阅读说明：本技术 一种用于动脉粥样硬化治疗的纳米磁性材料及其制备方法 (Nano magnetic material for treating atherosclerosis and preparation method thereof ) 是由 冯增兴 吴韬 李可 张静汶 夏娜 闫誉馨 马尼康 于 2020-05-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于动脉粥样硬化治疗的纳米磁性材料及其制备方法,利用生物质材料制备一种超顺磁纳米Fe<Sub>3</Sub>O<Sub>4</Sub>,其表面被ICG和聚乙二醇修饰,制备得到的纳米磁性材料将被注射到人体中,瞄准并积累在富含脂质的冠状动脉斑块中,随后用808nm激光照射局部和远端的斑块来溶解脂质,用于动脉粥样硬化的荧光及磁共振双模态成像诊断和近红外光热治疗。本发明提出的纳米磁性材料及其制备方法应用前景较好,使用近红外热处理来溶解脂质,从而逆转其形成,在治疗动脉粥样硬化方面的效果较好。(The invention discloses a nano magnetic material for treating atherosclerosis and a preparation method thereof, and a biomass material is used for preparing superparamagnetic nano Fe 3 O 4 The surface of the nano magnetic material is modified by ICG and polyethylene glycol, the prepared nano magnetic material is injected into a human body, is aimed and accumulated in a coronary plaque rich in lipid, and then the local and distal plaques are irradiated by 808nm laser to dissolve the lipid for atherosclerosisThe fluorescence and magnetic resonance bimodal imaging diagnosis and the near infrared photothermal therapy. The nano magnetic material and the preparation method thereof have good application prospect, and the near infrared heat treatment is used for dissolving lipid so as to reverse the formation of the lipid, so that the nano magnetic material has good effect on treating atherosclerosis.)

一种用于动脉粥样硬化治疗的纳米磁性材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及纳米磁性材料制备领域，尤其涉及一种用于动脉粥样硬化治疗的纳米磁性材料及其制备方法。

背景技术

心血管疾病是发达国家发病率和死亡率的主要原因，其发病率和死亡率随着人口老龄化的发展不断上升。常见心血管疾病的病理基础是动脉粥样硬化——一种发生在血管壁上的慢性炎症状态。动脉粥样硬化由一种轻度炎症引起，并通过不同的步骤最终在血管壁上形成粥样斑块。这种斑块的形成与胆固醇和脂质沉积以及炎症细胞的浸润有关，并主要对血管内膜产生影响。富含脂肪的冠状动脉斑块容易发生破裂，破裂的粥样硬化斑块和引起的血栓并发症是心肌梗死和心脏性猝死的主要原因。

吲哚菁绿(ICG)是一种近红外染料，其不仅具有高效的光热性能和生物安全性，而且可以作为引导近红外光热治疗(PTT)的荧光成像探针。同时ICG也是一种两亲性近红外荧光(NIRF)制剂，已被美国食品和药物管理局批准用于眼科近红外荧光成像。ICG被证明可与脂蛋白结合，并可在炎症组织中积累，这意味着其可以作为靶向制剂。ICG在近红外区域的吸收和发射最大值分别为740nm和800nm左右。研究发现，在使用ICG来检测富含脂质的炎症性动脉粥样斑块时，动脉粥样硬化部分的近红外荧光图像表现为强信号，而来自非损伤正常节段的近红外荧光信号几乎可以忽略不计。综上所述，近红外光热和荧光特性使得ICG可以应用于红外光热治疗和近红外荧光成像。

近十年，科学家对涉及多模态纳米材料的解决方案给予了特别的关注,比如磁性和荧光性质,从而扩大了纳米材料潜在的应用范围。磁性铁纳米颗粒(Fe₃O₄ NPs)具有高比表面积、超顺磁性、无毒性、生物降解性、近红外区光学吸收高的特性，使其在红外光热治疗的应用中成为具有潜力的选择。此外，Fe₃O₄是一个典型的核磁共振对比剂，并被广泛用于生物成像,生物诊断和治疗。

巨噬细胞被认为在斑块形成和破裂中起重要作用，因此它们是检测和治疗动脉粥样硬化的最有前途的靶点。Kosuge和他的同事报道了单壁碳纳米管在细胞成像和热治疗方面有很好的应用前景，可能会应用于血管巨噬细胞的热破坏。

现有技术存在如下缺点：

(1)目前还没有技术可以逆转富含脂肪的炎症性冠状动脉斑块的形成。

(2)大多数技术都存在功能单一的缺点。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提出一种用于动脉粥样硬化治疗的纳米磁性材料及其制备方法，利用生物质材料制备一种超顺磁纳米Fe₃O₄，其表面被ICG和聚乙二醇修饰，用于动脉粥样硬化的荧光及磁共振双模态成像诊断和近红外光热治疗。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于动脉粥样硬化治疗的纳米磁性材料的制备方法，该方法具体步骤如下：

(1)将玉米秸秆切成1厘米长的碎片，并用自来水洗涤以除去污染物，然后于真空干燥箱中在75℃-82℃的温度下干燥9小时，所述玉米秸秆的Fe2O3的含量为15.39wt％。干燥处理过的玉米秸秆在-12℃条件下储存备用。

