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生物活性玻璃纳米粒生理环境稳定性改性方法及生物医学应用

阅读：931发布：2020-05-12

专利汇可以提供生物活性玻璃纳米粒生理环境稳定性改性方法及生物医学应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且生物活性玻璃纳米粒生理环境稳定性改性方法及生物医学应用，将改性剂溶于去离子水或缓冲液中温和搅拌，待含有磷酸盐的亲水性改性剂溶解后加入生物活性玻璃纳米粒进行改性反应，离心洗涤并冻干得到产物。本发明改性技术简单易行，反应条件温和，利用亲水性的改性剂，首次通过钙离子和改性剂中的磷酸根等阴离子基团间的离子间作用力以及生物活性玻璃纳米粒对血清中丰富的蛋白的吸附作用对生物活性玻璃纳米粒进行改性，提高了生物活性玻璃纳米粒在不同分散体系中的亲水性和稳定性，改性后的生物活性玻璃纳米粒不仅具有良好的生理环境稳定性，且能有效抑制癌细胞的生长和增殖，在组织的修复与重建及癌症治疗等生物医学领域具有巨大的应用潜力。，下面是生物活性玻璃纳米粒生理环境稳定性改性方法及生物医学应用专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种生物活性玻璃纳米粒生理环境稳定性改性方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)改性体系的配制：将含有磷酸根的亲水性改性剂溶解于溶液中并在室温条件下搅拌反应，得到含有改性剂的溶液；
2)改性过程：将生物活性玻璃纳米粒加入到含有改性剂的溶液中，得到混合溶液，将混合溶液超声分散后室温下搅拌进行改性，得到改性后的生物活性玻璃纳米粒溶液，离心，洗涤和冻干，得到具有生理环境稳定性的生物活性玻璃纳米粒。
2.根据权利要求1所述的一种生物活性玻璃纳米粒生理环境稳定性改性方法，其特征在于，生物活性玻璃纳米粒通过以下过程制备：采用溶胶-凝胶法结合模板法合成生物活性玻璃纳米粒。
3.根据权利要求2所述的一种生物活性玻璃纳米粒生理环境稳定性改性方法，其特征在于，溶胶-凝胶法结合模板法中采用的模板剂为十二烷胺或十六烷基溴化吡啶。
4.根据权利要求1所述的一种生物活性玻璃纳米粒生理环境稳定性改性方法，其特征在于，所述步骤1)中溶液为pH＝4的醋酸缓冲液或去离子水。
5.根据权利要求1所述的一种生物活性玻璃纳米粒生理环境稳定性改性方法，其特征在于，所述步骤1)中含有磷酸根的亲水性改性剂为双磷酸盐、甘油磷酸钠、磷霉素钠或胎牛血清。
6.根据权利要求5所述的一种生物活性玻璃纳米粒生理环境稳定性改性方法，其特征在于，双磷酸盐为阿仑膦酸钠。
7.根据权利要求5所述的一种生物活性玻璃纳米粒生理环境稳定性改性方法，其特征在于，所述步骤1)中，含有改性剂的溶液中双磷酸盐的浓度为10-20mg/mL，磷霉素钠的浓度为10-40mg/mL，甘油磷酸钠的浓度为1-3mg/mL，胎牛血清的体积浓度为10％-30％。
8.根据权利要求1所述的一种生物活性玻璃纳米粒生理环境稳定性改性方法，其特征在于，所述步骤2)中混合溶液中生物活性玻璃纳米粒的浓度为：当亲水性改性剂为双磷酸盐或磷霉素钠时，生物活性玻璃纳米粒的浓度为5-10mg/mL，当亲水性改性剂为甘油磷酸钠或胎牛血清时，生物活性玻璃纳米粒的浓度为1-3mg/mL。
9.根据权利要求1所述的一种生物活性玻璃纳米粒生理环境稳定性改性方法，其特征在于，所述步骤2)中进行搅拌进行改性时，当亲水性改性剂为双磷酸盐、磷霉素钠或胎牛血清时，反应12-24h，当亲水性改性剂为甘油磷酸钠时，反应1-3h。
10.一种根据权利要求1-9中任意一项得到的具有生理环境稳定性的生物活性纳米粒在作为抗癌药物阿霉素的负载和递送载体中的应用。

说明书全文

生物活性玻璃纳米粒生理环境稳定性改性方法及生物医学

应用

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于药物递送、癌症治疗及组织修复与再生的生物活性玻璃纳米粒的改性技术，具体涉及一种生物活性玻璃纳米粒生理环境稳定性改性方法及生物医学应用。

背景技术

[0002] 生物活性玻璃是一种极具代表性的硅酸盐基生物材料，由于其良好的生物相容性和骨结合能力，生物活性玻璃在临床中被广泛用于骨组织修复和再生。最常见的生物活性玻璃是由SiO2-CaO-P2O5组成的非晶态硅酸盐，其中SiO2和P2O5形成基础网络，SiO4四面体通过桥氧键(Si-O-Si)连接，金属离子作为网络改性剂通过非桥氧键(Si-O-M+)的形式掺入其中。由于非桥氧键的存在，生物活性玻璃展现出比二氧化硅和其他无机纳米晶体更好的生物降解能力。并且，由于其基因激活能力和生物分子负载能力，生物活性玻璃展现出优异的促进成骨细胞分化和药物/基因递送能力。尤其是单分散生物活性玻璃纳米粒，在药物/基因递送等方面具有巨大的应用潜力。然而，由于制备过程中的热处理使得生物活性玻璃纳米粒表面缺少丰富的化学基团且生理环境稳定性较差，使得临床应用中生物活性玻璃纳米粒易发生团聚，与血液中蛋白质易产生非特异性结合，引起免疫应答反应并迅速被排出体内。这严重地限制了生物活性玻璃纳米粒在生物医学领域中的应用。因此，必须通过改善生物活性纳米粒的亲水性，提高其生理稳定性，以促进其在疾病治疗和组织修复中的广泛应用。

