納米級活性碳，其製備及其用途的製作方法

2023-06-09 02:58:01 1

專利名稱：納米級活性碳，其製備及其用途的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種新的納米級活性碳，其製備方法及其作為醫療靶向治療用載體或淨化環境等用途，尤其是用作對腹腔和淋巴組織具有特殊選擇性的抗癌藥載體或水處理等。
背景技術：
目前癌症治療的最大困難在於其轉移和復發。無論對於手術切除和化學治療，轉移和復發都是導致治療失敗的根本原因。手術可以切除較大的癌灶，但對於肉眼看不到的微小癌灶及游離的癌細胞卻無能為力，且於手術時由於癌細胞脫落造成的腹腔種植轉移，也是術後復發和轉移的重要原因。尤其對於胃癌，腹腔種植轉移可佔術後復發和轉移的50％以上。找到能夠防止脫落癌細胞腹腔種植轉移的方法，將可減少術後癌的轉移和復發，提高根治率。淋巴道是癌細胞轉移的主要途徑，佔所有癌轉移的90％以上。化療可殺滅淋巴道內微小癌灶和游離癌細胞，減少癌的轉移和復發，但目前化療藥物都缺乏對癌組織及癌細胞的選擇性，往往因為機體不能耐受抗癌藥的毒性而導致化療失敗。因此，找到對淋巴道內癌組織和癌細胞進行選擇性治療的方法，將改善治療癌症的效果。
如上所述，手術時的腹腔種植轉移和自然條件下的淋巴道轉移是癌轉移的主要途徑。腹腔化療和淋巴化療是近年興起的針對癌的轉移和復發而採用的一種高選擇性，高濃度，超強化的化療手段。這種手段提高化療藥物在腹腔和淋巴系統內的濃度，而很少進入血液循環，因此可充分發揮抗癌藥的作用，殺滅腹腔或淋巴轉移癌灶而很少造成系統損害。這種腹腔化療和淋巴化療所用的抗癌藥載體是活性碳，目前所用的活性碳大多為41μm，已有人將其粉碎至2μm。用活性碳吸附抗癌藥後注射於腹腔和癌區組織內，由於其較大的粒度及其生物惰性因此不被毛細血管吸收(毛細血管只允許粒徑小於9nm的粒子通過)而只能進入淋巴管。進入淋巴管的活性碳隨淋巴引流系統而移行，到達各處淋巴結並被其截留，在此長期存留並緩慢釋放抗癌藥，殺滅已轉移到此的微小癌灶及游離癌細胞或作為伏兵，待游離癌細胞到來時將其消滅，因此減少癌的轉移和復發。
但目前腹腔化療和淋巴化療所用的載體活性碳存在著一些問題，影響其臨床應用一是目前所所用活性碳的粒徑較大(均大於微米級)因此因注射或自破裂的血管壁進入血液循環時，有造成栓塞的危險；二是目前所用的活性碳的表面粗糙，形態不規則，有尖銳的稜角，用於腹腔化療時對腹膜刺激性大，易引起腹腔炎症和粘連；三是活性碳粒徑較大時存在有大、中、小三種孔徑，對於抗癌藥的吸附主要是小孔徑的作用，因此對抗癌藥的吸附率低。

發明內容
本發明的目的是克服已知醫用活性碳的不足，尋找更好的活性碳。本發明人經研究現已研製出一種新的納米級活性碳，其特徵在於平均粒徑為299±190nm，最大直徑與其寬度比為1.0～1.3∶1。該納米級活性碳表面規則平滑，形態近圓型，粒徑在納米級，故在使用時不會造成栓塞，不會引起腹腔炎症或粘連；提高對抗癌藥吸附率；提高對環境如水處理的效果等。本發明基於上述發現得已完成。
本發明第一方面涉及納米級活性碳，其特徵在於所述活性碳的粒徑分布於10-810nm，平均粒徑為299±188nm。
本發明還涉及納米級活性碳作為藥用載體的用途。
本發明進一步涉及製備納米級活性碳的方法，其包括a)將市售粉狀活性碳用球磨機球磨40-60小時；b)將a)中球磨過的活性碳用三次蒸餾的水進行混懸；c)將b)中活性碳的懸浮液靜置至少72小時；d)將c)中沉澱後的上清液通過0.22μm的微孔濾膜進行濾過，濾去水分；
