本發(fā)明屬于復(fù)合材料的制備領(lǐng)域，具體涉及一種氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

阿爾茲海默病(Alzheimer’s disease,AD)又稱老年癡呆癥，是大腦半球的語言、記憶和推理等智能處于受損狀態(tài)而產(chǎn)生的一種神經(jīng)退行性疾病，是老齡人口中發(fā)病率最高的疾病之一，嚴(yán)重危害人類健康。2005年的一次世界流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果表明，目前全球已經(jīng)有2430萬阿爾茲海默病患者，每年新增病例460萬(每7秒就有1例新患者)。并且這個數(shù)量每20年就會增加1倍，到2040年，總數(shù)可能達(dá)到8110萬，大部分患者集中在發(fā)展中國家。據(jù)預(yù)測，我國的阿爾茲海默病患者數(shù)量從2001年到2040年將會增長3倍，屆時中國的阿茲海默病患者將達(dá)到1500萬，這將成為一個嚴(yán)重的社會問題。

自1906年發(fā)現(xiàn)首例阿爾茲海默病患者至今，已經(jīng)過了一百多年。百余年中，雖然人類對阿爾茲海默病的發(fā)病過程及機制有了不斷深入的了解，然而人類對阿爾茲海默病缺乏有效的治療方法仍是一個不爭的事實。目前關(guān)于其發(fā)病機制涉及諸多因素，有多種假說，這些學(xué)說部分地解釋了AD的發(fā)病機制。針對AD發(fā)病機制的不同靶點，出現(xiàn)了品種較多的治療AD藥物。1.抗淀粉樣β蛋白：以抑制Aβ產(chǎn)生為目標(biāo)的β-，γ-切割酶抑制劑；以抑制Aβ聚集為目標(biāo)的抗聚集藥物(包括金屬螯合劑)；以及以清除Aβ為目標(biāo)的蛋白酶活性調(diào)控藥物和免疫治療。2.抗tau蛋白磷酸化：以抑制Tau蛋白轉(zhuǎn)變成寡聚體和纖維絲的Tau聚集抑制劑；以抑制Tau蛋白磷酸化的磷酸激酶抑制劑。此外，研究發(fā)現(xiàn)活性氧自由基(ROS)也對AD的形成有一定的促進(jìn)作用，因此抗氧化應(yīng)激的藥物也是AD的治療靶點之一。

除了沒有有效的治療方法外，到目前為止，尚未找到對AD的臨床診斷有特異性的標(biāo)志。長期以來認(rèn)為AD的確診要靠病理診斷，且認(rèn)為除了病理診斷，在生前做出正確診斷是不可能的，臨床誤診可達(dá)到27～57％。如果能在精確診斷AD的同時給予多靶點的聯(lián)合治療必定能解決以上提到的問題，因此，構(gòu)建診療一體化的制劑顯得尤為重要。

隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展為AD診療一體化帶來了新的希望。通過優(yōu)化材料構(gòu)建穩(wěn)定、高效和安全的納米載體，利用納米載體結(jié)合新型的AD治療藥物和高準(zhǔn)確度的AD診斷探針，整合藥物靶向運輸、活體示蹤、藥物治療和預(yù)后監(jiān)測等功能于一體的多功能納米體系將是未來的研究趨勢。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：

一種氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料，將配體轉(zhuǎn)換的氧化鈰納米晶和配體轉(zhuǎn)換的氧化鐵納米晶分別修飾于氨基修飾的介孔硅納米粒子的表面。

上述技術(shù)方案中，所提供的上述氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料能夠攜載AD治療藥物，清除類AD神經(jīng)細(xì)胞中的ROS，并具有核磁共振成像造影劑的功能，實現(xiàn)AD的診療一體化。