[0003] 为了提高纳米粒子的稳定性，现已开发出一系列通过改变纳米粒子表面性质以改善其生理环境稳定性的方法。通过化学吸附或化学反应的方式进行表面改性是一种常见的改性方法，例如通过硅烷偶联剂与二氧化硅表面的硅氧键之间的反应进行表面改性。配体交换技术是一种常用于量子点等油性纳米粒子的改性手段。将有机高分子接枝在纳米粒子表面也是一种典型的改性方法。然而由于生物活性玻璃纳米粒表面活性基团有限，很难通过表面接枝的方式进行改性。其他的表面改性方法例如通过聚合物在纳米粒子表面进行自组装而形成一层亲水性的表面也被报道过很多。然而目前大多数报道的纳米粒子改性方法大都步骤复杂且得到的改性后的纳米粒子生物相容性差。因此，有必要开发出一种简单有效且不影响生物活性玻璃纳米粒生物活性和生物相容性的改性技术来提高生物活性玻璃纳米粒的生理稳定性并促进其在生物医学领域的应用。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种生物活性玻璃纳米粒生理环境稳定性改性方法及生物医学应用，从而促进生物活性玻璃纳米粒在药物递送、基因治疗及骨组织修复与再生等方面的应用。本改性方法操作简单，反应条件温和。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

[0006] 一种生物活性玻璃纳米粒生理环境稳定性改性方法，包括以下步骤：

[0007] 1)改性体系的配制：将含有磷酸根的亲水性改性剂溶解于溶液中并在室温条件下搅拌反应，得到含有改性剂的溶液；

[0008] 2)改性过程：将生物活性玻璃纳米粒加入到含有改性剂的溶液中，得到混合溶液，将混合溶液超声分散后室温下搅拌进行改性，得到改性后的生物活性玻璃纳米粒溶液，离心，洗涤和冻干，得到具有生理环境稳定性的生物活性玻璃纳米粒。

[0009] 本发明进一步的改进在于，生物活性玻璃纳米粒通过以下过程制备：采用溶胶-凝胶法结合模板法合成生物活性玻璃纳米粒。

[0010] 本发明进一步的改进在于，溶胶-凝胶法结合模板法中采用的模板剂为十二烷胺或十六烷基溴化吡啶。

[0011] 本发明进一步的改进在于，所述步骤1)中溶液为pH＝4的醋酸缓冲液或去离子水。

[0012] 本发明进一步的改进在于，所述步骤1)中含有磷酸根的亲水性改性剂为双磷酸盐、甘油磷酸钠、磷霉素钠或胎牛血清。

[0013] 本发明进一步的改进在于，双磷酸盐为阿仑膦酸钠。

[0014] 本发明进一步的改进在于，所述步骤1)中，含有改性剂的溶液中双磷酸盐的浓度为10-20mg/mL，磷霉素钠的浓度为10-40mg/mL，甘油磷酸钠的浓度为1-3mg/mL，胎牛血清的体积浓度为10％-30％。

[0015] 本发明进一步的改进在于，所述步骤2)中混合溶液中生物活性玻璃纳米粒的浓度为：当亲水性改性剂为双磷酸盐或磷霉素钠时，生物活性玻璃纳米粒的浓度为5-10mg/mL，当亲水性改性剂为甘油磷酸钠或胎牛血清时，生物活性玻璃纳米粒的浓度为1-3mg/mL。

[0016] 本发明进一步的改进在于，所述步骤2)中进行搅拌进行改性时，当亲水性改性剂为双磷酸盐、磷霉素钠或胎牛血清时，反应12-24h，当亲水性改性剂为甘油磷酸钠时，反应1-3h。

[0017] 一种具有生理环境稳定性的生物活性纳米粒在作为抗癌药物阿霉素的负载和递送载体中的应用。

[0018] 本发明进一步的改进在于，所述步骤2)中得到的改性后的生物纳米粒使用去离子水洗涤3次；然后将生物活性玻璃在-80℃的冷冻干燥机中干燥12h。

[0019] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0020] 生物活性玻璃纳米粒中含有丰富的Ca2+，本发明首次将含有磷酸根的生物相容的亲水性磷酸盐分子作为改性剂，利用生物活性玻璃纳米粒结构中的Ca2+与亲水性分子中的磷酸根之间的离子间作用力，将亲水性的改性剂接枝在生物活性玻璃纳米粒表面以提高其稳定性；本发明中生物活性玻璃纳米粒的改性技术简单易行，反应条件温和，改性后的生物活性玻璃具有良好的生物活性，生物相容性和生理稳定性；

[0021] 进一步的，本发明首次利用生物活性玻璃纳米粒对于胎牛血清中丰富的蛋白的吸附能力，在生物活性玻璃纳米粒表面形成一层亲水保护层以提高生物活性玻璃纳米粒的亲水性和稳定性；

