[发明专利]一种温度响应性缓释氧气的纳米复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种温度响应性缓释氧气的纳米复合材料及其制备方法和应用，该纳米复合材料以空心介孔氧化硅纳米粒子为载体，在空心介孔氧化硅纳米粒子的内部负载高铁酸钾，空心介孔氧化硅纳米粒子还负载有用于堵塞所述高铁酸钾的水不溶性的温度敏感化合物。在体外环境下，由于温度较低，未达到温度敏感化合物的熔点，纳米复合材料孔内的高铁酸钾无法和水接触；进入体内后，在体温、肿瘤局部热敷或肿瘤病灶超声波辐照下，肿瘤局部温度升高，温度敏感化合物达到熔点后融化，高铁酸钾与体液中的水接触后在肿瘤局部产生氧气。利用该纳米复合材料制备的制剂具有改善肿瘤缺氧微环境的应用前景。

技术领域

本发明涉及纳米生物材料技术领域，具体涉及一种温度响应性缓释氧气的纳米复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

缺氧微环境是实体肿瘤的重要特征。在缺氧条件下，肿瘤细胞会分泌多种血管生长因子以促进异常血管的形成。同时为了寻找更佳适宜的土壤，肿瘤细胞的侵袭与转移能力也会得到进一步的提高。此外，缺氧微环境使肿瘤的恶性程度进一步提高，导致肿瘤细胞对化疗药物或放射治疗不敏感。缺氧微环境是肿瘤不良预后的重要因素。通过改善肿瘤缺氧微环境有望成为提高实体肿瘤疗效的新方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种温度响应性缓释氧气的纳米复合材料及其制备方法，该纳米复合材料具有温度响应性，在体内环境温度或给予肿瘤局部热敷、低能超声波辐照下可释放氧气，可用于改善肿瘤缺氧微环境。

为了达到上述目的，本发明提供了一种温度响应性缓释氧气的纳米复合材料，该纳米复合材料以空心介孔氧化硅纳米粒子为载体，在空心介孔氧化硅纳米粒子的内部负载高铁酸钾，空心介孔氧化硅纳米粒子还负载有用于堵塞所述高铁酸钾的水不溶性的温度敏感化合物。空心介孔氧化硅纳米粒子具有生物相容性，内部为空腔，并具有介孔通道，适合用于药物的控制释放。温度敏感化合物(Temperature Sensitive Compounds，TSC)熔点为在28-45℃之间，在体外环境(4-35℃)中为固体，起到堵塞介孔孔道的作用，当该纳米复合材料进入体内(≥37℃)后，可以利用热敷或超声波辐照，使人体温度达到37-45℃，TSC可以在体内融化为液体，并从孔道中扩散出来，TSC的释放使得介孔氧化硅材料内部的高铁酸钾(K₂FeO₄)与肿瘤局部的水分接触，高铁酸钾与水分接触后立即相互作用，产生出氧气，氧气的释放有利于增加纳米材料周围的氧分压，从而有助于改善肿瘤局部的缺氧微环境。高铁酸钾是极好的氧化剂，与水接触后反应产生氧气的具体的反应过程为：

4K₂FeO₄+4H₂O═2Fe₂O₃+8KOH+3O₂↑。

较佳地，以所述的空心介孔氧化硅纳米粒子的质量为100％计，所述的空心介孔氧化硅纳米粒子中高铁酸钾的负载量为1-20％。

较佳地，所述的水不溶性的温度敏感化合物选择1-十三醇、月桂酸、十八烷中的任意一种或多种的组合物。

上述温度响应性缓释氧气的纳米复合材料的制备方法，包含以下步骤：(1)制备空心介孔氧化硅纳米粒子；(2)空心介孔氧化硅纳米粒子加入到高铁酸钾水溶液中，加入的空心介孔氧化硅纳米粒子与高铁酸钾水溶液中高铁酸钾的质量比为(20～100):1；混合1～6h，静置、离心，得到的沉淀经水洗后真空干燥，获得负载高铁酸钾的空心介孔氧化硅纳米材料；(3)将所述的温度敏感化合物溶解于有机溶剂中，将负载高铁酸钾的空心介孔氧化硅纳米材料分散于上述溶解有温度敏感化合物的溶剂中；负载高铁酸钾的空心介孔氧化硅纳米材料与所述的温度敏感化合物质量比为1:5；混合6～12h，离心后用有机溶剂冲洗固体物质并真空干燥，获得负载高铁酸钾和温度敏感化合物的温度响应性缓释氧气的纳米复合材料。

较佳地，上述步骤(2)中所述的空心介孔氧化硅纳米粒子与所述的高铁酸钾水溶液中高铁酸钾的质量比为50:1。