首先，介孔硅納米粒子具有極大的孔洞體積，能夠攜載AD治療的藥物，并在病變部位持續(xù)釋放，達(dá)到治療作用；其次，氧化鈰納米晶能夠平衡類AD神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)升高的活性氧自由基，進(jìn)而減少活性氧自由基造成的氧化應(yīng)激損傷；氧化鐵納米晶具有良好的核磁共振造影效果，使病變部位核磁信號增強，用于AD的診斷。

作為優(yōu)選，所述配體轉(zhuǎn)換是指利用2-溴代異丁酸進(jìn)行配體轉(zhuǎn)換。為了將氧化鈰納米晶和氧化鐵納米晶以穩(wěn)定的共價鍵的形式接到介孔硅納米粒子表面，先利用2-溴代異丁酸對氧化鈰納米晶進(jìn)行配體轉(zhuǎn)換，再對介孔硅納米粒子表面進(jìn)行氨基修飾，有利于兩者之間的復(fù)合，最終使得三種材料復(fù)合后實現(xiàn)多功能一體。

作為優(yōu)選，所述配體轉(zhuǎn)換的氧化鈰納米晶的粒徑為1～10nm；所述配體轉(zhuǎn)換的氧化鐵納米晶的粒徑為1～10nm；所述氨基修飾的介孔硅納米粒子的粒徑為5～500nm。上述的粒徑范圍，便于氧化鈰納米晶、氧化鐵納米晶均勻得修飾于介孔硅納米粒子的表面，得到形貌與性能優(yōu)異的復(fù)合材料。

本發(fā)明提供一種如上述的氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

1)將醋酸鈰和油胺加入到二甲苯中反應(yīng)，得到氧化鈰納米晶；利用2-溴代異丁酸進(jìn)行配體轉(zhuǎn)換，得到配體轉(zhuǎn)換的氧化鈰納米晶；

2)將油酸鐵、油酸、油醇加到十八烯中反應(yīng)，得到氧化鐵納米晶；利用2-溴代異丁酸進(jìn)行配體轉(zhuǎn)換，得到配體轉(zhuǎn)換的氧化鐵納米晶；

3)將十六烷基三甲基氯化銨和三乙醇胺溶于水，在90～100℃下反應(yīng)0.5～5h，繼續(xù)加入正硅酸乙酯和3-氨丙基三乙氧基硅烷反應(yīng)0.5～5h，得到氨基修飾的介孔硅納米粒子；

4)將配體轉(zhuǎn)換的氧化鈰納米晶、配體轉(zhuǎn)換的氧化鐵納米晶和氨基修飾的介孔硅納米粒子加入到N-N二甲基甲酰胺中，在5～60℃下反應(yīng)3～15h，得到氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料。

采用上述制備方法，能夠制備出氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料，該復(fù)合材料既能攜載AD治療藥物，又能清除類AD神經(jīng)細(xì)胞中的ROS，并且能作為核磁共振成像造影劑，用于AD的診斷。因此，通過多種材料的復(fù)合，構(gòu)建出針對AD的診療一體化制劑。

作為優(yōu)選，所述步驟1)中醋酸鈰與油胺的質(zhì)量比為1:7～9。

作為優(yōu)選，所述步驟1)中將醋酸鈰水合物和油胺加入到二甲苯中，在85～95℃下反應(yīng)3～6h，冷卻、沉淀、洗滌，得到氧化鈰納米晶。

作為優(yōu)選，所述步驟1)中配體轉(zhuǎn)換是指：將得到的氧化鈰納米晶、2-溴代異丁酸和檸檬酸依次加入到氯仿和N-N二甲基甲酰胺的混合溶劑中攪拌2～30h。配體轉(zhuǎn)換是為了將氧化鈰納米晶以穩(wěn)定的共價鍵的形式接到介孔硅納米粒子表面。進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟1)中2-溴代異丁酸與氧化鈰納米晶的質(zhì)量比為20～60：1。