[0022] 本发明中得到的改性后的生物活性纳米粒具有良好的生理环境稳定性，通过改性可有效地延长生物活性玻璃纳米粒在不同体系中的分散时间，防止生物活性纳米粒的团聚沉淀，展现出长期稳定的可降解性和生物活性。同时，其良好的药物负载能力，使其成为非常具有潜力的非病毒基因载体，可用于癌症治疗及组织的修复与重建等生物医学领域。附图说明

[0023] 图1为双磷酸盐阿仑膦酸钠(AL)改性的生物活性玻璃纳米粒(AL-BGN)和生物活性玻璃纳米粒(BGN)在水和pH＝7.4的磷酸盐缓冲液中以1mg/mL的浓度分散0h和48h的数码照片。其中，(a)为双磷酸盐阿仑膦酸钠(AL)改性的生物活性玻璃纳米粒(AL-BGN)在水以1mg/mL的浓度分散0h的照片；(b)为双磷酸盐阿仑膦酸钠(AL)改性的生物活性玻璃纳米粒(AL-BGN)在水以1mg/mL的浓度分散48h的照片；(c)为生物活性玻璃纳米粒(BGN)在水中以1mg/mL的浓度分散0h的照片；(d)为生物活性玻璃纳米粒(BGN)在水中以1mg/mL的浓度分散48h的照片；(e)为双磷酸盐阿仑膦酸钠(AL)改性的生物活性玻璃纳米粒(AL-BGN)在pH＝7.4的磷酸盐缓冲液以1mg/mL的浓度分散0h的照片；(f)为双磷酸盐阿仑膦酸钠(AL)改性的生物活性玻璃纳米粒(AL-BGN)在pH＝7.4的磷酸盐缓冲液以1mg/mL的浓度分散48h的照片；(g)为生物活性玻璃纳米粒(BGN)在pH＝7.4的磷酸盐缓冲液中以1mg/mL的浓度分散0h的照片；(h)为生物活性玻璃纳米粒(BGN)在pH＝7.4的磷酸盐缓冲液中以1mg/mL的浓度分散48h的照片；

[0024] 图2为磷霉素钠(PDS)改性的BGN(PDS-BGN)和BGN在水中以1mg/mL的浓度分散0h和48h的数码照片。其中，(a)为磷霉素钠(PDS)改性的BGN(PDS-BGN)在水中以1mg/mL的浓度分散0h的照片；(b)为磷霉素钠(PDS)改性的BGN(PDS-BGN)在水中以1mg/mL的浓度分散48h的照片；(c)为BGN在水中以1mg/mL的浓度分散0h的照片；(d)为BGN在水中以1mg/mL的浓度分散48h的照片。

[0025] 图3为甘油磷酸钠(GP)改性的BGN(GP-BGN)和BGN在水中以1mg/mL的浓度分散0h和48h和在pH＝7.4的磷酸盐缓冲液中以1mg/mL的浓度分散0h和2h的数码照片。其中，(a)为甘油磷酸钠(GP)改性的BGN(GP-BGN)在水中以1mg/mL的浓度分散0h的照片；(b)为甘油磷酸钠(GP)改性的BGN(GP-BGN)在水中以1mg/mL的浓度分散48h的照片；(c)为BGN在水中以1mg/mL的浓度分散0h的照片；(d)为BGN在水中以1mg/mL的浓度分散48h的照片；(e)为甘油磷酸钠(GP)改性的BGN(GP-BGN)在pH＝7.4的磷酸盐缓冲液中以1mg/mL的浓度分散0h的照片；(f)为甘油磷酸钠(GP)改性的BGN(GP-BGN)在pH＝7.4的磷酸盐缓冲液中以1mg/mL的浓度分散
2h的照片；(g)为BGN在pH＝7.4的磷酸盐缓冲液中以1mg/mL的浓度分散0h的照片；(h)为BGN在pH＝7.4的磷酸盐缓冲液中以1mg/mL的浓度分散2h的照片。

[0026] 图4为BGN和胎牛血清(FBS)改性后的BGN在水中和pH＝7.4的磷酸盐缓冲液中分散24h后的数码照片。其中(a)为BGN在水中分散24h后的照片，(b)为10％胎牛血清改性的BGN(10％FBS-BGN)在水中分散24h后的照片，(c)为20％胎牛血清改性的BGN(20％FBS-BGN)在水中分散24h后的照片，(d)为30％胎牛血清改性的BGN(30％FBS-BGN)在水中分散24h后的照片。(e)为BGN在pH＝7.4的磷酸盐缓冲液中分散24h后的照片，(f)为10％胎牛血清改性的BGN(10％FBS-BGN)在pH＝7.4的磷酸盐缓冲液中分散24h后的照片，(g)为20％胎牛血清改性的BGN(20％FBS-BGN)在pH＝7.4的磷酸盐缓冲液中分散24h后的照片，(h)为30％胎牛血清改性的BGN(30％FBS-BGN)在pH＝7.4的磷酸盐缓冲液中分散24h后的照片。

[0027] 图5为AL-BGN的物理化学性质表征和药物释放曲线。其中，图5(a)为改性前后的AL在pH＝4的醋酸钠缓冲液中的紫外可见吸收光谱，图5(b)为AL-BGN，BGN和AL的傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)，图5(c)为AL-BGN，BGN和AL的X射线衍射图谱(XRD)，图5(d)为AL-BGN在pH＝7.4的磷酸盐缓冲液中释放AL的药物累积释放曲线。

