超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的製造方法及該納米粒子的製作方法
2023-06-17 19:21:46 1
專利名稱：超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的製造方法及該納米粒子的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種能夠進行高溫自體發熱的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體(Mg doped ferrite)納米粒子的製造方法及其應用。根據本發明製造的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，能夠應用於在生體內針對癌症的熱療劑(hyperthermia agent)及自我防禦機制熱休克蛋白衍生物，由此能夠應用於腦腫瘤、視神經疾病、腦神經疾病等各種疾病的臨床治療。
背景技術：
高溫熱療法是以43°C 45°C的溫度對癌細胞進行加熱而使其凋亡的治療方法， 相比於現有癌症治療方法中的化學療法(chemotherapy)及放射療法(radiotheraphy)，使臨床副作用最小化的同時，能夠針對分布於局部的癌細胞或者分布於人體內部深層的癌細胞(組織)進行選擇性及有效的治療，關於其臨床可行性的研究範圍正在急速擴大。尤其是近年來(2000年以後)，藉助能夠控制到數納米大小的超順磁性納米粒子合成技術的開發，與直接將納米粒子注入到人體並選擇性地凋亡癌細胞(組織)的生體內熱療(in-vivo hyperthermia)相關的研究，正在全球性地備受矚目。目前正在考慮或正在使用的人體注入型超順磁性納米粒子(hyperthermia agent)是經FDA認證的!^e3O4納米粒子，但!^e3O4納米粒子其結晶相隨著周圍環境的條件容易轉變成α -Fe2O3^ Y -Fe3O4及!^e3O4等，其發熱特性和磁特性也會隨之發生變化，由此在實際臨床應用中存在局限性，特別是其發熱溫度在生體內(in-vivo)狀態下是15°C以下，並且超過用於發熱的AC頻率及對人體無害的磁場限值H · · = 4. ^xIO8AnT1iT1 (H = 2000e以下，f = 120kHz以下)，因而從根本上無法應用。並且，關於其他物質的研究，還有鈷(Co)、鎳(Ni)、鎂(Mg)系列的MFii2O4 (M = Co、 Ni,Mg)納米粒子，但由於其低發熱溫度(25°C:鈷的情況，剩餘為其以下)，將無法適用於生體內。尤其是在MgFe2O4的情況下，其納米粒子合成本身的難點以及基於較小的磁各向異性的低發熱溫度一直成為問題。因此，目前迫切需要一種作為新的高功能性高溫熱療製劑的納米粒子。據最近的報告，由於具有數nm 數μ m大小的若干鎂系合金或氧化物納米粒子具有高磁化率、高自體發熱( 120°C)及高生物相容性(細胞存活率90%)，因此作為高溫熱療製劑的可能性非常高，但與具有實際能夠注入到人體的IOnm以下大小的納米粒子相關的研究卻不夠充分，目前還沒有將其應用於高溫熱療製劑(hyperthermia agent)和熱休克蛋白衍生物並針對腦腫瘤、視神經疾病、腦神經疾病等疾病進行臨床治療的應用技術。
發明內容
本發明提供一種將公認的生物相容性優秀但難以合成的鎂系鐵氧體納米粒子由能夠直接注入到人體的IOnm以下的大小進行合成的方法以及能夠將其磁性適用於高溫熱療製劑的新技術，並且將其應用於針對癌症的熱療劑及自我防禦機制熱休克蛋白衍生物，由此揭示對於腦腫瘤、視神經疾病、腦神經疾病等臨床治療應用的可行性。為了合成呈現高溫自體發熱特性的摻鎂鐵氧體納米粒子，利用了 HTTD(high temperature thermal decomposition，高溫熱分解)方式，為了確保合成的成功，由用於控制還原(reduction)的十六烷二醇的濃度及作為表面活性劑的油胺(oleylamine)以及油酸(Oleic acid)對其反應性進行控制，由此成功合成具有各種鎂含量的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，並確保對於其自體發熱特性及生物相容性的特性，使得能夠應用於高溫熱癌症治療及自我防禦機制熱休克蛋白衍生物。有利的效果通過本發明提出的合成方法，在人體可適用頻率及磁場範圍內呈現各種發熱溫度 (數。C IO(TC)及高生物相容性(細胞存活率90%以上)，成功合成了具有能夠直接注入到人體的7 8nm大小的加工的超順磁性單相摻鎂鐵氧體納米粒子。該溫度屬於可應用於溫熱治療及熱休克蛋白製劑的範圍，上述納米粒子是在實際生體內可適用的加工的首次超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子製劑。通過本發明開發的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其根據頻率及外部磁場強度的變化，能夠順利獲取各種溫度(數。C 100°c )，進而能夠作為癌細胞類型及位置與自我防禦機制熱休克蛋白衍生物實現各種人體應用。通過本發明合成的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，基於大磁化值能夠應用於磁共振成像造影劑，進而，不僅能夠提高有效的造影診斷技術，還能通過與高溫熱癌症治療的結合，形成能夠同時進行診斷與治療的技術基礎。通過根據本發明開發的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的有效的熱休克蛋白技術開發，迎來了視神經保護領域的新轉機，形成能夠使由糖尿病性視網膜病變和青光眼疾病造成的失明最小化的技術基礎。
