[发明专利]一种能够分布于脑内细胞间隙的硫酸软骨素修饰的氧化铁纳米粒子的制备方法

说明书

本发明公开了一种能够分布于脑内细胞间隙的硫酸软骨素修饰的氧化铁纳米粒子的制备方法。因生物医学领域的一些特殊应用要求氧化铁纳米粒子能够分布于细胞膜附近，故本发明采用物理方法将硫酸软骨素修饰于氧化铁纳米粒子表面后注入大鼠脑内，利用硫酸软骨素属于细胞外基质的功能及特点，再加之合适的电泳粒度及zeta电位，使得修饰了硫酸软骨素的氧化铁纳米粒子极少被脑内细胞内吞，且大部分呈分散状填充在细胞间隙中。

技术领域

本发明涉及纳米材料生物学修饰，特别是一种能够分布于脑内细胞间隙的硫酸软骨素修饰的氧化铁纳米粒子的制备方法，属于生物纳米材料及应用领域。

背景技术

目前超顺磁性氧化铁纳米粒(SPIONs)以其独特磁性质而被应用于磁共振成像(MRI)、靶向给药、基因传递、细胞标记及分离、组织工程等方面。经过表面改性的磁性氧化铁纳米粒子，其水溶性、生物相容性得到了极大的改善，延长了其在体内的循环时间。经过表面功能化的磁性氧化铁纳米粒子可以同时作为成像诊断对比剂及药物载体，并可以作为特殊的靶向系统粘附于细胞膜或细胞膜附近，或者粘附于组织屏障上。这些分布于细胞膜附近的氧化铁纳米粒子可以在外磁场中通过发热或者扰动，打开脑内细胞膜上的细胞通道，使细胞产生一系列的生理反应，用于组织病变的诊断与治疗，将诊断治疗一体化，实现个体化医疗。同时可以实时监测药物运输以及药物在靶点与正常器官的分布情况，监视药物代谢变化，进行药效评价。个体化地对病人同时实现诊断与治疗，在近年来备受关注，这也是未来个性化医疗发展的一个趋势。

硫酸软骨素(Chondroitin sulfate,CS)是一种混合酸性粘多糖，广泛分布于动物组织的细胞外基质和细胞表面，该多糖的糖链由交替的葡萄糖醛酸和N-乙酰半乳糖胺(又称N-乙酰氨基半乳糖)二糖单位组成，通过一个似糖链接区连接到核心蛋白的丝氨酸残基上。该多糖大分子结构主要由D-葡萄糖醛酸与N-乙酰基-D-氨基半乳糖以1,3-糖苷键结合的双糖为基本单位聚合而成，其大约含50～70个双糖基本单位，相对分子质量为10000～50000Da。硫酸软骨素为白色粉末，分子中含多个羟基、硫酸基和羧基，易溶于水，它与钠、钾、钙离子结合生成的盐具有热稳定性，受热80℃也不会被破坏，在酸性溶液中易水解成单糖或较小的多糖体。

黑质是中脑的一个大核，位于腹侧被盖区和大脑脚之间。黑质中丰富的多巴胺神经元可通过释放的多巴胺来影响动物行为，损伤的多巴胺能神经元将导致帕金森疾病的发生。将氧化铁纳米粒子表面修饰了硫酸软骨素，并将其注射到黑质部位，使硫酸软骨素修饰的氧化铁纳米粒子分布于黑质中细胞间隙，即细胞膜附近。有望通过磁场作用于这些分布于细胞膜附近的氧化铁纳米粒子，打开细胞膜上的离子通道，影响多巴胺能神经元的分泌，进而治疗帕金森疾病。

发明内容

本发明的目的是先将采用高温热分解法合成的PEG、PEI修饰的氧化铁纳米粒子PEG-PEI-SPIONs，再采用物理法修饰以硫酸软骨素CS。将最佳修饰量的CS-SPIONs分别注入到大鼠黑质部位以后，通过固定包埋、超薄切片技术在TEM下观察粒子的细胞结构分布。可见修饰了CS的PEG/PEI-SPIONs极少数被内吞，大部分填充在细胞间隙中，且未发生团聚现象。

具体步骤为：

(1)首先合成PEI/PEG修饰的氧化铁纳米粒子(PEG/PEI-SPIONs)。称取15g PEG和0.3 g PEI于三口烧瓶中，在氩气的氛围中280℃回流1h。产物依次用甲苯和丙酮清洗三次，并用磁选柱清洗残留的甲苯丙酮，所得样品分散于去离子水中，即得到PEG/PEI-SPIONs。

(2)将10～40mg CS分别与20ml浓度为1mg/ml的PEG/PEI-SPIONs水分散液混合，在温度为4℃，转速为60r/min的摇床中反应5h。反应后的样品置于4℃冰箱过夜，然后样品在透析袋中透析120h，即得到CS-SPIONs，样品保存在4℃冰箱。