作為優(yōu)選，所述步驟2)中油酸鐵、油酸、油醇與十八烯的質(zhì)量比為1：0.15～0.6：0.5～2：2.5～10。

作為優(yōu)選，所述步驟2)中將油酸鐵、油酸、油醇加到十八烯中，在200～300℃下反應(yīng)30～60min，冷卻、沉淀、洗滌，得到氧化鐵納米晶。

作為優(yōu)選，所述步驟2)中配體轉(zhuǎn)換是指：將得到的氧化鐵納米晶、2-溴代異丁酸和檸檬酸依次加入到氯仿和N-N二甲基甲酰胺的混合溶劑中攪拌2～30h。配體轉(zhuǎn)換是為了將氧化鐵納米晶以穩(wěn)定的共價鍵的形式接到介孔硅納米粒子表面。進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟1)中2-溴代異丁酸與氧化鐵納米晶的質(zhì)量比為20～60：1。

作為優(yōu)選，所述步驟3)中十六烷基三甲基氯化銨、三乙醇胺、正硅酸乙酯與3-氨丙基三乙氧基硅烷的投料比為：1.5～2.5g：0.03～0.05g：1.4～1.6ml：0.14～0.16ml。

作為優(yōu)選，所述步驟4)中配體轉(zhuǎn)換的氧化鈰納米晶、配體轉(zhuǎn)換的氧化鐵納米晶和氨基修飾的介孔硅納米粒子的質(zhì)量比為1～5：1～5：1～15。通過調(diào)控三者之間的質(zhì)量比，控制配體轉(zhuǎn)換的氧化鈰納米晶和配體轉(zhuǎn)換的氧化鐵納米晶的含量，使得配體轉(zhuǎn)換的氧化鈰納米晶和配體轉(zhuǎn)換的氧化鐵納米晶易于修飾于氨基修飾的介孔硅納米粒子表面，便于形貌的調(diào)控。

本發(fā)明還提供一種如上述的氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料在用于制備抗阿爾茲海默癥藥物中的應(yīng)用。所述氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料能夠攜載AD治療藥物。

作為優(yōu)選，所述的AD治療藥物為β-，γ-切割酶抑制劑、蛋白酶活性調(diào)控藥物、免疫治療藥物、Tau聚集抑制劑、Tau過度磷酸化抑制劑中的一種或多種。

作為優(yōu)選，所述抗阿爾茲海默癥藥物為以Tau蛋白為靶點的藥物。氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料攜載以Tau蛋白為靶點的藥物后，能夠清除活性氧自由基，降低tau蛋白磷酸化，并抑制神經(jīng)元死亡的作用。

同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

(1)本發(fā)明中的氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料既能攜載AD治療藥物，又能清除類AD細(xì)胞中的ROS，并且能作為核磁共振成像造影劑，用于AD的診斷。

(2)本發(fā)明所涉及的制備方法的反應(yīng)體系溫和，條件可控，所制備的材料均具有良好的生物相容性，具有良好的臨床轉(zhuǎn)化可能性。

附圖說明

圖1為實施例1中的配體轉(zhuǎn)換的氧化鈰納米晶、配體轉(zhuǎn)換的氧化鐵納米晶和氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料的XRD圖；

圖2為實施例1中的配體轉(zhuǎn)換的氧化鈰納米晶a和配體轉(zhuǎn)換的氧化鐵納米晶b的TEM照片；

圖3為實施例1中的氨基修飾的介孔硅納米粒子的TEM照片；

圖4為實施例1中的氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料的TEM照片；

圖5為應(yīng)用例中含濃度不同的氧化鈰/氧化鐵/介孔硅/亞甲藍(lán)納米復(fù)合材料對SH-SY5Y細(xì)胞生物相容性的CCK-8細(xì)胞活性定量分析結(jié)果圖；

圖6為應(yīng)用例中含濃度不同的氧化鈰/氧化鐵/介孔硅/亞甲藍(lán)納米復(fù)合材料抑制OA誘導(dǎo)的SH-SY5Y細(xì)胞死亡的CCK-8細(xì)胞活性定量分析結(jié)果圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例和說明書附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實施例1

