[发明专利]一种自组装石墨烯量子点纳米粒子及其制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种自组装石墨烯量子点纳米粒子及其制备方法及其应用。通过聚乙二醇将客体自组装金刚烷连接于石墨烯量子点上，在水溶液中与主体自组装模块多臂聚乙二醇环糊精发生主客体作用，自组装形成纳米粒。此纳米粒可作为多种药物小分子的载体，实现光学成像、质子磁共振成像等多种模态成像，也可用于癌症治疗研究。此纳米粒可明显延长小分子药物体循环时间，降低活体毒性；可长时间富集在肿瘤部位和肺部，为活体肺部肿瘤的多模态成像和治疗研究提供可能。本纳米系统为一系列合成简单、性质优良的多模态活体造影剂，将有望应用于生物医药领域。

技术领域

本发明属于磁共振成像技术领域，具体涉及一种自组装石墨烯量子点纳米粒子及其制备方法及其应用。

背景技术

基于药物的肿瘤诊断和治疗通过多种机制起到诊疗的效果，具有诊疗系统性和患者顺应性高等优点，是目前临床最重要的肿瘤诊疗手段方法之一。但是传统的小分子药物也表现出了诸多弊端：(1)在体内容易在较短时间内被降解清除，降低药物效果；(2)在体内的非特异性分布会引起全身毒性；(3)重复多次给药引发耐药性。这些问题严重阻碍了小分子药物诊疗的进一步发展。近年来兴起的纳米药物载体可以有效改善上述缺点。纳米药物载体可以经过血液循环进入毛细血管，还可透过内皮细胞间隙被细胞以胞饮方式吸收，实现靶向用药从而提高了药物的生物利用度；纳米载体粒径较小而比表面积较高，可以装载疏水性药物，减少常规用药中助溶剂的副作用；纳米载体表面可修饰主动靶向基团实现靶向给药，从而减少了用药剂量降低副作用，甚至普通纳米粒都可以通过被动靶向ERP效应在肿瘤部位高效富集；纳米载体可大大延长药物的半衰期，提高有效血药浓度时间，降低用药频率减小副作用；纳米载体可响应肿瘤微环境定点释放药物从而减小全身毒性。

石墨烯量子点(Graphene QuantumDots,GQDs)是一种具有完美化学物理和生物性质的二维碳基纳米材料，已在纳米药物等领域有广泛应用。其独特的大共轭电子结构使其具有强烈且可变的荧光，使其应用于荧光成像和生物探针领域。并且这种结构可以与芳香性药物产生共轭效应从而将药物负载在其上面；所以石墨烯量子点在药物传递方面也有大量应用。石墨烯量子点也可以吸收激光照射产生光热和光动力效果，这使得它在肿瘤的光热和光动力治疗方面也有应用。但石墨烯量子点一般粒径小于10nm，使得其在活体内代谢较快，药物负载量较小，难以发挥纳米材料应有的优势。

石墨烯量子点的大共轭电子结构可以负载大部分共轭芳香性药物，广泛应用于生物成像，生物传感和活体治疗方面。例如常见的光敏剂四羧苯基卟啉能够接受长红外波长激光的照射产生荧光和光动力效应，是一类很好的光致发光试剂和光动力治疗药物；其具有的共轭结构也能和石墨烯量子点共轭而被负载在石墨烯量子点表面(ACSAppl.Mater.Interfaces,2017,9,159-166)。将锰和四羧苯基卟啉鳌合形成的锰四羧苯基卟啉则是一种很好的具有共轭效应的T₁弛豫磁共振造影剂(Chem.Res.Chin.Univ.,2014,30(4),549-555)。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自组装石墨烯量子点纳米粒子的制备方法及其在药物运载中的应用；本发明提供的自组装石墨烯量子点纳米粒结合了荧光成像活体T₁磁共振成像实现了对肺癌肿瘤的精准诊断；并且使用主客体自组装技术将二维石墨烯量子点制备成纳米粒，延长了体循环时间，提高了载药量，且延长了在肿瘤部位的富集时间。该显影剂有超高灵敏度和良好生物相容性；该纳米粒制备方法简单，原料便宜易得；且能负载具有共轭结构的药物；适合用于体内多模态成像和肿瘤治疗。

本发明制备了一种高生物相容性的纳米药物载体，并通过π-π作用将带有共轭体系的亲疏水性小分子药物载入其中；在有效延长体循环时间的同时降低了其它副作用；并可用于磁共振成像、计算机断层成像和荧光成像等多模态成像模式，还可用于光动力治疗和光热治疗等多种新型治疗方式。

本发明将石墨烯量子点通过主客体自组装形成粒径大于100nm的纳米粒，明显延长体循环时间，提高载药量，且能将荧光成像、磁共振成像、光热效应、光动力效应有机结合在一起。