[0028] 图6为AL-BGN和AL与骨肉瘤细胞(SJSA-1)在不同的AL浓度下共同培养24h和72h后SJSA-1细胞的存活率；其中，图6(a)为AL-BGN和AL与骨肉瘤细胞(SJSA-1)在不同的AL浓度下共同培养24h后SJSA-1细胞的存活率，图6(b)为AL-BGN和AL在不同的AL浓度下与骨肉瘤细胞(SJSA-1)共同培养72h后SJSA-1细胞的存活率。

[0029] 图7为细胞存活率图，其中，图7(a)为BGN，负载抗癌药物阿霉素(DOX)的BGN(BGN-DOX)，负载DOX的10％FBS-BGN(FBS-BGN-DOX)和DOX与黑色素瘤细胞(A375)在不同的浓度下共同培养24h后A375细胞的存活率，图7(b)为BGN，BGN-DOX，FBS-BGN-DOX和DOX与A375在不同的浓度下共同培养72h后A375细胞的存活率。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图对本发明做详细描述：

[0031] 本发明致力于以生物相容的亲水性磷酸盐或胎牛血清作为表面改性剂对生物活性纳米粒进行改性。一方面，本发明利用生物活性玻璃纳米粒中丰富的钙离子与改性剂中的阴离子(磷酸根)之间的离子间作用力或生物活性玻璃纳米粒子对胎牛血清中丰富的蛋白的吸附能力，对生物活性玻璃纳米粒进行改性，反应简单易行，条件温和。另一方面，改性后的生物活性玻璃纳米粒具有优异的生理环境稳定性，生物活性和可降解能力，在不同的缓冲溶液中具有长期稳定分散的能力，表面改性可有效地防止纳米颗粒的团聚沉淀从而延长其在活体应用中的体内循环时间，使得改性后的生物活性纳米粒在组织工程和疾病治疗等生物医学领域具有巨大的应用潜力。

[0032] 为了更好的理解本发明，下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

[0033] 实施例1

[0034] (1)生物活性玻璃纳米粒的制备：以十六烷基溴化吡啶为模板，采用溶胶-凝胶法结合模板法合成生物活性玻璃纳米粒；

[0035] (2)改性体系的配制：将双磷酸盐阿仑膦酸钠溶于pH＝4的醋酸钠缓冲液中，待阿仑膦酸钠完全溶解，在室温下温和搅拌0.5h，双磷酸盐阿仑膦酸钠的浓度为20mg/mL；

[0036] (3)改性过程：将生物活性玻璃纳米粒加入到阿仑膦酸钠的醋酸钠溶液中，生物活性玻璃纳米粒的浓度为10mg/mL，300W超声30min后在室温下温和搅拌24h；

[0037] (4)纯化与干燥：将改性后的生物活性玻璃纳米粒溶液在9000rpm的转速下离心3min，用去离子水洗涤3次，得到具有生理环境稳定性的生物活性玻璃纳米粒；

[0038] (5)生物医学应用：将具有生理环境稳定性的阿仑膦酸钠改性的生物活性玻璃纳米粒分散于pH＝7.4的磷酸盐缓冲溶液中，检测阿仑膦酸钠的累积释放量。并将阿仑膦酸钠改性的生物活性玻璃纳米粒与骨肉瘤细胞进行共培养，检测纳米颗粒对癌症细胞的杀伤能力。

[0039] 实施例2

[0040] (1)生物活性玻璃纳米粒的制备：以十六烷基溴化吡啶为模板，采用溶胶-凝胶法结合模板法合成生物活性玻璃纳米粒；

[0041] (2)改性体系的配制：将磷霉素钠溶于pH＝4的醋酸钠缓冲液中，待磷霉素钠完全溶解，在室温下温和搅拌0.5h，磷霉素钠的浓度为40mg/mL；

[0042] (3)改性过程：将生物活性玻璃纳米粒加入磷霉素钠的醋酸钠溶液中，生物活性玻璃纳米粒的浓度为10mg/mL，300W超声30min后在室温下温和搅拌24h；

[0043] (4)纯化与干燥：将改性后的生物活性玻璃纳米粒在9000rpm的转速下离心3min，用去离子水洗涤3次，得到具有生理环境稳定性的生物活性玻璃纳米粒；

[0044] (5)生物医学应用：将抗癌药物阿霉素通过吸附的方式负载于具有生理环境稳定性的磷霉素钠改性的生物活性玻璃纳米粒，将负载有阿霉素的磷霉素钠改性的生物活性玻璃纳米粒与黑色素瘤细胞进行共培养，检测纳米颗粒对癌症细胞的杀伤能力。

[0045] 实施例3

[0046] (1)生物活性玻璃纳米粒的制备：以十六烷基溴化吡啶为模板，采用溶胶-凝胶法结合模板法合成生物活性玻璃纳米粒；

[0047] (2)改性体系的配制：将甘油磷酸钠溶去离子水中，待甘油磷酸钠完全溶解，在室温下温和搅拌0.5h，甘油磷酸钠的浓度为3mg/mL；

[0048] (3)改性过程：将生物活性玻璃纳米粒加入甘油磷酸钠的水溶液中，生物活性玻璃纳米粒的浓度为1mg/mL，300W超声30min后在室温下温和搅拌1h；

[0049] (4)纯化与干燥：将改性后的生物活性玻璃纳米粒在9000rpm的转速下离心3min，用去离子水洗涤3次，得到具有生理环境稳定性的生物活性玻璃纳米粒；