(2)取200克储存的玉米秸秆采用螺旋加料器在不锈钢反应器内压实到300kg/m³,然后进行脱气，注入2wt％的硫酸在110℃的条件下搅拌反应5小时。玉米秸秆和硫酸固液比为3：1(w/w)。反应完成后，将反应器冷却至50℃以下。然后使用真空泵过滤湿材料，以便将固相与液体预水解产物分离。用浓度为1M的氢氧化钠溶液将液体预水解产物中和至pH为10。再次过滤上述液体预水解产物，用浓度为1M的硫酸溶液将pH调至7，然后稀释至16ml备用。

(3)在600r/min的搅拌速率下将体积为4ml、浓度为2mmol的FeCl₃溶液加入到16mL上述PH为7预水解产物中，得到混合溶液。通过滴加摩尔浓度为25mol％氢氧化氨溶液将混合溶液的pH调节至10。在600r/min的搅拌速率下机器搅拌30min后将混合溶液转移至特氟龙涂层的50ml反应釜中，至于烘箱升温至150摄氏度，水热36h后得到黑色胶体。在转速1500rpm，时间45分钟的条件下通过离心从液相中分离出固体产物，然后用去离子水洗涤三遍以除去残留的反应物。最终产物在50摄氏度真空干燥箱干燥8h，得到的黑色粉末即为制得纳米磁性材料SPIO。

一种用于动脉粥样硬化治疗的纳米磁性材料，通过ICG NIRF分子显像剂和近红外光谱辐照，具有荧光及磁共振双模态成像引导光热治疗动脉粥样硬化的功能。

进一步地，所述近红外光谱辐照具体为用808nm激光对靶区进行远、局部照射，每24小时照射20min。

进一步地，所述ICG是FDA批准的两亲性NIR氟铬。其在血液中的吸收峰为805nm，发射峰为830nm；分子式为C43H47N2O6S2Na，分子量为775da。

本发明的有益效果：

(1)本发明提出了一项应用前景较好的技术方案，即使用近红外热处理来溶解脂质，从而逆转其形成。

(2)本发明中吲哚菁绿(ICG)和聚乙二醇改性的Fe₃O₄具有荧光及磁共振双模态成像引导光热治疗动脉粥样硬化的功能，在治疗动脉粥样硬化方面的效果较好。

具体实施方式

以下对本发明具体实施方式作进一步详细说明。

本发明提供的一种用于动脉粥样硬化治疗的纳米磁性材料的制备方法，利用玉米秸秆合成超顺磁性磁铁矿(Fe3O4)纳米颗粒，该方法具体步骤如下：

(1)将玉米秸秆切成1厘米长的碎片，并用自来水洗涤以除去污染物，然后于真空干燥箱中在75℃-82℃的温度下干燥9小时，所述玉米秸秆的Fe2O3的含量为15.39wt％。干燥处理过的玉米秸秆在-12℃条件下储存备用。

(2)将储存的200克的玉米秸秆采用螺旋加料器在不锈钢反应器内压实到300kg/m3,然后进行脱气，注入2wt％的硫酸在110℃的条件下搅拌反应5小时。玉米秸秆和硫酸固液比为3：1(w/w)。反应完成后，将反应器冷却至50℃以下。然后使用真空泵过滤湿材料，以便将固相与液体预水解产物分离。用氢氧化钠溶液(1M)将液体预水解产物中和至pH为10。再次过滤上述液体预水解产物，用硫酸溶液(1M)将pH调至7，然后稀释至16ml备用。

(3)在600r/min的搅拌速率下将体积为4ml、浓度为2mmol的FeCl3溶液加入到16mL上述PH为7预水解产物中，得到混合溶液。通过滴加摩尔浓度为25mol％氢氧化氨溶液将混合溶液的pH调节至10。在600r/min的搅拌速率下机器搅拌30min后将混合溶液转移至特氟龙涂层的50ml反应釜中，至于烘箱升温至150摄氏度，水热36h后得到黑色胶体。在转速1500rpm，时间45分钟的条件下通过离心从液相中分离出固体产物，然后用去离子水洗涤三遍以除去残留的反应物。最终产物在50摄氏度真空干燥箱干燥8h，得到的黑色粉末即为制得纳米磁性材料SPIO。

本发明提供的一种用于动脉粥样硬化治疗的纳米磁性材料，纳米磁性材料SPIO通过ICG NIRF分子显像剂和近红外光谱辐照，具体为，用808nm激光对靶区进行远、局部照射，每24小时照射20min。，具有荧光及磁共振双模态成像引导光热治疗动脉粥样硬化的功能。所述ICG是FDA批准的两亲性NIR氟铬。其在血液中的吸收峰为805nm，发射峰为830nm；分子式为C43H47N2O6S2Na，分子量为775da。。

在本发明中，通过载体Fe₃O₄增强了ICG的稳定性，从而有效地避免ICG在水溶液中的降解。制备得到的纳米磁性材料将被注射到人体中，瞄准并积累在富含脂质的冠状动脉斑块中，随后用808nm激光照射局部和远端的斑块来溶解脂质。同时，通过ICG的近红外荧光性质和Fe₃O₄的超顺磁性能够检测到这一过程。被ICG和聚乙二醇修饰的Fe₃O₄具有荧光及磁共振双模态成像从而引导光热治疗动脉粥样硬化的功能。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。