[发明专利]一种光热驱动药物释放水凝胶微球的制备方法及应用

说明书

本发明提供一种光热驱动药物释放水凝胶微球的制备方法及应用，该方法基于光子晶体微球，通过微流控芯片制备、水凝胶填充等手段，制备得到具有内部载药的光子晶体水凝胶杂化微球；本发明制备的光热驱动药物释放水凝胶微球可响应近红外光的照射，可控的释放所承载的活性抗体和细胞生长因子，能够在体外促进T细胞的活化，实现T细胞的体外扩增。本发明设计合理，操作简单，制备成本低，可广泛应用在T细胞体外激活和扩增中，实用性强，适宜推广。

技术领域

本发明属于生物材料技术领域，具体涉及一种光热驱动药物释放水凝胶微球的制备方法及应用。

背景技术

肿瘤免疫治疗是一种新兴的肿瘤治疗方案，是通过激活肿瘤患者自身免疫系统增强自身抗肿瘤能力的一种强有力的肿瘤杀伤治疗手段，具有副作用小、适应症广等优势。然而，肿瘤内部的免疫抑制微环境总是削弱T细胞对肿瘤的杀伤过程。在临床上，这一问题主要是通过向病人体内输注经体外激活的免疫效应细胞来解决，这一治疗方法又称为过继性细胞疗法（ACT）。临床治疗需要的免疫效应细胞数量极大，需要非常有效的体外扩增体系来制备大量的免疫细胞。

T细胞的完全活化依赖树突状细胞提供的三种信号，即抗原特异性信号、协同刺激信号、细胞因子信号。T细胞体外扩增主要是通过模拟体内树突状细胞提呈抗原活化T细胞的过程，通过抗体刺激活化T细胞，使得T细胞在体内增殖。然而，目前体外扩增免疫效应细胞的系统常为纳米支架材料，容易对免疫效应细胞产生毒性，其扩增效率也有待提高。其次，目前的T细胞扩增体系也缺乏环境响应性调控，不够智能。因此，具有良好生物相容性且具有环境响应性的免疫细胞扩增支架仍有待研发。通过构建免疫细胞扩增支架，实现体外大规模扩增T细胞，并作为肿瘤免疫治疗的载药平台在肿瘤免疫治疗中具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种光热驱动药物释放水凝胶微球的制备方法及应用，基于水凝胶载药微球，通过药物装载和近红外光驱动，使其仿生树突状细胞并响应环境信号，能够负载药物并实现药物的可控释放，具有应用于T细胞体外激活和扩增的能力。

本发明采用以下技术方案：

一种光热驱动药物释放水凝胶微球的制备方法，包括以下步骤：

S1、二氧化硅光子晶体微球的制备：

将二氧化硅颗粒与水混合，使二氧化硅均匀分散在水中，采用微流控芯片，以上述二氧化硅分散液为内相，以硅油为外相，制备二氧化硅液滴，并通过蠕动泵控制内外相流速以控制二氧化硅液滴的大小；将液滴模版加热烘干使二氧化硅液滴中的水分完全蒸发，洗去硅油，随后高温煅烧，得到二氧化硅光子晶体微球；

S2、二氧化硅光子晶体微球内的药物装载

将S1中制备的二氧化硅光子晶体微球浸泡在含有光热响应性材料和药物的水凝胶溶液中，使水凝胶溶液充分渗入二氧化硅光子晶体微球内，随后固化，锁定光热响应性材料和药物，得到目标产物。

进一步的，S2中，所述光热响应性材料为黑磷量子点、MXene中的一种或两种混合物。

进一步的，S2中，所述药物为细胞因子和活性抗体；所述细胞因子选自IL-2，IL-15和IL-21的一种或多种，细胞因子的浓度为100~1000 ng/ml；所述活性抗体选自anti-CD3和anti-CD28中的一种或多种，抗体的浓度为10-100 ng/ml。

进一步的，S2中，所述水凝胶溶液为琼脂糖凝胶、明胶中的一种或两种混合物，并且在所述的水凝胶溶液中混合有光引发剂。

进一步的，S2中，所述水凝胶溶液选用琼脂糖凝胶时，琼脂糖的浓度为0.5~5% v/v。

本发明还提供一种光热驱动药物释放水凝胶微球，根据以上所述的制备方法制备而成。

本发明还提供以上所述的光热驱动药物释放水凝胶微球在T细胞体外激活和扩增中的应用。