一种聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒及其应用
阅读：236发布：2020-05-11
专利汇可以提供一种聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒及其应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种聚乙二醇修饰的 磁性 纳米颗粒及其应用，本发明首先利用 溶剂 热方法制备得到磁性Fe3O4纳米颗粒；接着在磁性Fe3O4纳米颗粒表面通过多巴胺上的羟基和 铁 离子的螯合作用装饰上一层接枝共聚物多巴胺/聚 丙烯酸 /聚乙二醇(DA-PAA-PEG)，得到聚乙二醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒(Fe3O4-DA-PAA-PEG)；最后，通过光敏分子上的羧基和铁离子的螯合作用装载上光敏分子，得到聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒。本发明制备的聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒具有良好的 水 溶性和 生物 相容性 以及优异的体内磁靶向性，并在激光照射下产生单线态 氧 ，因而可以高效率地杀死癌细胞，可以应用于制备活体 荧光 和磁共振双模态成像显影剂以及制备用于 治疗 癌症的光热治疗剂。，下面是一种聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒及其应用专利的具体信息内容。
1.一种聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒，其特征在于，所述聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒是以磁性Fe3O4纳米颗粒为基底，在其表面修饰多巴胺/聚丙烯酸/聚乙二醇接枝共聚物，并装载光敏分子而构成；
其中，所述光敏分子为二氢卟吩e6/(2S-反式)8-羧基-20-(羧甲基)-13-乙基-2,3-氢3,7,12,17-四甲基-8-乙烯基-21H,23H-卟吩-2-丙酸；所述磁性Fe3O4纳米颗粒平均粒径为100nm。
2.根据权利要求1所述的聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒，其特征在于：所述多巴胺/聚丙烯酸/聚乙二醇接枝共聚物的平均分子量为6953。
3.权利要求1或者2 所述聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1) 以FeCl3·6H2O为前驱体，聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂，乙二醇为溶剂，一缩二乙二醇为还原剂，无水乙酸钠为基底，通过溶剂热的方法制备磁性Fe3O4纳米颗粒；
(2) 以多巴胺、聚丙烯酸、聚乙二醇为原料接枝反应得到多巴胺/聚丙烯酸/聚乙二醇接枝共聚物；
(3) 将步骤(1)得到的磁性Fe3O4纳米颗粒加入到多巴胺/聚丙烯酸/聚乙二醇接枝共聚物水溶液中，反应得到聚乙二醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒；
(4) 将聚乙二醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒加入到光敏分子溶液中，调节体系呈碱性，震荡反应得到所述的聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒。
4.根据权利要求3所述的聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于：步骤(1)中乙二醇和一缩二乙二醇的体积比为6∶14。
5.根据权利要求3所述的聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于：步骤(2)中接枝反应在氮气气氛中进行，溶剂为DMF，反应时间为48小时，反应温度为10～
25℃；多巴胺、聚丙烯酸、聚乙二醇的摩尔比为50∶1∶12.5。
6.根据权利要求3所述的聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于：步骤(3)中反应过程包括超声反应45分钟后，再搅拌反应24小时；反应温度为10～25℃；
磁性Fe3O4纳米颗粒与多巴胺/聚丙烯酸/聚乙二醇接枝共聚物的质量比为1∶1。
7.根据权利要求3所述的聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于：步骤(4)的光敏分子溶液中溶剂为二甲亚砜；聚乙二醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒与光敏分子的质量比为1∶5。
8.根据权利要求3所述的聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒的制备方法，其特征在于：步骤(4)中调节体系呈碱性的试剂为pH值为8的PBS缓冲溶液；震荡反应在室温、避光条件下进行；震荡时间为12小时。