e)將d)中納米活性碳在120℃條件下乾燥2小時。
根據本發明，本發明的納米級活性碳表面規則平滑，形態近似圓形，其中納米級活性碳的最大直徑與其寬度的比在1.0-1.3∶1。由此，當本發明納米級活性碳用於腹腔給藥的載體時，在腹腔注射後對腹腔刺激性小，腹部無腹痛及異常反應，不引起腹部炎症和腹腔粘連，同時本發明納米級活性碳可長期聚集在腹壁的淋巴組織，這為包括抗癌物的藥物長期在腹腔及腹壁淋巴組織內維持有效藥物濃度提高了可靠基礎。
根據本發明，本發明中所述的「藥物」是指任何能用本發明納米級活性碳作為載體從而使其藥效有所改善的藥物，例如抗癌藥，如絲裂黴素或環磷醯胺等。本發明中所述「淨化或處理環境」指淨化或處理生命體如人類，物質及自然界的環境，如本發明納米級活性碳作為吸附劑用於毒物或藥物中毒的解毒，製備藥物時用於熱源的去除，飲用水的處理，及空氣的淨化等。
根據本發明，本發明的納米級活性碳由於其粒徑在納米級，遠小於毛細血管的直徑，因此即使偶爾進入血液循環，也不會造成栓塞，因此具有較大的安全性，從而可用於癌靶向治療。通過小鼠尾脈注射實驗表明，其半數致死量為25mg/kg，明顯小於41μm的醫用活性碳。
進一步講，本發明的納米級活性碳由於其粒徑小，形態近圓形，表面平滑，因此對腹腔的刺激性小，腹腔注射後，小鼠無腹痛及異常反應，不引起炎症和腹腔粘連。由圖5可以看出。小鼠腹腔注射1周後，對周圍組織無刺激，未引起炎症反應(圖5)。
更具體講，本發明納米級活性碳改善了醫用活性碳的大小和形態特徵，減小了其毒性和刺激性，可避免腹腔炎症和粘連併發症，是藥物如癌腹腔化療和淋巴化療中抗癌藥的理想載體。這種納米活性碳抗癌靶向治療載體尤其適用於胃癌的腹腔化療和淋巴化療，同樣也可用於結腸癌、乳腺癌、皮膚癌、鼻咽癌等以淋巴道轉移為主的癌的淋巴化療。另外，本發明的納米活性碳，在其它方面也具有極大的應用潛力。這些方面包括由於其粒徑減小，其孔徑主要由小孔徑組成，因此具有更高的吸附率。這一特性使其在用於毒物吸附時具有更佳的療效，如用於毒物、藥物中毒時的洗胃液中的吸附劑或用作止瀉劑；由於其粒徑小，因此其粒子間的間隙也小，因此具有更好的濾過特性。加之前述的良好吸附性能，用於藥物製備時可更有效的除去熱源；用於飲用水的淨化，可更有效的除去水中的雜質。
本發明的納米級活性碳可如下製備a)用球磨機球磨市售活性碳或市售醫用活性碳60小時，b)將a)中球磨後的活性碳混懸於經過三次蒸餾後的水中，c)將b)中活性碳的混懸液靜置72小時，d)取c)中沉澱後的上清液通過孔徑為0.22μm的微孔濾膜，濾去水分，e)將濾去水分後或經二次沉澱的d)中活性碳在120℃條件下活化2小時。
本發明納米級活性碳的檢測及確定是用原子力顯然鏡進行，方法是將納米活性碳重新懸浮於經三次蒸餾後的水中，取6μl水懸浮液滴加於新鮮裂解的雲母表面，以一蓋玻片蓋於其上，用濾紙吸去水分。一小時後去掉蓋玻片，涼幹，即可用原子力顯微鏡進行觀察。


圖1是本發明實施例1製備的納米活性碳的原子力顯微鏡檢測圖像，其中納米級活性碳粒徑分布於10-810nm；平均粒徑為299±188nm，形狀近似球型；圖2是本發明實施例1製備的納米活性碳的粒徑分布，其中粒徑500nm以下的活性碳佔90％以上，最小粒徑10nm，最大粒徑810nm；圖3是本發明實施例1製備的納米活性碳的最大直徑與其寬度的比值，該比值為1.0-1.3∶1；圖4是本發明實施例1製備的納米活性碳腹腔注射1周後在腹壁淋巴系統中的存在情況。腹腔黏膜無紅腫及刺激現象，無炎症，無粘連；圖5是本發明實施例1製備的納米活性碳注射1周後的病理檢驗。納米活性碳存在於淋巴組織中，毛細胞血管內沒有碳粒。納米活性碳周圍沒有炎症細胞的浸潤，沒有結締組織的增生現象。
