技术领域
[0001] 本
发明涉及一种光敏剂，具体涉及一种
纳米粒子上转换光敏剂。
背景技术
[0002] 光动
力疗法(PDT)是一种功能保留的
肿瘤消融干预
治疗方法。20世纪初发现这一
疾病治疗方法，并由多尔蒂Dougherty等人在1975年首次进行论证，并对PDT进行了广泛的研究，PDT已成为一种疾病治疗的特殊方式。最基本的治疗包括：首先给肿瘤部位用光敏剂(PS)处理，然后用特定
波长的光对肿瘤进行照射，以激活PS。激发后的PS将其
能量转移到分子
氧上，从而产生细胞毒性
活性氧(ROS)，如单线态氧(1O2)等，这种氧可以杀伤肿瘤细胞。PDT本身对
生物系统几乎没有任何毒性作用，相比于化疗、放疗，PDT不会引起全药物毒性和
电离辐射损伤。与传统的治疗方法相比，PDT有其自身的优点。其无损伤，可重复性治疗而无累积毒性。在过去的四十年中，PDT已经被证明是治疗浅表膀胱、
肺癌、食管癌、头颈部癌及
皮肤癌非常有效的方法。PDT也被用作其他
癌症治疗的辅助疗法以减少肿瘤
切除手术后残留的肿瘤。
[0003] 尽管PDT取得了广泛而迅速发展和应用，但是PDT尚未获得临床上接受的作为首选的肿瘤干预治疗方法，由于某些限制，包括缺乏理想的光敏剂。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种光敏剂及其制备方法，以解决以往光敏剂上转换
发光效率低，组织穿透深度浅的问题。
[0005] 为了解决所属所属技术问题本发明一方面提供了一种光敏剂载体，所述药物载体所含的所述上转换纳米粒子为
纳米级的
核壳结构，所述核壳结构包括核体和包覆于所述核体的壳体，所述核体包含三价Gd离子，由所述核体向所述壳体延伸的方向，所述壳体包括依次结合的第一包覆层、第二包覆层和第三包覆层，且所述第一包覆层包覆于所述核体；
[0006] 其中，所述第一包覆层含有三价Y离子和三价Er离子，所述第二包覆层含有三价Y离子和三价Nd离子，所述第三包覆层含有三价Lu离子。
[0007] 优选地，所述光敏剂载体的粒径为25-30nm；
[0008] 所述第一包覆层的厚度为4-6nm；
[0009] 所述第二包覆层的厚度为2-4nm；
[0010] 所述第三包覆层的厚度为1-3nm。
[0011] 本发明另一方面提供了一种光敏剂，包括载体和结合于所述载体上的光敏剂功能成分，所述的光敏剂载体，所述光敏剂功能成分为上转换光敏剂。
[0012] 优选地，所述光敏剂功能成分与载体比值1：150-200
[0013] 优选地，所述上转换光敏剂功能成分包括光敏剂MC540和Ce6分子。
[0014] 优选地，所述光敏剂还包括聚乙二醇-叶酸。
[0015] 本发明又一方面提供了一种光敏剂载体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0016] S01：将1当量的氯化钆，15-50当量的油酸，35-70当量的十八烯在惰性气体环境下加
热处理；冷却后加入5-10倍当量的NH4F和1-2倍当量的NaOH在300℃下反应1小时，沉淀处理后得到NaGdF4纳米粒子；
[0017] S02：将3当量的三氟
醋酸钇、1当量三氟醋酸镱、0.1当量三氟醋酸铒，加入50-100当量的油酸，30-60当量的十八烯，还有步骤S01中的NaGdF4纳米粒子，在惰性气体环境280-320℃下反应20-40min，沉淀处理；
[0018] S03：将5当量的三氟醋酸钇、1当量三氟醋酸钕，加入50-100当量的油酸，30-60当量的十八烯，还有步骤S01中的NaGdF4纳米粒子，在惰性气体环境280-320℃下反应20-40min，沉淀处理；
[0019] S04：将5当量的三氟醋酸镥加入50-100当量的油酸，30-60当量的十八烯，还有步骤S01中的NaGdF4纳米粒子，在惰性气体环境280-320℃下反应20-40min，沉淀处理；高温处理所述沉淀得到所述光敏剂载体。
[0020] 优选地，步骤S01中的加热处理
温度为80-100℃，加热时间为25-35min。
[0021] 优选地，步骤S01中的沉淀处理为离心之后分散于正己烷中。
[0022] 本发明所述的光敏剂载体为上转换纳米粒子，所述上转换纳米粒子可以用
近红外光激发，增加了组织深度，减少了短波长的光对组织的伤害。
