

本发明提供的近红外光可控释药系统，以琼脂糖水凝胶作为药物控释载体，以黑磷作为光敏剂，由于黑磷具有非常高的光热转化效率，因此在近红外光的作用下，黑磷将产生大量热使得胶凝状态的琼脂糖水凝胶溶解呈溶胶状态，从而实现抗癌药物的可控释放，同时黑磷自身在高强度的近红外光作用下发生降解，因此本发明释药系统可同时实现药物载体和光敏剂的可控降解，从而有望显著提高癌症治疗的临床疗效。

本发明中，所述琼脂糖水凝胶载体的溶胶温度为40℃-50℃，所述释药系统在40℃以下为胶凝状态，而在40℃-50℃转变为溶胶状态。具体地，溶胶温度可以是40℃、42℃、45℃、48℃、50℃。选择溶胶温度较低的琼脂糖，一方面可以使得释药系统在没有近红外光作用的时候为胶凝状态，将抗癌药物和黑磷束缚住，有利于实现对病灶部位进行局部给药，同时提高抗癌药物的利用率，避免抗癌药物对正常组织细胞的伤害；另一方面可使得释药系统在有近红外光作用时，能够借助黑磷纳米薄片的光热转换效应产生的热量溶解，实现体内光控释药。

本发明中，所述释药系统中，所述黑磷纳米薄片的含量为0.01-1mg/mL，所述抗癌药物的质量含量为0.01-1mg/mL。进一步地，黑磷纳米薄片的含量为0.2-0.5mg/mL，所述抗癌药物的质量含量为0.2-0.5mg/mL。所述适合的黑磷纳米薄片含量有利于提高近红外光可控释药系统的稳定性和可控释药能力。抗癌药物的质量含量可根据具体抗癌药物种类和用药量需求进行合理设定。

本发明中，所述琼脂糖水凝胶载体由琼脂糖与水构成，具有交织的网络结构，所述琼脂糖水凝胶载体中琼脂糖的质量含量为0.5％-2％，进一步地，琼脂糖的质量含量为0.8％-1.5％或1.0％-1.2％。琼脂糖的质量含量直接影响着凝胶的网孔尺寸和机械强度。

本发明中，所述黑磷纳米薄片的长宽尺寸为50nm-200nm；所述黑磷纳米薄片的厚度为1nm-5nm。可选地，黑磷纳米薄片的尺寸为50nm-150nm、100nm-150nm、120nm-180nm、160nm-200nm。可选地，厚度为1-3nm或2-4nm。适合的黑磷纳米薄片长宽尺寸和厚度有利于其在琼脂糖水凝胶中的均匀分散及对近红外辐射的吸收。

由于黑磷纳米薄片表面具有强负电性，因此所述抗癌药物部分吸附在所述黑磷纳米薄片表面，部分独立分散于所述琼脂糖水凝胶载体形成的网络结构中。