圖1是表示本發明的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的合成方法的流程圖。圖2是表示根據本發明的實施例合成的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的結晶結構分析的X射線衍射(XRD)圖表。圖3是根據本發明的實施例合成的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的透射電子顯微鏡(TEM)圖。圖4是表示加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的磁特性分析結果。圖5是測定根據本發明的實施例合成的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的發熱溫度及用於比較的一般MgF%04、FeFe2O4, NiFe2O4發熱溫度的圖表。圖6表示根據十六烷二醇濃度合成的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的自體發熱溫度及頻率依賴性。圖7表示基於根據本發明的實施例合成的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子在十六烷二醇使用濃度的虛磁化率(imaginarysusc印tibility)、飽和磁化強度及功率損
(total and relaxation)圖8及圖9表示根據本發明的實施例合成的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子及狗304、NiFe2O4的細胞存活率調查結果。
具體實施例方式如圖1所示，本發明的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的製造方法，包括如下步驟在原料物質三乙醯丙酮鐵0 (III) acetylacetonate)、鎂及還原劑(reduction， hexadecanediol，十六烷二醇)中混合苄醚(Benzyl ether)及作為表面活性劑的油酸 (Oleic acid)和油胺(Oleylamine)之後，通過第一次熱處理生成核，並通過第二次熱處理使納米粒子生長之後，對其進行清洗、離心分離、乾燥以及研磨。通過上述一系列過程製造的納米粒子，利用正矽酸乙酯 (Tetraethylorthosilicate) > 殼聚糖(chitosan)及 D-葡萄糖葡聚糖(D-glucose dextran)進行追加塗敷。為了探索通過本發明合成的新概念的MgFe2O4高溫熱癌症治療、熱休克蛋白衍生的神經疾病及視神經疾病治療以及作為磁共振成像造影劑的可應用性進行了自體發熱特性、磁特性及生物相容性測試。下面，將通過實施例對本發明進行更加詳細的說明。化學藥品1.作為起始物質(precursor, or starting material)使用三乙醯丙酮鐵 (2mmol)。2.在燒瓶中加入起始物質及目標納米粒子所需的靶材(targetmaterials 鎳、 鈷、鎂等，各lmmol)。本發明的主要納米粒子是鎂納米粒子。3.為了實現還原效果，將還原劑(hexadecanediol，十六烷二醇)逐量添加至O IOmmol (O 100 % )。(其作用是從狗分離氧並進行離子化，並作為催化劑促進鎂離子與鐵離子的反應，有助於生成摻鎂鐵氧體。)試劑1.在混合有化學藥品的燒瓶中添加20ml苄醚(Benzyl ether)。2.添加作為表面活性劑的油酸(Oleic acid) (2. 4ml)及油胺(Oleylamin) (3. 5ml)。該試劑作為表面活性劑，根據條件也可以不使用。在本發明中使用的鎂納米粒子的情況下，根據表面活性劑的有無，將還原劑的濃度分別調整為O %、25 %、50 %、70 %、100 %，合成了加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子。第一次熱處理工序在混合有化學藥品及試劑的燒瓶中放入磁吸棒，將溫度計浸入溶液之後攪拌的同時進行加熱。在第一次熱處理過程中，約30分鐘內逐步升溫至200°C，最終在200°C溫度條件下維持30分鐘。該過程是核生成過程。第二次熱處理工序約30分鐘內逐步升溫至296°C，即苄醚的沸點。在苄醚的沸點下維持30分鐘。該過程是納米粒子生長過程。聯苯醚能夠替代苄醚，但鑑於納米粒子合成時高溫有助於粒度分布(sizedistribution)的觀點，使用了苄醚。維持30分鐘之後，將溫度降至常溫。第一次清洗及離心分離在降至常溫的溶液中倒入40ml乙醇並清洗1小時。結束清洗之後，將溶液倒入至離心分離管，以6500rpm運行離心分離器12分30秒。離心分離器結束運行之後，將會看到離心分離管中生成黑色沉澱物，這就是合成的納米粒子。最後，去除離心分離管中的溶液。第二次清洗及離心分離在燒瓶中倒入30ml乙醇及15ml正己烷，並利用磁吸棒進行攪拌。將第一次分離過程中獲取的納米粒子放入到混合有上述溶液的燒瓶之後進行清洗40分鐘。結束清洗之後，將含有納米粒子的溶液倒入至離心分離管，以6500rpm運行離心分離器12分30秒。離心分離器結束運行之後，去除離心分離管中的溶液，收集各納米粒子並在常溫下進行乾燥。研磨(grinding)將徹底乾燥的納米粒子放入到研缽(mortar)內進行約10分鐘的研磨。結束研磨之後，收集納米粒子，然後測定其重量之後予以保管。通過上述圖1中所示的工序來製造的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子可以是3種成分系列的MgFe2O4或者4種成分系列的MgS^e2O4或MgMr^e204。圖2及圖3中表示了利用上述實施例的HTTD (high temperaturethermal decomposition，高溫熱分解)方法改變化學物質(十六烷二醇、油酸及油胺)的組成 (0% 100% )而合成MgFe2O4納米粒子的結果。圖2表示加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的X射線衍射結果。從該結果中可以看出，按照各個不同條件合成的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，根據調整的摻鎂量具有單相的相同結晶結構。圖3是合成的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的透射電子顯微鏡(TEM)圖， 由此可以看出，通過上述方法合成的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子具有6. 5 9nm 的大小。可見，該摻鎂鐵氧體納米粒子由能夠注入到人體的超順磁性大小成功合成了。表1表示基於表面活性劑(surfactant)有無及十六烷二醇(hexadecanediol)濃度的摻鎂量。表 1