[0050] (5)生物医学应用：将抗癌药物阿霉素通过吸附的方式负载于具有生理环境稳定性的甘油磷酸钠改性的生物活性玻璃纳米粒，将负载有阿霉素的甘油磷酸钠改性的生物活性玻璃纳米球与黑色素瘤细胞进行共培养，检测纳米颗粒对癌症细胞的杀伤能力。

[0051] 实施例4

[0052] (1)生物活性玻璃纳米粒的制备：以十六烷基溴化吡啶为模板，采用溶胶-凝胶法结合模板法合成生物活性玻璃纳米粒；

[0053] (2)改性体系的配制：将胎牛血清溶去离子水中，在室温下温和搅拌0.5h，胎牛血清的体积浓度为10％；

[0054] (3)改性过程：将生物活性玻璃纳米粒加入胎牛血清的水溶液中，生物活性玻璃纳米粒的浓度为1mg/mL，300W超声1min后在室温下温和搅拌24h；

[0055] (4)纯化与干燥：将改性后的生物活性玻璃纳米粒在9000rpm的转速下离心3min，用去离子水洗涤3次，得到具有生理环境稳定性的生物活性玻璃纳米粒；

[0056] (5)生物医学应用：将抗癌药物阿霉素通过吸附的方式负载于具有生理环境稳定性的胎牛血清改性的生物活性玻璃纳米粒，将负载有阿霉素的甘油磷酸钠改性的生物活性玻璃纳米粒与黑色素瘤细胞进行共培养，检测纳米颗粒对癌症细胞的杀伤能力。

[0057] 实施例5

[0058] (1)生物活性玻璃纳米粒的制备：以十六烷基溴化吡啶为模板，采用溶胶-凝胶法结合模板法合成生物活性玻璃纳米粒；

[0059] (2)改性体系的配制：将胎牛血清溶去离子水中，在室温下温和搅拌0.5h，胎牛血清的体积浓度为20％；

[0060] (3)改性过程：将生物活性玻璃纳米粒加入胎牛血清的水溶液中，生物活性玻璃纳米粒的浓度为1mg/mL，300W超声1min后在室温下温和搅拌24h；

[0061] (4)纯化与干燥：将改性后的生物活性玻璃纳米粒在9000rpm的转速下离心3min，用去离子水洗涤3次，得到具有生理环境稳定性的生物活性玻璃纳米粒；

[0062] (5)生物医学应用：将抗癌药物阿霉素通过吸附的方式负载于具有生理环境稳定性的胎牛血清改性的生物活性玻璃纳米粒，将负载有阿霉素的甘油磷酸钠改性的生物活性玻璃纳米粒与黑色素瘤细胞进行共培养，检测纳米颗粒对癌症细胞的杀伤能力。

[0063] 实施例6

[0064] (1)生物活性玻璃纳米粒的制备：以十六烷基溴化吡啶为模板，采用溶胶-凝胶法结合模板法合成生物活性玻璃纳米粒；

[0065] (2)改性体系的配制：将胎牛血清溶去离子水中，在室温下温和搅拌0.5h，胎牛血清的体积浓度为30％；

[0066] (3)改性过程：将生物活性玻璃纳米粒加入胎牛血清的水溶液中，生物活性玻璃纳米粒的浓度为1mg/mL，300W超声1min后在室温下温和搅拌24h；

[0067] (4)纯化与干燥：将改性后的生物活性玻璃纳米粒在9000rpm的转速下离心3min，用去离子水洗涤3次，得到具有生理环境稳定性的生物活性玻璃纳米粒；

[0068] (5)生物医学应用：将抗癌药物阿霉素通过吸附的方式负载于具有生理环境稳定性的胎牛血清改性的生物活性玻璃纳米粒，将负载有阿霉素的甘油磷酸钠改性的生物活性玻璃纳米粒与黑色素瘤细胞进行共培养，检测纳米颗粒对癌症细胞的杀伤能力。

[0069] 实施例7

[0070] (1)生物活性玻璃纳米粒的制备：以十二烷胺为模板，采用溶胶-凝胶法结合模板法合成生物活性玻璃纳米粒；

[0071] (2)改性体系的配制：将双磷酸盐阿仑膦酸钠溶于pH＝4的醋酸钠缓冲液中，待阿仑膦酸钠完全溶解，在室温下温和搅拌0.5h，阿仑膦酸钠的浓度为20mg/mL；

[0072] (3)改性过程：将生物活性玻璃纳米粒加入阿仑膦酸钠的醋酸钠溶液中，生物活性玻璃纳米粒的浓度为10mg/mL，300W超声30min后在室温下温和搅拌24h；

[0073] (4)纯化与干燥：将改性后的生物活性玻璃纳米粒在9000rpm的转速下离心3min，用去离子水洗涤3次，得到具有生理环境稳定性的生物活性玻璃纳米粒；

[0074] (5)生物医学应用：将具有生理环境稳定性的阿仑膦酸钠改性的生物活性玻璃纳米粒分散于pH＝7.4的磷酸盐缓冲溶液中，检测阿仑膦酸钠的累积释放量。并将阿仑膦酸钠改性的生物活性玻璃纳米粒与骨肉瘤细胞进行共培养，检测纳米颗粒对癌症细胞的杀伤能力。

[0075] 实施例8

[0076] (1)生物活性玻璃纳米粒的制备：以十二烷胺为模板，采用溶胶-凝胶法结合模板法合成生物活性玻璃纳米粒；

[0077] (2)改性体系的配制：将磷霉素钠溶于pH＝4的醋酸钠缓冲液中，待磷霉素钠完全溶解，在室温下温和搅拌0.5h，磷霉素钠的浓度为40mg/mL；

[0078] (3)改性过程：将生物活性玻璃纳米粒加入磷霉素钠的醋酸钠溶液中，生物活性玻璃纳米粒的浓度为10mg/mL，300W超声30min后在室温下温和搅拌24h；