9.权利要求1或者2 所述聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒在制备活体荧光和磁共振双模态成像显影剂中的应用。
10.权利要求1或者2 所述聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒在制备用于治疗癌症的光热治疗剂中的应用。
一种聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒及其应用
技术领域
背景技术
[0002] 癌症是21世纪威胁人类健康的几种重大恶性疾病之一。虽然从上世纪50年代起，数十年中大量的人力、物力、财力被投入到癌症的预防和治疗中，但在这方面人类所取得的进展依然十分有限。目前癌症的主要治疗方法包括外科治疗、放射治疗和化学药物治疗。虽然这些肿瘤疗法早已普遍应用于临床，但是它们也具有各自的局限性。中晚期肿瘤经常会通过血液和淋巴转移，所以很难通过外科手术治愈。而且，手术在切除肿瘤的同时常会切除一部分正常组织，造成一定的后遗症和组织功能障碍；而在放射治疗和化学药物治疗过程中，高剂量照射或化学药物可以杀死癌细胞，同时也损伤正常组织细胞，从而引起一系列的后遗症和副作用。
[0003] 肿瘤光动力治疗是利用光动力反应进行癌症诊断和治疗的一种新技术。主要原理是，光敏分子在一定波长激光器的照射下由基态变为激发态。处于激发态的分子是一种亚稳定态，会很快衰变到基态。在衰变过程会释放出能量。这种能量可以激发周围的氧分子产生单线态氧。单线态氧有很高的活性，可以与癌细胞相互作用，抑制癌细胞的生长以达到治疗肿瘤的目的；与其他肿瘤治疗方法相比，光动力治疗有微创、副作用小等优点。但是，在肿瘤治疗过程中，亟待解决的问题是治疗介质的靶向性和生物相容性等问题；治疗介质特异性地识别和结合肿瘤细胞，可以显著提高治疗的成功率并且极大地减少副作用。
[0004] 另外，四氧化三铁纳米颗粒因为其优异的磁学性质而被广泛报道，在外加磁场的作用下，可以在生物体内的目标区域富集而实现靶向的效果；四氧化三铁纳米颗粒作为药物载体不仅很容易通过血脑屏障，而且具有磁控导向，可以很方便的富集于肿瘤处，一方面提高肿瘤处药物浓度，加强药物对肿瘤的作用，减少对其他正常组织的伤害；另一方面，可以在肿瘤附近的血管形成栓塞，减少肿瘤的营养供给。
发明内容
[0005] 本发明的发明目的是提供一种聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒及其制备方法，该聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒具有良好的水溶性和生物相容性以及优异的体内磁靶向性，可以应用于制备活体荧光和磁共振双模态成像显影剂以及制备用于治疗癌症的光热治疗剂。
[0006] 本发明的总体思路为首先利用溶剂热方法制备得到磁性Fe3O4纳米颗粒；接着在磁性Fe3O4纳米颗粒表面通过多巴胺上的羟基和铁离子的螯合作用装饰上一层接枝共聚物多巴胺/聚丙烯酸/聚乙二醇(DA-PAA-PEG)，得到聚乙二醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒(Fe3O4-DA-PAA-PEG)；最后，通过光敏分子上的羧基和铁离子的螯合作用装载上光敏分子。
[0007] 为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒，其是以磁性Fe3O4纳米颗粒为基底，在其表面修饰多巴胺/聚丙烯酸/聚乙二醇接枝共聚物，并装载光敏分子而构成；
其中，所述光敏分子为二氢卟吩e6/(2S-反式)8-羧基-20-(羧甲基)-13-乙基-2,3-氢3,7,12,17-四甲基-8-乙烯基-21H,23H-卟吩-2-丙酸；所述磁性Fe3O4纳米颗粒的平均粒径为100nm。
其中，所述光敏分子为二氢卟吩e6/(2S-反式)8-羧基-20-(羧甲基)-13-乙基-2,3-氢3,7,12,17-四甲基-8-乙烯基-21H,23H-卟吩-2-丙酸；所述磁性Fe3O4纳米颗粒的平均粒径为100nm。
[0008] 上述技术方案中，所述多巴胺/聚丙烯酸/聚乙二醇接枝共聚物的平均分子量为6953。
[0009] 上述聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：(1)以FeCl3·6H2O为前驱体，聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂，乙二醇和一缩二乙二醇为溶剂和还原剂，无水乙酸钠为基底，通过溶剂热的方法制备磁性Fe3O4纳米颗粒；
(2)以多巴胺、聚丙烯酸、聚乙二醇为原料接枝反应得到多巴胺/聚丙烯酸/聚乙二醇接枝共聚物；
(3)将步骤(1)得到的磁性Fe3O4纳米颗粒加入到多巴胺/聚丙烯酸/聚乙二醇接枝共聚物水溶液中，反应得到聚乙二醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒；