(1)氧化鈰納米晶的合成和配體轉(zhuǎn)換：將0.4g醋酸鈰水合物和3.2g油胺加入到15ml二甲苯中，室溫攪拌4小時，以2攝氏度每分鐘的升溫速度升至90攝氏度；將1ml去離子水注射到惰性氣體保護反應(yīng)體系中，老化三小時，丙酮沉淀，離心得到氧化鈰納米晶。

將合成得到的氧化鈰納米晶15mg、0.5g 2-溴代異丁酸和0.05g檸檬酸依次加入到7.5ml氯仿和7.5ml N,N-二甲基甲酰胺的混合溶劑中攪拌24小時即得。

對得到的配體轉(zhuǎn)換的氧化鈰納米晶進(jìn)行X射線衍射，如附圖1所示；并且對配體轉(zhuǎn)換的氧化鈰納米晶用透射電鏡進(jìn)行形貌表征，如附圖2a所示。

(2)氧化鐵納米晶的合成和配體轉(zhuǎn)換：將1.8g油酸鐵，0.6g油酸，1.6g油醇加入到10g十八烯中。室溫攪拌，以10攝氏度每分鐘的升溫速度升至280攝氏度。維持溫度30分鐘，冷卻至室溫，用丙酮沉淀，離心得到氧化鐵納米晶。

將合成得到的氧化鐵納米晶15mg、0.5g 2-溴代異丁酸和0.05g檸檬酸依次加入到7.5ml氯仿和7.5ml N,N-二甲基甲酰胺的混合溶劑中攪拌24小時即得。

對得到的配體轉(zhuǎn)換的氧化鈰納米晶進(jìn)行X射線衍射，如附圖1所示；并且對配體轉(zhuǎn)換的氧化鈰納米晶用透射電鏡進(jìn)行形貌表征，如附圖2b所示。

(3)氨基修飾的介孔二氧化硅納米粒子的合成：將2g十六烷基三甲基氯化銨和0.02g三乙醇胺加入到20ml去離子水中，攪拌升溫至95攝氏度，加入正硅酸乙酯1.5ml和150μL 3-氨丙基三乙氧基硅烷攪拌反應(yīng)1h。通過離心和1wt％氯化鈉甲醇溶液洗去模板劑即可得到氨基修飾的介孔硅納米粒子。

對制備得到的氨基修飾的介孔硅納米粒子進(jìn)行透射電子顯微鏡形貌表征，如圖3所示。

(4)氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料的合成：將2.5ml配體轉(zhuǎn)換的濃度為3mg/ml氧化鈰納米晶的N,N-二甲基甲酰胺溶液，將5ml配體轉(zhuǎn)換的濃度為3mg/ml氧化鈰納米晶的N,N-二甲基甲酰胺溶液和10ml的5mg/ml氨基修飾的介孔二氧化硅納米粒子的N,N-二甲基甲酰胺溶液在30攝氏度反應(yīng)12小時即可得到氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料。

對得到氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料進(jìn)行透射電子顯微鏡分析，所得結(jié)果如附圖4所示，氧化鈰/氧化鐵/介孔硅的納米復(fù)合材料的直徑為50～60nm。

實施例2

(1)氧化鈰納米晶的合成和配體轉(zhuǎn)換：將0.4g醋酸鈰水合物和3.6g油胺加入到15ml二甲苯中，室溫攪拌6小時，以2攝氏度每分鐘的升溫速度升至95攝氏度；將1ml去離子水注射到惰性氣體保護反應(yīng)體系中，老化三小時，丙酮沉淀，離心得到氧化鈰納米晶。

將合成得到的氧化鈰納米晶10mg、0.5g 2-溴代異丁酸和0.05g檸檬酸依次加入到7.5ml氯仿和7.5ml N,N-二甲基甲酰胺的混合溶劑中攪拌12小時即得。