ICP/EDX
十六烷二醇濃度摻鎂量摻鐵量
% % %
Mg: Fe
權利要求
1.一種加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的製造方法，鐵氧體中摻鎂而製造IOnm 以下的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其特徵在於，混合由三乙醯丙酮鐵、鎂及溶劑組成的原料物質之後，通過第一次熱處理生成核，並通過第二次熱處理使納米粒子生長後，對其進行清洗、離心分離、乾燥以及研磨。
2.根據權利要求1所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的製造方法，其特徵在於，上述原料物質還包含十六烷二醇，其摩爾濃度調節為0 IOmmol。
3.根據權利要求1或2所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的製造方法，其特徵在於，上述原料物質還包含表面活性劑。
4.根據權利要求3所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的製造方法，其特徵在於，上述表面活性劑為油酸和油胺。
5.根據權利要求1所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的製造方法，其特徵在於，上述溶劑為聯苯醚或苄醚。
6.根據權利要求1所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的製造方法，其特徵在於，上述第一次熱處理溫度為200°C、第二次熱處理溫度為259°C 296°C。
7.—種加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其特徵在於，通過權利要求1中所述的製造方法而製得，其磁特性具有40 70emU/g的飽和磁化值。
8.根據權利要求7所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其特徵在於，具有 10°C 105°C的自體發熱特性。
9.根據權利要求7所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其特徵在於，上述加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子適用於高溫熱療。
10.根據權利要求9所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其特徵在於，上述加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的大小為IOnm以下，以直接注入到人體的方式適用於上述高溫熱療。
11.根據權利要求10所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其特徵在於，上述加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的細胞存活率達到90%以上，由此具有高生物相容性。
12.根據權利要求10或11所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其特徵在於， 上述加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子適用於老年痴呆症及帕金森氏病的治療。
13.根據權利要求10或11所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其特徵在於， 上述加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子適用於在正常細胞中衍生熱休克蛋白的方式，進而適用於青光眼或糖尿病性視網膜病變的治療。
14.根據權利要求7、10及11中任一項所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其特徵在於，上述加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子適用於磁共振成像造影劑。
15.根據權利要求14所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子，其特徵在於，上述磁共振成像造影劑同時適用於診斷及高溫熱癌症治療。
16.根據權利要求1所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的製造方法，其特徵在於，完成上述研磨工序之後，還包括利用正矽酸乙酯、殼聚糖及D-葡萄糖葡聚糖進行塗敷的步驟。
17.根據權利要求1所述的加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子的製造方法，其特徵在於，上述加工的超順磁性摻鎂鐵氧體納米粒子是3種成分系列的MgFe2O4或4種成分系列的 MgZnFe2O4 或 MgMnFe2O41全文摘要
本發明涉及一種摻鎂加工的超順磁性鐵氧體納米粒子(Engineered Mg doped ferrite superparamagnetic nanoparticles)製造方法及將其應用於高溫熱癌細胞治療(hyperthermia)及自我防禦機制熱休克蛋白衍生的技術。
文檔編號B82B3/00GK102264632SQ200980152546
公開日2011年11月30日 申請日期2009年12月24日 優先權日2008年12月24日
發明者裴成泰, 鄭景元 申請人:NURI Vista株式會社