(4)将聚二烯醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒加入到光敏分子溶液中，调节体系呈碱性，震荡反应得到所述的聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒。
(2)以多巴胺、聚丙烯酸、聚乙二醇为原料接枝反应得到多巴胺/聚丙烯酸/聚乙二醇接枝共聚物；
(3)将步骤(1)得到的磁性Fe3O4纳米颗粒加入到多巴胺/聚丙烯酸/聚乙二醇接枝共聚物水溶液中，反应得到聚乙二醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒；
(4)将聚二烯醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒加入到光敏分子溶液中，调节体系呈碱性，震荡反应得到所述的聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒。
[0010] 上述技术方案中，步骤(1)中乙二醇和一缩二乙二醇的体积比为6:14。
[0011] 上述技术方案中，步骤(2)中接枝反应在氮气气氛中进行，溶剂为DMF，反应时间为48小时，反应温度为10～25℃；多巴胺、聚丙烯酸、聚乙二醇的摩尔比为50∶1∶12.5。
[0012] 上述技术方案中，步骤(3)中反应过程包括超声反应45分钟后，再搅拌反应24小时；反应温度为10～25℃；磁性Fe3O4纳米颗粒与多巴胺/聚丙烯酸/聚乙二醇接枝共聚物的质量比为1∶1。
[0013] 上述技术方案中，步骤(4)的光敏分子溶液中溶剂为二甲亚砜，聚乙二醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒与光敏分子的质量比为1∶5。
[0015] 上述装载了光敏分子二氢卟吩e6/(2S-反式)8-羧基-20-(羧甲基)-13-乙基-2,3- 氢 3,7,12,17- 四 甲 基 -8-乙 烯 基 -21H,23H-卟 吩 -2- 丙 酸（Ce6）的Fe3O4-DA-PAA-PEG磁性纳米颗粒是一种很好的磁共振成像（MRI）的T2造影剂，可用于细胞水平或者体内的MRI成像和磁靶向；表面的聚乙烯醇高分可以赋予Fe3O4磁性纳米颗粒良好的水溶性和生物相容性，为材料的细胞水平实验、体内的行为分析和肿瘤的光动力治疗奠定基础；颗粒表面装载的Ce6是一种肿瘤光动力治疗的光敏分子，在一定波长的激光照射下可以有效地产生单线态氧（Singlet Oxygen），高活性的单线态氧用以杀死肿瘤细胞。
[0016] 因此，本发明要求保护上述聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒在制备活体荧光和磁共振双模态成像显影剂中的应用。
[0017] 同时，本发明要求保护上述聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒在制备用于治疗癌症的光热治疗剂中的应用。
[0018] 由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：1.本发明所合成的聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒制备方法简单，通过有机基团与铁离子的螯合作用即可实现聚乙二醇的修饰以及光敏分子的装载，并且水溶性、生物相容性优异；
2．本发明公开的聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒，通过尾静脉注射到体内后，在外加磁场的诱导下，在靶向区域有很高的富集，装载上的光敏分子除了可以用于光动力治疗，也可以用于荧光成像；而且，四氧化三铁纳米颗粒是一种良好的磁共振成像造影剂；所以，该聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒可以作为活体荧光和磁共振双模态成像试剂；
3．本发明公开的聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒在外加磁场的作用下可以实现在靶向肿瘤部位很高的富集，经一定波长激光照射，可以显著地抑制肿瘤的生长而不会对正常组织和器官产生副作用，表现出很高的光动力治疗效率，具有一定的临床应用价值。
附图说明
2．本发明公开的聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒，通过尾静脉注射到体内后，在外加磁场的诱导下，在靶向区域有很高的富集，装载上的光敏分子除了可以用于光动力治疗，也可以用于荧光成像；而且，四氧化三铁纳米颗粒是一种良好的磁共振成像造影剂；所以，该聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒可以作为活体荧光和磁共振双模态成像试剂；
3．本发明公开的聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒在外加磁场的作用下可以实现在靶向肿瘤部位很高的富集，经一定波长激光照射，可以显著地抑制肿瘤的生长而不会对正常组织和器官产生副作用，表现出很高的光动力治疗效率，具有一定的临床应用价值。
附图说明