[0079] (4)纯化与干燥：将改性后的生物活性玻璃纳米粒在9000rpm的转速下离心3min，用去离子水洗涤3次，得到具有生理环境稳定性的生物活性玻璃纳米粒；

[0080] (5)生物医学应用：将抗癌药物阿霉素通过吸附的方式负载于具有生理环境稳定性的磷霉素钠改性的生物活性玻璃纳米粒，将负载有阿霉素的磷霉素钠改性的生物活性玻璃纳米粒与黑色素瘤细胞进行共培养，检测纳米颗粒对癌症细胞的杀伤能力。

[0081] 实施例9

[0082] (1)生物活性玻璃纳米粒的制备：以十二烷胺为模板，采用溶胶-凝胶法结合模板法合成生物活性玻璃纳米粒；

[0083] (2)改性体系的配制：将甘油磷酸钠溶去离子水中，待甘油磷酸钠完全溶解，在室温下温和搅拌0.5h，甘油磷酸钠的浓度为3mg/mL；

[0084] (3)改性过程：将生物活性玻璃纳米粒加入甘油磷酸钠的水溶液中，生物活性玻璃纳米粒的浓度为1mg/mL，300W超声30min后在室温下温和搅拌1h；

[0085] (4)纯化与干燥：将改性后的生物活性玻璃纳米粒在9000rpm的转速下离心3min，用去离子水洗涤3次，得到具有生理环境稳定性的生物活性玻璃纳米粒；

[0086] (5)生物医学应用：将抗癌药物阿霉素通过吸附的方式负载于具有生理环境稳定性的甘油磷酸钠改性的生物活性玻璃纳米粒，将负载有阿霉素的甘油磷酸钠改性的生物活性玻璃纳米粒与黑色素瘤细胞进行共培养，检测纳米颗粒对癌症细胞的杀伤能力。

[0087] 实施例10

[0088] (1)生物活性玻璃纳米粒的制备：以十二烷胺为模板，采用溶胶-凝胶法结合模板法合成生物活性玻璃纳米粒；

[0089] (2)改性体系的配制：将胎牛血清溶去离子水中，在室温下温和搅拌0.5h，胎牛血清的体积浓度为1 0％；

[0090] (3)改性过程：将生物活性玻璃纳米粒加入胎牛血清的水溶液中，生物活性玻璃纳米粒的浓度为1mg/mL，300W超声1min后在室温下温和搅拌24h；

[0091] (4)纯化与干燥：将改性后的生物活性玻璃纳米粒在9000rpm的转速下离心3min，用去离子水洗涤3次，得到具有生理环境稳定性的生物活性玻璃纳米粒；

[0092] (5)生物医学应用：将抗癌药物阿霉素通过吸附的方式负载于具有生理环境稳定性的胎牛血清改性的生物活性玻璃纳米粒，将负载有阿霉素的甘油磷酸钠改性的生物活性玻璃纳米粒与黑色素瘤细胞进行共培养，检测纳米颗粒对癌症细胞的杀伤能力。

[0093] 实施例11

[0094] (1)生物活性玻璃纳米粒的制备：以十二烷胺为模板，采用溶胶-凝胶法结合模板法合成生物活性玻璃纳米粒；

[0095] (2)改性体系的配制：将胎牛血清溶去离子水中，在室温下温和搅拌0.5h，胎牛血清的体积浓度为20％；

[0096] (3)改性过程：将生物活性玻璃纳米粒加入胎牛血清的水溶液中，生物活性玻璃纳米粒的浓度为1mg/mL，300W超声1min后在室温下温和搅拌24h；

[0097] (4)纯化与干燥：将改性后的生物活性玻璃纳米粒在9000rpm的转速下离心3min，用去离子水洗涤3次，得到具有生理环境稳定性的生物活性玻璃纳米粒；

[0098] (5)生物医学应用：将抗癌药物阿霉素通过吸附的方式负载于具有生理环境稳定性的胎牛血清改性的生物活性玻璃纳米粒，将负载有阿霉素的甘油磷酸钠改性的生物活性玻璃纳米粒与黑色素瘤细胞进行共培养，检测纳米颗粒对癌症细胞的杀伤能力。

[0099] 实施例12

[0100] (1)生物活性玻璃纳米粒的制备：以十二烷胺为模板，采用溶胶-凝胶法结合模板法合成生物活性玻璃纳米粒；

[0101] (2)改性体系的配制：将胎牛血清溶去离子水中，在室温下温和搅拌0.5h，胎牛血清的体积浓度为30％；

[0102] (3)改性过程：将生物活性玻璃纳米粒加入胎牛血清的水溶液中，生物活性玻璃纳米粒的浓度为1mg/mL，300W超声1min后在室温下温和搅拌24h；

[0103] (4)纯化与干燥：将改性后的生物活性玻璃纳米粒在9000rpm的转速下离心3min，用去离子水洗涤3次，得到具有生理环境稳定性的生物活性玻璃纳米粒；

[0104] (5)生物医学应用：将抗癌药物阿霉素通过吸附的方式负载于具有生理环境稳定性的胎牛血清改性的生物活性玻璃纳米粒，将负载有阿霉素的甘油磷酸钠改性的生物活性玻璃纳米粒与黑色素瘤细胞进行共培养，检测纳米颗粒对癌症细胞的杀伤能力。