[0023] 本发明所述光敏剂，由于利用了所述上转换纳米粒子，可采用近红外光激发，近红外光对组织穿透性能更强；另一方面，纳米粒子上转换还提高了吸收效率，提升了光敏剂的整体转换效率。
[0024] 本发明所述
生物相容性光敏剂的强组织穿透性可以更好地应用于
生物组织成像，更强的吸收效率可以更高效的施行
光动力治疗。
[0025] 本发明所述光敏剂载体的制备方法，实验条件温和，制备工艺简单，步骤简洁而高效。
附图说明
[0026] 图1未添加光敏剂的上转换纳米粒子透射电镜图；
[0027] 图2上转换纳米粒子的发光
光谱和光敏剂的发射光谱；
[0028] 图3光照下单线态氧的曲线图
[0029] 图4不同光照时间细胞中产生单线态氧的细胞成像图
具体实施方式
[0030] 为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合
实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方案仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0031] 本发明的目的是提供一种光敏剂载体、光敏剂载体的制备方法和光敏剂，以解决以往光敏剂上转换发光效率低，组织穿透深度浅的问题。
[0032] 为了解决所属所属技术问题本发明一方面提供了一种光敏剂载体，所述药物载体所含的所述上转换纳米粒子为纳米级的核壳结构，所述核壳结构包括核体和包覆于所述核体的壳体，所述核体包含三价Gd离子，由所述核体向所述壳体延伸的方向，所述壳体包括依次结合的第一包覆层、第二包覆层和第三包覆层，且所述第一包覆层包覆于所述核体；
[0033] 其中，所述第一包覆层含有三价Y离子和三价Er离子，所述第二包覆层含有三价Y离子和三价Nd离子，所述第三包覆层含有三价Lu离子。
[0034] 所述光敏剂载体的粒径为25-30nm；
[0035] 所述第一包覆层的厚度为4-6nm；
[0036] 所述第二包覆层的厚度为2-4nm；
[0037] 所述第三包覆层的厚度为1-3nm。
[0038] 本发明另一方面提供了一种光敏剂，包括载体和结合于所述载体上的光敏剂功能成分，所述的光敏剂载体，所述光敏剂功能成分为上转换光敏剂。
[0039] 所述光敏剂功能成分与载体
质量比为1:150-200。
[0040] 所述上转换光敏剂功能成分包括光敏剂MC540和Ce6分子。但也可以选取其他光敏剂，只要吸收波长和上转换纳米粒子的发射波长重叠，这里选取这两种效果较好。
[0041] 所述光敏剂还包括聚乙二醇-叶酸。纳米粒子光敏剂由于主体是无机
离子化合物和有机光敏剂，生物相容性弱。用聚乙二醇-叶酸作为表面包覆分子，因此赋予所述光敏剂较好的生物相容性。所述的生物相容性光敏剂可以用于光动力治疗。
[0042] 本发明提供了一种光敏剂制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0043] S01：将1当量的氯化钆，15-50当量的油酸，35-70当量的十八烯在惰性气体环境下加热处理；冷却后加入5-10倍当量的NH4F和1-2倍当量的NaOH在300℃下反应1小时，沉淀处理后得到NaGdF4纳米粒子；
[0044] S02：将3当量的三氟醋酸钇、1当量三氟醋酸镱、0.1当量三氟醋酸铒，加入50-100当量的油酸，30-60当量的十八烯，还有步骤S01中的NaGdF4纳米粒子，在惰性气体环境280-320℃下反应20-40min，沉淀处理；
[0045] S03：将5当量的三氟醋酸钇、1当量三氟醋酸钕，加入50-100当量的油酸，30-60当量的十八烯，还有步骤S01中的NaGdF4纳米粒子，在惰性气体环境280-320℃下反应20-40min，沉淀处理；
[0046] S04：将5当量的三氟醋酸镥加入50-100当量的油酸，30-60当量的十八烯，还有步骤S01中的NaGdF4纳米粒子，在惰性气体环境280-320℃下反应20-40min，沉淀处理；高温处理所述沉淀得到所述光敏剂载体。
[0047] 所述惰性气体环境包括氩气、氮气、
真空中的任意一种或多种。这几种手段都是常规操作，可以进一步优选氮气作为手段，节约成本。
[0048] 步骤S01中的加热处理温度为80-100℃，加热时间为25-35min。加热到一定温度并持续半小时左右，可以使得原料分散更为均匀。
[0049] 步骤S01中的沉淀处理为离心之后分散于正己烷中。由于纳米粒子的