[0019] 图1为实施例中合成聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒的流程示意图；图 2为实施例一中聚乙二醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒的扫描电镜与透射电镜图；
图3为实施例一中聚乙二醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒的磁共振成像图；
图4 为聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒IONPs-PEG-Ce6的结构示意图；
图5为实施例二中聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒的紫外-可见光吸收光谱和装载曲线图；
图6为实施例三中不同材料在激光器照射后不同时间点荧光强度变化图；
图7为实施例四中聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒细胞水平的光动力治疗效果图；
图8为实施例四中细胞在磁靶向以及磁靶向诱导下光动力治疗后的荧光成像图；
图9为实施例五中聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒在小鼠体内的血液循环图；
图10为实施例六中聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒通过尾静脉注射到小鼠体内24h后的生物分布图；
图11为实施例七中聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒通过尾静脉注射到小鼠体内24h后的荧光和磁共振双模态成像图；
图12为实施例八中磁靶向诱导下的光动力治疗肿瘤的生长曲线图；
图13为实施例九中的小鼠的体重变化图。
图3为实施例一中聚乙二醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒的磁共振成像图；
图4 为聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒IONPs-PEG-Ce6的结构示意图；
图5为实施例二中聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒的紫外-可见光吸收光谱和装载曲线图；
图6为实施例三中不同材料在激光器照射后不同时间点荧光强度变化图；
图7为实施例四中聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒细胞水平的光动力治疗效果图；
图8为实施例四中细胞在磁靶向以及磁靶向诱导下光动力治疗后的荧光成像图；
图9为实施例五中聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒在小鼠体内的血液循环图；
图10为实施例六中聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒通过尾静脉注射到小鼠体内24h后的生物分布图；
图11为实施例七中聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒通过尾静脉注射到小鼠体内24h后的荧光和磁共振双模态成像图；
图12为实施例八中磁靶向诱导下的光动力治疗肿瘤的生长曲线图；
图13为实施例九中的小鼠的体重变化图。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：本发明在磁性Fe3O4纳米颗粒表面通过多巴胺上的羟基和铁离子的螯合作用装饰上一层接枝共聚物DA-PAA-PEG，得到聚乙二醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒(Fe3O4-DA-PAA-PEG)；
再通过光敏分子上的羧基和铁离子的螯合作用装载上光敏分子Ce6，从而得到聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒IONPs-PEG-Ce6，附图1为上述制备流程示意图。
再通过光敏分子上的羧基和铁离子的螯合作用装载上光敏分子Ce6，从而得到聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒IONPs-PEG-Ce6，附图1为上述制备流程示意图。
[0021] 实施例一：制备聚乙二醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒通过螯合作用制备DA-PAA-PEG修饰的Fe3O4磁性纳米颗粒，具体包括以下步骤：
(1) 制备Fe3O4磁性纳米颗粒：0.541g FeCl3·6H2O溶解到6mL乙二醇和14mL一缩二乙二醇的混合溶剂中。封口、搅拌30min后加入2g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）；120℃油浴，搅拌1h；然后加入1.5g无水乙酸钠，停止加热继续搅拌30min；转移到两个聚四氟乙烯内衬的20mL高温高压反应釜中，每个反应釜10mL，在200℃烘箱中加热12h；制备好的Fe3O4磁性纳米颗粒用乙醇洗三次，简称为IONPs；