[0105] 实施例13

[0106] (1)生物活性玻璃纳米粒的制备：以十六烷基溴化吡啶为模板，采用溶胶-凝胶法结合模板法合成生物活性玻璃纳米粒；

[0107] (2)改性体系的配制：将双磷酸盐阿仑膦酸钠溶于pH＝4的醋酸钠缓冲液中，待阿仑膦酸钠完全溶解，在室温下温和搅拌0.5h，双磷酸盐阿仑膦酸钠的浓度为10mg/mL；

[0108] (3)改性过程：将生物活性玻璃纳米粒加入到阿仑膦酸钠的醋酸钠溶液中，生物活性玻璃纳米粒的浓度为5mg/mL，300W超声30min后在室温下温和搅拌12h；

[0109] (4)纯化与干燥：将改性后的生物活性玻璃纳米粒溶液在9000rpm的转速下离心3min，用去离子水洗涤3次，得到具有生理环境稳定性的生物活性玻璃纳米粒；

[0110] (5)生物医学应用：将具有生理环境稳定性的阿仑膦酸钠改性的生物活性玻璃纳米粒分散于pH＝7.4的磷酸盐缓冲溶液中，检测阿仑膦酸钠的累积释放量。并将阿仑膦酸钠改性的生物活性玻璃纳米粒与骨肉瘤细胞进行共培养，检测纳米颗粒对癌症细胞的杀伤能力。

[0111] 实施例14

[0112] (1)生物活性玻璃纳米粒的制备：以十六烷基溴化吡啶为模板，采用溶胶-凝胶法结合模板法合成生物活性玻璃纳米粒；

[0113] (2)改性体系的配制：将磷霉素钠溶于pH＝4的醋酸钠缓冲液中，待磷霉素钠完全溶解，在室温下温和搅拌0.5h，磷霉素钠的浓度为10mg/mL；

[0114] (3)改性过程：将生物活性玻璃纳米粒加入磷霉素钠的醋酸钠溶液中，生物活性玻璃纳米粒的浓度为6mg/mL，300W超声30min后在室温下温和搅拌18h；

[0115] (4)纯化与干燥：将改性后的生物活性玻璃纳米粒在9000rpm的转速下离心3min，用去离子水洗涤3次，得到具有生理环境稳定性的生物活性玻璃纳米粒；

[0116] (5)生物医学应用：将抗癌药物阿霉素通过吸附的方式负载于具有生理环境稳定性的磷霉素钠改性的生物活性玻璃纳米粒，将负载有阿霉素的磷霉素钠改性的生物活性玻璃纳米粒与黑色素瘤细胞进行共培养，检测纳米颗粒对癌症细胞的杀伤能力。

[0117] 实施例15

[0118] (1)生物活性玻璃纳米粒的制备：以十六烷基溴化吡啶为模板，采用溶胶-凝胶法结合模板法合成生物活性玻璃纳米粒；

[0119] (2)改性体系的配制：将甘油磷酸钠溶去离子水中，待甘油磷酸钠完全溶解，在室温下温和搅拌0.5h，甘油磷酸钠的浓度为1mg/mL；

[0120] (3)改性过程：将生物活性玻璃纳米粒加入甘油磷酸钠的水溶液中，生物活性玻璃纳米粒的浓度为2mg/mL，300W超声30min后在室温下温和搅拌2h；

[0121] (4)纯化与干燥：将改性后的生物活性玻璃纳米粒在9000rpm的转速下离心3min，用去离子水洗涤3次，得到具有生理环境稳定性的生物活性玻璃纳米粒；

[0122] (5)生物医学应用：将抗癌药物阿霉素通过吸附的方式负载于具有生理环境稳定性的甘油磷酸钠改性的生物活性玻璃纳米粒，将负载有阿霉素的甘油磷酸钠改性的生物活性玻璃纳米球与黑色素瘤细胞进行共培养，检测纳米颗粒对癌症细胞的杀伤能力。

[0123] 实施例16

[0124] (1)生物活性玻璃纳米粒的制备：以十六烷基溴化吡啶为模板，采用溶胶-凝胶法结合模板法合成生物活性玻璃纳米粒；

[0125] (2)改性体系的配制：将胎牛血清溶去离子水中，在室温下温和搅拌0.5h，胎牛血清的体积浓度为15％；

[0126] (3)改性过程：将生物活性玻璃纳米粒加入胎牛血清的水溶液中，生物活性玻璃纳米粒的浓度为3mg/mL，300W超声1min后在室温下温和搅拌20h；

[0127] (4)纯化与干燥：将改性后的生物活性玻璃纳米粒在9000rpm的转速下离心3min，用去离子水洗涤3次，得到具有生理环境稳定性的生物活性玻璃纳米粒；

[0128] (5)生物医学应用：将抗癌药物阿霉素通过吸附的方式负载于具有生理环境稳定性的胎牛血清改性的生物活性玻璃纳米粒，将负载有阿霉素的甘油磷酸钠改性的生物活性玻璃纳米粒与黑色素瘤细胞进行共培养，检测纳米颗粒对癌症细胞的杀伤能力。

