[发明专利]一种基于微流控芯片的载药超小四氧化三铁纳米团簇及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种基于微流控芯片的载药超小四氧化三铁纳米团簇及其制备方法和应用。该方法包括：超小四氧化三铁纳米颗粒制备，超小四氧化三铁纳米团簇制备，4T1细胞膜囊泡悬液制备，微流控芯片制备，细胞膜包覆的载药超小四氧化三铁纳米团簇制备。该方法以微流控芯片为反应器制备的细胞膜包覆的载药超小四氧化三铁纳米团簇，生物安全性好，特异性靶向肿瘤区域，选择性递送药物，实现T₂/T₁双模态转换的磁共振成像，同时实现肿瘤的光热治疗/化学动力治疗/化疗三模态联合治疗，在癌症诊疗方面具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米医学诊疗材料及其制备和应用领域，特别涉及一种基于微流控芯片的载药超小四氧化三铁纳米团簇及其制备方法和应用。

背景技术

世界卫生组织公布的最新数据显示，癌症仍是全人类面临的主要致命疾病，其发病率和死亡率都呈上升趋势。但是，癌症的早期诊断和治疗，可以极大地提高治愈率。手术切除，放疗和化疗作为目前癌症的主要治疗手段，都存在一定的问题。如手术切除不完全，患者要面临复发的风险，并且需要术后长期的临床观察；放疗和化疗由于缺乏靶向性，治疗过程伴随着极大的副作用。得益于纳米技术的快速发展，各种类型的纳米材料已经开发用于肿瘤诊疗一体化的研究。集多种成像和治疗手段于一体的多功能纳米材料，有望用于癌症精确的检测和治疗，为实现肿瘤的早期诊疗带来了契机。

超小四氧化三铁(Fe₃O₄)纳米颗粒作为一种FDA批准的纳米材料，具有良好的生物相容性和T₁磁共振成像(MRI)特性。有趣的是，当超小四氧化三铁纳米颗粒发生团聚，进一步形成较大尺寸的纳米团簇时，又转变为具备T₂磁共振成像性能的造影剂，因此由超小四氧化三铁纳米团簇到超小四氧化三铁纳米颗粒的变换，就能够实现动态的T₂/T₁双模态MRI(Liang Jia,et al.Nano Today,2021,36,101022)。由于肿瘤微环境的谷胱甘肽(GSH)含量偏高，可以利用GSH响应的二硫键将超小四氧化三铁纳米颗粒连接为团簇。二硫键在高浓度GSH肿瘤微环境中发生断裂，团簇重新分散为单一超小四氧化三铁纳米颗粒，从而既消耗了肿瘤细胞内的GSH，使其对活性氧(ROS)敏感，又实现肿瘤部位的特异性T₂/T₁双模态磁共振成像和药物递送。同时，在微酸的肿瘤微环境中，超小四氧化三铁纳米颗粒能够释放出铁离子，与肿瘤微环境中H₂O₂作用，通过芬顿反应(Fenton)产生活性氧(ROS)，实现化学动力学治疗(CDT)(Keyi Luo,et al.ACS Appl.Mater.Interfaces,2020,12,22650-22660)。

纳米颗粒在肿瘤组织的增强渗透和滞留效应(EPR)可以实现纳米材料在肿瘤位置的富集。但是，当前用于体内的纳米递送系统依然面临着免疫清除、蛋白粘附和缺乏靶向性等问题。研究表明，癌细胞膜表面存在免疫逃避蛋白和同源靶向蛋白，可促进免疫逃逸(Mingjun Xuan,et al.Natl.Sci.Rev.,2019,6,551-561)。为了进一步提高药物的靶向性和递送效率，降低对正常组织和细胞的毒性，将特定的癌细胞膜包覆在纳米载体表面，从而实现肿瘤部位的精准成像和同源靶向治疗，在癌症的个性化治疗领域具有广阔的前景。

近年来，用于癌症诊疗的纳米材料已经成为研究的热点，但是，纳米材料在临床上的转化受到了阻碍。主要原因之一，就是具有相同性质和足够数量的纳米材料的可重复合成仍然存在困难。微流体技术作为一种高度交叉的科学和技术，在材料制备方面，能够对反应程序进行精确控制，并生成具有确定尺寸和形态的纳米材料(Xin Zhao,et al.Small,2019,16,1901943)。由于微流控芯片中反应环境均一，因此微流体制备的纳米材料的生产效率和单分散性远高于传统方法。此外，通过设计定制微通道，引入特定的理化过程并结合功能剂，制备的纳米材料的结构和功能可灵活控制。因此，微流体技术为合成高质量的多功能纳米材料提供了一个极好的平台，有望促进纳米医学的发展和临床转化。