(2)制备DA-PAA-PEG接枝共聚物：取18mg PAA（MW=1.8KD）、625mg PEG-NH2（MW=5KD）溶解到2mL N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中；随后加入95.85mg EDC和0.104mL TEA；在氮气保护条件下搅拌24小时；然后，加入76.59mg DA、95.85mg 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）和0.139mL 三乙胺（TEA）继续搅拌24h；反应完成后，用氮气将溶剂DMF吹干并用截留分子量为8000~14000的透析袋透析24小时，其中每隔8小时换水1次；
透析结束后得到的水溶液放到-80℃冰箱冰冻；6小时后转移到低温干燥器中冻干24h；最终得到的DA-PAA-PEG高分子放在-20℃储存、备用；
（3）制备聚乙二醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒：取5mL（5mg/mL）DA-PAA-PEG水溶液于血清瓶中，在超声的条件下缓慢加入5mL（5mg/mL）制备好的Fe3O4磁性纳米颗粒；继续超声45min，控制温度在25℃以下；超声结束后，搅拌24h；待反应结束后，用磁分离方法水洗三次，分散到12.5mL水中，得到2mg/mL DA-PAA-PEG 修饰的Fe3O4溶液，简称为IONPs-PEG；
最后，进行扫描电镜、磁共振成像表征；
附图 2为上述聚乙二醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒的扫描电镜图与透射电镜图；如图2所示，扫描电镜（图a）与透射电镜（图b）表明DA-PAA-PEG修饰的Fe3O4磁性纳米颗粒平均粒径在100纳米左右，而且粒径分布均匀；附图 3为上述聚乙二醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒的磁共振成像图，从图3可以看出，随着材料浓度的增加，影像越来越黑；而且，弛豫率与材料浓度有显著地线性关系。所以，该方法所制备的Fe3O4磁性纳米颗粒可用作磁共振T2成像的造影剂。
(1) 制备Fe3O4磁性纳米颗粒：0.541g FeCl3·6H2O溶解到6mL乙二醇和14mL一缩二乙二醇的混合溶剂中。封口、搅拌30min后加入2g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）；120℃油浴，搅拌1h；然后加入1.5g无水乙酸钠，停止加热继续搅拌30min；转移到两个聚四氟乙烯内衬的20mL高温高压反应釜中，每个反应釜10mL，在200℃烘箱中加热12h；制备好的Fe3O4磁性纳米颗粒用乙醇洗三次，简称为IONPs；
(2)制备DA-PAA-PEG接枝共聚物：取18mg PAA（MW=1.8KD）、625mg PEG-NH2（MW=5KD）溶解到2mL N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中；随后加入95.85mg EDC和0.104mL TEA；在氮气保护条件下搅拌24小时；然后，加入76.59mg DA、95.85mg 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）和0.139mL 三乙胺（TEA）继续搅拌24h；反应完成后，用氮气将溶剂DMF吹干并用截留分子量为8000~14000的透析袋透析24小时，其中每隔8小时换水1次；
透析结束后得到的水溶液放到-80℃冰箱冰冻；6小时后转移到低温干燥器中冻干24h；最终得到的DA-PAA-PEG高分子放在-20℃储存、备用；
（3）制备聚乙二醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒：取5mL（5mg/mL）DA-PAA-PEG水溶液于血清瓶中，在超声的条件下缓慢加入5mL（5mg/mL）制备好的Fe3O4磁性纳米颗粒；继续超声45min，控制温度在25℃以下；超声结束后，搅拌24h；待反应结束后，用磁分离方法水洗三次，分散到12.5mL水中，得到2mg/mL DA-PAA-PEG 修饰的Fe3O4溶液，简称为IONPs-PEG；
最后，进行扫描电镜、磁共振成像表征；
附图 2为上述聚乙二醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒的扫描电镜图与透射电镜图；如图2所示，扫描电镜（图a）与透射电镜（图b）表明DA-PAA-PEG修饰的Fe3O4磁性纳米颗粒平均粒径在100纳米左右，而且粒径分布均匀；附图 3为上述聚乙二醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒的磁共振成像图，从图3可以看出，随着材料浓度的增加，影像越来越黑；而且，弛豫率与材料浓度有显著地线性关系。所以，该方法所制备的Fe3O4磁性纳米颗粒可用作磁共振T2成像的造影剂。