[0129] 本发明改性后得到的生理环境稳定的生物活性玻璃纳米粒干燥后为白色粉体。

[0130] 本发明制备的生理环境稳定的生物活性玻璃纳米粒在去离子水和磷酸盐缓冲液等缓冲体系中的稳定性得到明显提高。

[0131] 图1显示AL-BGN可在去离子水和pH＝7.4的磷酸盐缓冲液中稳定分散长达48h，而BGN分散在水或pH＝7.4的磷酸盐缓冲液中48h后几乎全部沉淀。

[0132] 图2中PDS-BGN和BGN在水中分散0h和48h后的光学照片。显而易见，分散在水中48h后，BGN已经全部沉淀在底部，而PDS-BGN可保持稳定分散，无明显的沉淀现象。

[0133] 图3为GP-BGN和BGN在水中分散48h和在pH＝7.4的磷酸盐缓冲液中分散2h后的光学照片。GP-BGN可以在水中保持稳定分散状态48h，在磷酸盐缓冲液中保持稳定分散2h。而BGN在水和磷酸盐缓冲液中分别分散48h和2h后均已全部沉淀。

[0134] 图4为10％FBS-BGN，20％FBS-BGN，30％FBS-BGN和BGN在水和pH＝7.4的磷酸盐缓冲液中分散24h后的光学照片。经过FBS改性的生物活性玻璃纳米粒可以在水和磷酸缓冲溶液中稳定分散24h而不发生沉淀，而BGN已全部沉淀。因此，本发明所提供的生物活性玻璃纳米粒改性方法可以有效地提高生物活性玻璃纳米粒的生理环境稳定性，这对于临床使用过程中延长材料的血液循环时间，降低免疫反应有着重要意义。

[0135] 图5(a)为显示经过AL改性后，溶液的紫外吸收值明显下降，表明AL成功接枝在生物活性玻璃纳米粒表面。图5(b)为AL-BGN，BGN和AL的傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)，AL-BGN的红外光谱上可明显观察到AL中的磷酸基团的特征吸收峰(1541cm-1)，羟基的弯曲振动峰(930cm-1附近)。图5(c)为AL-BGN，BGN和AL的X射线衍射图谱(XRD)，AL-BGN的XRD图谱上可明显观察到AL的衍射峰。因此，FTIR和XRD表征都进一步的表明AL成功地接枝在生物活性玻璃纳米粒表面。图5(d)为AL-BGN在pH＝7.4的磷酸盐缓冲液中释放AL的药物累积释放曲线。可以看到AL表现出缓慢可持续的释放行为，因此AL-BGN在骨组织修复和疾病治疗中具有巨大的应用潜力。AL作为常见的双磷酸盐不仅可用于治疗骨质疏松，抑制骨吸收，同时还可以抑制癌细胞生长和血管生成。因此，可将AL-BGN与癌细胞进行共培养，检测其在癌症治疗方面的应用潜力。

[0136] 图6为骨肉瘤细胞(SJSA-1)与不同浓度的AL-BGN共同培养24h和72h后的细胞存活率，其中相同浓度的纯AL为对照。从图6(a)和图6(b)可以看出AL-BGN对细胞的杀伤力具有浓度依赖性。并且，当AL的浓度较低时，AL-BGN显示出比AL更加明显的细胞杀伤力。这是因为，浓度较低时，相比于游离的AL分子，AL-BGN更容易被细胞摄取并能有效释放出AL分子，从而显示出明显的细胞杀伤力，浓度较高时，AL-BGN和AL都对癌症细胞有明显的毒性。因此，AL-BGN在癌症治疗，尤其是骨肉瘤或骨转移疾病的治疗方面具有巨大的应用潜力。

[0137] 图7为BGN-DOX，FBS-BGN-DOX和DOX对于黑色素瘤细胞(A-375)的杀伤力检测。由图7(a)和图7(b)可看出，BGN-DOX，FBS-BGN-DOX和DOX对A-375的杀伤力具有浓度和时间依赖性。并且，FBS改性后的BGN对DOX的负载和释放能力没有受到明显的影响，可以有效地抑制癌细胞的生长和增殖。

[0138] 本发明中的生物活性玻璃纳米粒的改性方法简单，反应条件温和；制得的生物活性玻璃纳米粒具有良好的生理环境稳定性，因此本发明所提供的改性方法，有效地改善了生物活性玻璃纳米粒的亲水性和稳定性，这对于活体实验中延长生物活性玻璃纳米粒血液循环时间，降低免疫反应，提高生物相容性，药物的缓释有重要意义。进一步体外实验显示，改性后的生理环境稳定的生物活性玻璃纳米粒具有很强的药物负载能力，可显著地抑制癌细胞的生长和增殖，在药物递送和疾病治疗等方面具有巨大的应用潜力。

[0139] 本发明首先制备生物活性玻璃纳米粒，然后将改性剂溶于去离子水或缓冲液中温和搅拌，待改性剂完全溶解后加入生物活性玻璃纳米粒进行改性反应；最终将改性后的生物活性玻璃纳米粒离心洗涤并冻干得到最终产物。本发明改性技术简单易行，反应条件温和，利用亲水性的改性剂，首次通过钙离子和改性剂中的磷酸根等阴离子基团间的离子间作用力以及生物活性玻璃纳米粒对血清中丰富的蛋白的吸附作用对生物活性玻璃纳米粒进行改性，提高了生物活性玻璃纳米粒在不同分散体系中的亲水性和稳定性，改性后的生物活性玻璃纳米粒不仅具有良好的生理环境稳定性，且能有效抑制癌细胞的生长和增殖，在组织的修复与重建及癌症治疗等生物医学领域具有巨大的应用潜力。

[0140] 以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

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