【成果推介】一种纳米金刚石负载吲哚菁绿的方法及光热剂应用

【应用行业】化学化工

【技术领域】纳米金刚石加工技术

【知识产权】发明专利

【成果完成单位】华中师范大学

【成果完成人姓名】曹郁

【完成人团队简介】团队通过分子设计合成具有生物活性或适用于不同领域的功能高分子，再通过材料设计、分子构建加工/自组装成材料，使其成为具有生物活性、生物相溶性、靶向功能、缓控释功能或其它功能的新型材料或环境材料。目前研究包括：功能高聚物、药物传递系统及生物医用材料、高性能纤维、纳米自组装。

【成果完成时间】2022-06-30

【专利号】CN2022107621182

【授权日期】2024-02-09

【技术成熟度】研发阶段

【应用背景】吲哚菁绿(ICG)是通过美国食品药品监督管理局(FDA)认证的一种光热剂，吲哚菁绿(ICG)是一种少有的能同时用于光热治疗和光动力治疗的光热剂，吲哚菁绿在吸收NIR后，不仅可以促进局部升温进行光热治疗，还能释放活性氧以进行有效的光动力治疗；但吲哚菁绿也具有一定局限性,如浓度依赖性、稳定性差、易与蛋白质非特异性结合、缺乏靶向性等，其应用受到限制。为了克服此类问题,通常将吲哚菁绿搭载在载体上,以提高其稳定性,延长血液循环半衰期,提高肿瘤蓄积率,进一步增加光热疗法的疗效。纳米金刚石作为一种生物相容性良好的碳材料，具有可调谐的表面化学，并可与生物分子产生强烈的吸附或共轭作用，将生物分子负载于表面。因此可以改变纳米金刚石表面基团使其富含正电荷，通过静电相互作用将吲哚菁绿负载在纳米金刚石上，减少吲哚菁绿的生物毒性并增强其光热稳定性。

现今国内外研究情况来看，纳米金刚石与吲哚菁绿复合粒子的合成主要为将纳米金刚石提纯后，再用富含正电荷的聚合物对纳米金刚石进行涂覆，最后再吸附吲哚菁绿，从而搭建光热治疗的纳米平台。使用聚多巴胺涂覆纳米金刚石后再搭载吲哚菁绿后制备了复合纳米粒子用于胶质母细胞瘤癌症的光热治疗(Maziukiewicz D,B F,CoyE,et alNDs@PDA@ICG conjugates for photothermal therapy of glioblastomamultiforme[J]Biomimetics,2019,4(1):3)。发现该复合纳米粒子具有40％以上的高光热转换效率，光热治疗结果良好且能更快根除胶质母细胞瘤细胞。Harvey等人(Harvey S,Raabe M,Ermakova A,et alTransferrin-Coated Nanodiamond–Drug Conjugates forMilliwatt Photothermal Applications[J]Advanced Therapeutics,2019,2(11):1900067)采用l-3,4-二羟基苯丙氨酸在荧光纳米金刚石上聚合后再与转铁蛋白结合，最后搭载吲哚菁绿得到一种复合光热材料，提高了其胶体稳定性和细胞摄取率，并且在非常低的能量摄入下(≈90mW/cm2)便能表现出强烈的光热效应。以上对于纳米金刚石光热效应的应用研究还局限于细胞阶段，没有植入小鼠体内进行肿瘤细胞消融实验。Cui等人(Cui XY,Liang Z Y,Lu J Q,et alA multifunctional nanodiamond-based nanoplatform forthe enhanced mild-temperature photothermal/chemo combination therapy oftriple negative breast cancer via an autophagy regulation strategy[J]Nanoscale,2021,13(31):13375-89)近期报道了纳米金刚石与吲哚菁绿的复合物更多的生物用途，他们先用硫酸鱼精蛋白修饰纳米金刚石。同时将吲哚菁绿和小分子抑制剂与纳米金刚石结合，然后将带负电荷的透明质酸组装到外表面，最后将阿霉素通过静电相互作用搭载构成复合纳米粒子。发现该复合纳米粒子不仅具有强烈的光热效应，能被细胞摄取，还能进行体内的荧光和光声成像；并具有良好的靶向性，实现了小鼠的体内肿瘤治疗；但对于吲哚菁绿在光动力治疗方面的应用没有进行深入探究。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有技术不能有效改善吲哚菁绿光热稳定性差以及纳米金刚石本身的光热效应微弱的问题。

(2)现有技术获得的复合纳米颗粒光热升温效果易改变，并且在细胞中的细胞摄取率低。

【成果简介】本成果属于纳米金刚石加工技术领域，发明了一种纳米金刚石负载吲哚菁绿的方法及光热剂应用，所述纳米金刚石负载吲哚菁绿的方法包括以下步骤：通过化学法用乙二胺、丙二胺和氨水直接对氧化纳米金刚石进行胺化改性；并将三种胺化改性后的纳米金刚石分别通过静电相互作用搭载吲哚菁绿，制备复合纳米粒子并测试所述复合纳米粒子的负载率和分散性。本成果针对吲哚菁绿光热稳定性差以及纳米金刚石本身的光热效应微弱的问题，先对氧化爆轰纳米金刚石使用乙二胺、丙二胺和氨水三种胺化试剂进行胺化，并通过静电相互作用让胺化纳米金刚石直接负载吲哚菁绿，三次循环后其光热升温效果基本保持不变，并且在HepG2细胞中的细胞摄取率最高。

【成果图片】

【联系方式】段治国、安红高、刘树楠、吴涛，02767868068，02767868067，02767862769