[0022] 实施例二：制备聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒通过螯合作用在DA-PAA-PEG修饰的Fe3O4磁性纳米颗粒上装载光敏分子Ce6，具体包括以下步骤：
取100μL 2mg/mL的DA-PAA-PEG修饰的Fe3O4磁性纳米颗粒加入到2mL的离心管中。
称取10mg的Ce6溶解到1mL的二甲亚砜（DMSO）中。分别取10、20、50、100、150和200μL的Ce6溶液加入到上述的2mL离心管中得到6组溶液；然后加入0.02M pH=8.0的PBS缓冲溶液调节溶液呈碱性。室温、避光条件下用摇床震荡12h。结束后，用0.02M pH=8.0的PBS缓冲溶液清洗至上清液为无色，即得到聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒，简称为IONPs-PEG-Ce6，其结构示意图见附图4，在Fe3O4磁性纳米颗粒基底上修饰了DA-PAA-PEG接枝共聚物，并装载了光敏分子Ce6。最终得到的材料需要进一步的表征，包括紫外可见光吸收光谱、装量的测定、荧光光谱以及单线态氧的产生等；
附图5是上述各组聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒的紫外可见吸收光谱以及装载曲线；
从紫外可见吸收光谱中可以看出，装载到材料表面后，Ce6在660nm处的吸收峰红移到了
700nm左右，这主要是在弱碱的装载条件下，Ce6分子上的羧基电离，去质子化之后的Ce6离子的羧酸根与四氧化铁中的铁离子发生螯合作用，最终使得Ce6的特征吸收峰发生改变。
而现在生物体内，水和组织器官在700nm到900nm处有相对较小的吸收。因此，可以用组织穿透性更好的大约700nm波长的光去激发，从而可以获得更为理想的体内光动力治疗。
随着，Ce6加入量的增加，特征吸收峰的强度也越来越高，说明更多的Ce6被装载到了材料的表面；从装载曲线可以更为直观的看出，当加入Ce6的质量为1mg时，再继续增加Ce6的量，最终的装载量不再显著地提高，这种现象说明，此时Ce6的装载已经达到了饱和。因此，
1mg的Ce6是较为理想的装载选择，其相应的装载量为6.5%（w/w%），以下测试选用装载量为6.5%（w/w%）的Ce6后制备的IONPs-PEG-Ce6。
取100μL 2mg/mL的DA-PAA-PEG修饰的Fe3O4磁性纳米颗粒加入到2mL的离心管中。
称取10mg的Ce6溶解到1mL的二甲亚砜（DMSO）中。分别取10、20、50、100、150和200μL的Ce6溶液加入到上述的2mL离心管中得到6组溶液；然后加入0.02M pH=8.0的PBS缓冲溶液调节溶液呈碱性。室温、避光条件下用摇床震荡12h。结束后，用0.02M pH=8.0的PBS缓冲溶液清洗至上清液为无色，即得到聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒，简称为IONPs-PEG-Ce6，其结构示意图见附图4，在Fe3O4磁性纳米颗粒基底上修饰了DA-PAA-PEG接枝共聚物，并装载了光敏分子Ce6。最终得到的材料需要进一步的表征，包括紫外可见光吸收光谱、装量的测定、荧光光谱以及单线态氧的产生等；
附图5是上述各组聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒的紫外可见吸收光谱以及装载曲线；
从紫外可见吸收光谱中可以看出，装载到材料表面后，Ce6在660nm处的吸收峰红移到了
700nm左右，这主要是在弱碱的装载条件下，Ce6分子上的羧基电离，去质子化之后的Ce6离子的羧酸根与四氧化铁中的铁离子发生螯合作用，最终使得Ce6的特征吸收峰发生改变。
而现在生物体内，水和组织器官在700nm到900nm处有相对较小的吸收。因此，可以用组织穿透性更好的大约700nm波长的光去激发，从而可以获得更为理想的体内光动力治疗。
随着，Ce6加入量的增加，特征吸收峰的强度也越来越高，说明更多的Ce6被装载到了材料的表面；从装载曲线可以更为直观的看出，当加入Ce6的质量为1mg时，再继续增加Ce6的量，最终的装载量不再显著地提高，这种现象说明，此时Ce6的装载已经达到了饱和。因此，
1mg的Ce6是较为理想的装载选择，其相应的装载量为6.5%（w/w%），以下测试选用装载量为6.5%（w/w%）的Ce6后制备的IONPs-PEG-Ce6。
[0023] 实施例三：单线态氧产生的测定将50μL 0.2mg/mL的IONPs-PEG、IONPs-PEG-Ce6、10uL 0.1mM的Ce6以及5μL 1mM的单线态氧测定荧光分子SOSG（Singlet Oxygen Sensor Green）加入到比色皿中，加水定容到2mL。SOSG是一种商业化用于检测单线态氧的荧光探针，其激发波长为494nm，发射峰在530nm。Ce6最终浓度为0.5uM；四氧化三铁纳米颗粒的浓度为5μg/mL；SOSG的浓度为
2
2.5μM。在704nm、5mW/mm 激光器照射下，观测不同时间点单线态氧探针SOSG荧光强度的变化来表征材料单线态氧产生的能力。
2
2.5μM。在704nm、5mW/mm 激光器照射下，观测不同时间点单线态氧探针SOSG荧光强度的变化来表征材料单线态氧产生的能力。