密度较大，使用离心的效果比较良好。分散于正己烷的目的则是保持纳米粒子的离散，若干燥之后粘结在一起就失去制备的意义。
[0050] 所述光敏剂载体，利用
稀土金属的性质，与传统的反斯托克斯过程(如双
光子吸收和多光子吸收过程)不同，上转换发光过程是建立在许多中间能级态的
基础上的，因此有较高的
频率转换效率。通常，上转换过程可以由低功率的连续波激光激发，而与之鲜明对比的是“双光子过程”需要昂贵的大功率激光来激发。
[0051] 本发明所述光敏剂，由于利用了上转换纳米粒子，丰富了发射波段，一方面，可发射波长更长的近红外光，近红外光对组织穿透性能更强；另一方面，纳米粒子上转换还提高了吸收效率。
[0052] 本发明所述的生物相容性光敏剂由于在所述光敏剂的基础上融合了生物相容性良好的聚乙二醇-叶酸，因此除了具有吸收效率高，组织穿透性强的优势外还具有良好的生物相容性。本发明所述生物相容性光敏剂的强组织穿透性可以更好地应用于生物组织成像，更强的吸收效率可以更高效的施行光动力治疗。如图2所示，上转换离子的发射光谱和所述光敏剂的发射光谱相重叠强度增加，有效光强比率增加因此光动力治疗效果更佳。
[0053] 本发明的光敏剂制备方法，用简单而有层次的组合，成功利用上转换纳米粒子增强了所述光敏剂的光学性能，操作简单而高效。
[0054] 实施例1
[0055] 采用热-共沉淀法制备上转换Gd@Er@Nd@Lu(UP)多壳层纳米粒子。①首先，制备NaGdF4纳米粒子，称量氯化钆GdCl3·6H2O 0.3717g加入到三颈瓶中，同时量取6ml油酸和15ml十八烯放在三颈瓶中。然后，通氩气40min，除去反应瓶中的
水蒸气和氧气。接着升温到
160℃,反应30min，降到室温，加入NH4F(0.1480g)和NaOH(0.1000g)，然后加热到100℃,除去甲醇后，温度迅速升温到300℃,反应1小时，最后降到室温，用
乙醇离心，分散到正己烷溶液中。②制备Gd@Er纳米粒子，首先，称量相应计量的三氟醋酸钇Y(CF3COO)3 0.3336g，三氟醋酸镱Yb(CF3COO)3 0.1024g，三氟醋酸铒Er(CF3COO)3 0.0102g，加入油酸15ml，十八烯
10ml，还有①中的核NaGdF4纳米粒子，搅拌通气30min，然后加热到320℃，反应30min后降温，离心，分散在正己烷中。③Gd@Er@Nd制备方法同②，除了反应原料三氟醋酸钇Y(CF3COO)3
0.3422g，三氟醋酸钕Nd(CF3COO)3 0.0966g。④Gd@Er@Nd@Lu纳米粒子的制备方法同③，除了起始原料三氟醋酸镥Lu(CF3COO)3 0.5088g。
[0056] 实施例2
[0057] 上转换纳米粒子共装载光敏剂制备。首先将上转换纳米粒子进行相转移。我们采用两亲性
聚合物TWEEN20将油性的上转换纳米粒子转移到水相中，然后装载光敏剂部花青(MC540)和二氢卟吩(Ce6)分子，搅拌过夜，然后离心，得到产物UPMC并分散在PBS中。最后，采用聚乙二醇-叶酸(DEPE-mPEG)增加纳米光敏剂的生物相容性。如图4所示，在50μg/mL情况下细胞存活率在发生明显降低。
[0058] 实施例3
[0059] 上转换纳米光敏剂体外单线态氧监测。在PDT中，单线态氧产生的越多，PDT的越有效，为测得上转换光敏剂产生单线态氧的效果，首先将2ml的上转换光敏剂与10微升0.8mM的1,3二苯并呋喃(DPBF)共同孵育，然后用808nm激光光照，每两分钟测DPBF在417nm处的吸收，光敏剂受激发后与氧分子反应，产生单线态氧，单线态氧会破坏DPBF的结构，导致DPBF在417nm的吸收下降，然后根据DPBF的吸收绘制曲线。得到测试结果如图2所示，本发明的光敏剂产生的单线态氧浓度明显更多，说明本发明的光敏剂效果更佳，光动力治疗效果有效。
[0060] 实施例4
[0061] 为测得细胞中单线态氧的产生，首先将聚乙二醇修饰的上转换光敏剂(UPMC-DEPE-mPEG)200μg/mL与细胞共同孵育6小时，然后洗去多余残留的上转换光敏剂药物，加入1ml的DCFH培养液4h，然后洗掉DCFH,接着加入1ml培养液，用808nm光照，5min，10min，
15min，放在激光共聚焦
显微镜下用480nm激发，观察520nm发光。得到的结果如图3所示，说明在细胞内也是可以产生单线态氧的，并且单线态氧量会随着时间增加。