具體實施例方式
下面的實施例是對本發明的進一步說明，並其不意味著對本發明的任何限制。
實施例1 本發明納米活性碳的製備取市售醫用活性碳(北京大力精細化工廠)約40g，裝入行星牌球磨機球磨60小時。然後取球磨後的活性碳3g加三次蒸餾後的水3000ml充分混勻，靜置72小時，待在容器底部可見明顯沉澱，其上層液體透明，沉澱與上清界限分明時，取上清置1000ml不鏽鋼濾器中，通過0.22μm的微孔濾膜加壓濾去水分，在烘箱中於120℃烘烤2小時。最後再用三次蒸餾後的水稀釋，用原子力顯微鏡進行檢測並進行粒度分析，結果如圖1-3所示。原料40g醫用活性碳可重複利用，除去損耗，最後所得納米活性碳的產量為38g。
實施例2本發明納米活性碳對小鼠腹腔及其周圍組織的影響採用30隻平均體重20g的小鼠，分為三組，每組10隻。分別按25mg/公斤劑量腹腔給予本發明實施例1製備的納米活性碳。7天後，處死小鼠，觀察小鼠腹腔內本發明納米活性碳在其中的影響，結果見圖4和圖5。由圖4可見，小鼠腹腔內注射7天後，仍有大量活性碳廣泛存在於腹膜，腸繫膜上的淋巴組織內，尤其以胃(箭頭)大彎的胃網膜上為多。腹腔黏膜無紅腫及刺激現象，無炎症，無粘連。納米活性碳(C)沿淋巴引流的方向走行。血管(B)的走行方向與此明顯不同，可以鑑別。這表明攜帶抗癌藥的納米活性碳在腹腔內廣泛分布和持久存留，是有效的防止胃癌手術後種植轉移和復發的基礎。
圖5為本發明納米活性碳注射小鼠腹腔7天後，小鼠腹腔的壁層腹膜的病理切片照片，其中納米活性碳在腹膜內存留(黑箭頭)，但血管(白箭頭)內無納米活性碳。
權利要求
1.納米活性碳，其特徵在於，納米活性碳的平均粒徑為299±188nm。
2.權利要求1的納米活性碳，其中納米活性碳顆粒的直徑與其寬之比為1.0-1.3∶1。
3.權利要求1或2的納米活性碳，其中粒徑在500nm以下的納米活性碳佔整個納米活性碳的至少90％。
4.納米級活性碳的製備方法，其包括a)用球磨機球磨市售活性碳或市售醫用活性碳60小時，b)將a)中球磨後的活性碳混懸於經過三次蒸餾後的水中，c)將b)中活性碳的混懸液靜置72小時，d)取c)中沉澱後的上清液通過孔徑為0.22μm的微孔濾膜，濾去水分，e)將濾去水分後或經二次沉澱的d)中活性碳在120℃條件下活化2小時。
5.組合物，其包括權利要求1-3任一的納米活性碳和藥物。
6.權利要求5的組合物，其中所述藥物是抗癌藥。
7.權利要求1-3任一的納米活性碳作為藥物載體的用途。
8.權利要求1-3任一的納米活性碳在淨化或處理環境中的用途。
全文摘要
本發明涉及一種新的納米級活性碳，其製備方法及其作為醫療靶向治療用載體或淨化環境等用途，尤其是用作對腹腔和淋巴組織，具有特殊選擇性的抗癌藥載體或水處理等。
文檔編號A61P35/00GK1548367SQ0313149
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月16日 優先權日2003年5月16日
發明者張英鴿, 孫嵐, 曲秋蓮 申請人:中國人民解放軍軍事醫學科學院毒物藥物研究所, 中國人民解放軍軍事醫學科學院毒物藥