[0024] 附图6为上述材料在激光器照射后不同时间点荧光强度变化图，从中可以看出，SOSG本身在激光器的照射下荧光强度没有明显变化，聚乙二醇修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒也不会引起SOSG荧光强度的明显变化；只有装载Ce6的四氧化三铁纳米颗粒在激光器照射下，SOSG的荧光强度才显著地增加。这说明，即使装载到四氧化三铁纳米颗粒上，Ce6仍然可以有效地产生单线态氧。但是，其产生单线态氧的效率要比相同浓度下单纯的Ce6有所降低。
[0025] 实施例四：IONPs-PEG-Ce6用于细胞水平的光动力治疗和磁靶向IONPs-PEG-Ce6用于细胞水平的光动力治疗：将25μL不同浓度的IONPs-PEG-Ce6材料加入到含有100μL 4T1细胞液的96孔板
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中，培养24h。然后，用704nm、5mW/cm 的激光器照射30min。继续培养12h后，用MTT方法检测细胞活性。附图7 是上述颗粒细胞水平的光动力治疗效果图；从图7可以看出，在没有激光照射情况下，材料对细胞活性没有显著影响；而在激光照射情况下，装载Ce6的四氧化三铁磁性纳米颗粒（IONPs-PEG-Ce6）可以显著地杀死细胞，而且，效率比单独Ce6要高。
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中，培养24h。然后，用704nm、5mW/cm 的激光器照射30min。继续培养12h后，用MTT方法检测细胞活性。附图7 是上述颗粒细胞水平的光动力治疗效果图；从图7可以看出，在没有激光照射情况下，材料对细胞活性没有显著影响；而在激光照射情况下，装载Ce6的四氧化三铁磁性纳米颗粒（IONPs-PEG-Ce6）可以显著地杀死细胞，而且，效率比单独Ce6要高。
[0026] IONPs-PEG-Ce6用于细胞水平的磁靶向：4T1细胞在35mm培养皿中培养，培养基的总体积为2mL。待12小时细胞贴壁后，加入
50μL 0.2mg/mL的IONPs-PEG-Ce6，并在培养皿的下面中心位置放置一块磁铁。4小时后，用PBS（pH=7.4）洗三次，加入4%的甲醛固定20min，PBS（pH=7.4）洗三次，用1μg/mL的
4',6-二脒基-2-苯基吲哚（DAPI）染细胞核，20min后PBS 洗三次，最后用共聚焦显微镜做荧光成像。对于磁靶向诱导下的光动力治疗，利用与上述相同的方法，加入材料的细胞液暴
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露在外磁场中四个小时后，用704nm的激光器照射15分钟，激光器功率为5mW/cm。然后用PBS清洗三次，加入2mL细胞培养基后，并加入2uL 1mg/mL的Calcein AM和5μL 1mg/mL的PI分别用以染活细胞和死细胞，最后利用共聚焦显微镜成像。
50μL 0.2mg/mL的IONPs-PEG-Ce6，并在培养皿的下面中心位置放置一块磁铁。4小时后，用PBS（pH=7.4）洗三次，加入4%的甲醛固定20min，PBS（pH=7.4）洗三次，用1μg/mL的
4',6-二脒基-2-苯基吲哚（DAPI）染细胞核，20min后PBS 洗三次，最后用共聚焦显微镜做荧光成像。对于磁靶向诱导下的光动力治疗，利用与上述相同的方法，加入材料的细胞液暴
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露在外磁场中四个小时后，用704nm的激光器照射15分钟，激光器功率为5mW/cm。然后用PBS清洗三次，加入2mL细胞培养基后，并加入2uL 1mg/mL的Calcein AM和5μL 1mg/mL的PI分别用以染活细胞和死细胞，最后利用共聚焦显微镜成像。
[0027] 附图8为上述荧光成像图；1-4表示细胞在磁场中的位置关系，1为最靠近磁场中心区域的细胞，4为最远离磁场中心区域的细胞，如图8所示，Ce6的荧光信号在磁场衰减的方向上逐渐变弱。而且，照射激光后，在最靠近磁场区域的细胞几乎全部死亡，而远离磁场方向的细胞任然处于存活状态。
[0028] 综上所述，在外加磁场作用下，IONPs-PEG-Ce6具有很好的磁响应性，与其高效的光动力治疗效果相结合可以应用于活体水平磁靶向以及磁靶向诱导下的光动力治疗。
[0029] 实施例五：IONPs-PEG-Ce6的体内血液循环分析将200μL 5mg/mL的IONPs-PEG-Ce6水溶液过尾静脉注射到小鼠体内。在不同时间点取出一定体积的血液，通过测量血液中Ce6荧光强度的变化来分析材料在小鼠血液循环系统中的行为。称重后用溶解液（1%SDS，1%曲拉通-100，40mMTris缓冲溶液）把取出的血液溶解。然后，加入盐酸把Ce6从四氧化三铁表面释放出来，低转速离心去除细胞碎片。最后，测定上清液中Ce6的荧光强度。Ce6的激发波长为400nm，发射峰在660nm左右，接收光谱范围为580nm到720nm。
[0030] 附图9为IONPs-PEG-Ce6在小鼠体内的血液循环图，如图9所示，随着时间的增加，滞留在小鼠血液中的材料的量逐渐衰减。在注射材料24小时过程中，单位质量血液中的材料占注射剂量的百分含量从22%逐渐衰减至2%左右。PEG修饰的IONPs具有比较长的血液循环时间，可以为材料在磁场靶向区域的富集争取时间。
[0031] 实施例六：IONPs-PEG-Ce6的生物分布分析将IONPs-PEG-Ce6通过尾静脉注射到小鼠体内。在每只小鼠的背部分别接种两个肿瘤，一只加磁场，另外一只不加磁场作为对照。24h后，将小鼠处死，取出主要的器官。称重后用王水和高氯酸在300℃下将器官烧成无色液体，定容到10mL。用电感耦合等离子体发射光谱仪测量溶液中铁离子的浓度。选取没有注射材料的空白小鼠作为对照，取出主要器官，用上述相同方法得到10mL溶液并测量铁离子浓度。实验组中铁离子浓度减去对照组中铁离子浓度，以此计算各单位器官中材料占初始注射材料的量的百分含量。
[0032] 附图10为IONPs-PEG-Ce6在小鼠体内的生物分布；如图10所示，在24h时间点，纳米材料在肝和脾都有很高的富集量。值得一提的是，磁靶向肿瘤中材料的富集量大约是没有磁靶向肿瘤中材料量的三倍，甚至比脾脏里面的富集量还要高。这主要是因为，DA-PAA-PEG修饰的颗粒具有非常好的水溶性和生物相容性，可以减少肝、脾等内脏对材料的截留。而且，良好的水溶性可以提高材料在生物体内的血液循环时间，提高了材料在外加磁场作用下在肿瘤中富集的几率。除此之外，还因为四氧化三铁磁性纳米颗粒良好的磁响应性，在外加磁场的作用下，可以高效地在靶向区域富集。
[0033] 实施例七：IONPs-PEG-Ce6用于活体水平的荧光和磁共振双模态成像将IONPs-PEG-Ce6通过尾静脉注射到小鼠体内。在每只小鼠的背部分别接种两个肿瘤，一只加磁场，另外一只不加磁场作为对照。24h后，分别用小动物成像系统和磁共振技术进行成像。荧光成像的激发光波长为661nm。接收光谱范围为：700nm~950nm，曝光时间100ms。
[0034] 附图11为IONPs-PEG-Ce6在小鼠体内24小时后的荧光(a)、磁共振双模态成像图(b)；如图11所示，在荧光成像中，加磁场肿瘤的荧光强度明显高于另外一边不加磁场的肿瘤；而且，在磁共振成像中，加磁场肿瘤明显比不加磁场的肿瘤要暗很多；四氧化三铁磁性纳米颗粒可以显著地缩短氢原子中电子的弛豫时间，减小T2信号值，在MRI中表现为图像变暗。
[0035] 实施例八：IONPs-PEG-Ce6用于肿瘤的光动力治疗选取6只背部带有两个4T1肿瘤的小鼠从尾静脉注射IONPs-PEG-Ce6材料，注射剂量为50 mg/Kg。其中一只肿瘤暴露在磁场中，另外一只不加磁场作为对照。经过24小时后，
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纳米材料在肿瘤部位有很高的富集量。然后，用704nm的激光器在5mW/cm 的功率下照射
1.5h。三组对照分别为：（1）每只老鼠只种一只肿瘤且肿瘤不做任何处理；（2）每只老鼠种一只肿瘤切注射相同剂量的Ce6，2小时后，照射661nm激光1.5h；（3）每只老鼠种两只肿瘤，注射相同剂量后，一只肿瘤加磁场，另外一只不做处理。每两天测量各组老鼠肿瘤的体
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积。体积的计算方法是：长*宽 /2。
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纳米材料在肿瘤部位有很高的富集量。然后，用704nm的激光器在5mW/cm 的功率下照射
1.5h。三组对照分别为：（1）每只老鼠只种一只肿瘤且肿瘤不做任何处理；（2）每只老鼠种一只肿瘤切注射相同剂量的Ce6，2小时后，照射661nm激光1.5h；（3）每只老鼠种两只肿瘤，注射相同剂量后，一只肿瘤加磁场，另外一只不做处理。每两天测量各组老鼠肿瘤的体
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积。体积的计算方法是：长*宽 /2。
[0036] 附图12为上述肿瘤生长曲线，如图12所示，加磁场并照射激光的肿瘤体积比其他对照组的肿瘤体积明显小，而且肿瘤的生长速度也显著地变慢。在不加磁场的情况下，即使照射激光，肿瘤还是表现出明显的生长趋势。说明在外加磁场的作用下，材料可以高效并有选择性地在靶向区域富集，从而实现体内磁靶向诱导下的光动力治疗。
[0037] 实施例九：IONPs-PEG-Ce6的长期毒性研究：纳米材料对生物体的毒性研究是纳米科学一个非常重要的分支，因为它制约着纳米材料在生物领域的进一步应用。因此，有必要对IONPs-PEG-Ce6的生物安全性做进一步的评估。选取6只背部带有4T1肿瘤的小鼠从尾静脉注射装载Ce6的四氧化三铁纳米材料，注射剂量为50 mg/Kg。每两天测量小鼠的体重。
[0038] 附图13为注射IONPs-PEG-Ce6的小鼠的体重变化图，如图13所示，注射材料的老鼠体重在观察期内没有明显下降趋势。而且，体重的生长趋势和不做任何处理的对照组的老鼠体重增长趋势一致。而且，在观察期内小鼠的行为与给药之前以及没有做任何处理的小鼠的行为没有明显区别。这些说明，本发明的聚乙二醇修饰的磁性纳米颗粒对老鼠没有明显的毒性，具有潜在的临床应用价值。
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