(2)氧化鐵納米晶的合成和配體轉(zhuǎn)換：將2g油酸鐵，1g油酸，2g油醇加入到10g十八烯中。室溫攪拌，以10攝氏度每分鐘的升溫速度升至300攝氏度。維持溫度40分鐘，冷卻至室溫，用丙酮沉淀，離心得到氧化鐵納米晶。

將合成得到的氧化鐵納米晶10mg、0.5g 2-溴代異丁酸和0.05g檸檬酸依次加入到7.5ml氯仿和7.5ml N,N-二甲基甲酰胺的混合溶劑中攪拌12小時即得。

(3)氨基修飾的介孔硅納米粒子的合成：將2.4g十六烷基三甲基氯化銨和0.05g三乙醇胺加入到20ml去離子水中，攪拌升溫至95攝氏度，加入正硅酸乙酯1.4ml和160μL 3-氨丙基三乙氧基硅烷攪拌反應(yīng)0.5小時。通過離心和1wt％氯化鈉甲醇溶液洗去模板劑即可得到氨基修飾的介孔硅納米粒子。

(4)氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料的合成：將3ml配體轉(zhuǎn)換的濃度為3mg/ml氧化鈰納米晶的N,N-二甲基甲酰胺溶液，將6ml配體轉(zhuǎn)換的濃度為3mg/ml氧化鈰納米晶的N,N-二甲基甲酰胺溶液和12ml的5mg/ml氨基修飾的介孔二氧化硅納米粒子的N,N-二甲基甲酰胺溶液在40攝氏度反應(yīng)8小時即可得到氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料。

實施例3

(1)氧化鈰納米晶的合成和配體轉(zhuǎn)換：將0.4g醋酸鈰水合物和2.8g油胺加入到15ml二甲苯中，室溫攪拌3小時，以2攝氏度每分鐘的升溫速度升至85攝氏度；將1ml去離子水注射到惰性氣體保護反應(yīng)體系中，老化三小時，丙酮沉淀，離心得到氧化鈰納米晶。

將合成得到的氧化鈰納米晶20mg、0.5g 2-溴代異丁酸和0.05g檸檬酸依次加入到7.5ml氯仿和7.5ml N,N-二甲基甲酰胺的混合溶劑中攪拌4小時即得。

(2)氧化鐵納米晶的合成和配體轉(zhuǎn)換：將2g油酸鐵，1.2g油酸，2.5g油醇加入到10g十八烯中。室溫攪拌，以10攝氏度每分鐘的升溫速度升至250攝氏度。維持溫度30分鐘，冷卻至室溫，用丙酮沉淀，離心得到氧化鐵納米晶。

將合成得到的氧化鐵納米晶20mg、0.5g 2-溴代異丁酸和0.05g檸檬酸依次加入到7.5ml氯仿和7.5ml N,N-二甲基甲酰胺的混合溶劑中攪拌4小時即得。

(3)氨基修飾的介孔硅納米粒子的合成：將2g十六烷基三甲基氯化銨和0.04g三乙醇胺加入到20ml去離子水中，攪拌升溫至95攝氏度，加入正硅酸乙酯1.4ml和160μL 3-氨丙基三乙氧基硅烷攪拌反應(yīng)0.5小時。通過離心和1wt％氯化鈉甲醇溶液洗去模板劑即可得到氨基修飾的介孔硅納米粒子。

(4)氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料的合成：將4ml配體轉(zhuǎn)換的濃度為3mg/ml氧化鈰納米晶的N,N-二甲基甲酰胺溶液，將5ml配體轉(zhuǎn)換的濃度為3mg/ml氧化鈰納米晶的N,N-二甲基甲酰胺溶液和10ml的5mg/ml氨基修飾的介孔二氧化硅納米粒子的N,N-二甲基甲酰胺溶液在25攝氏度反應(yīng)4小時即可得到氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料。

應(yīng)用例：氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納/亞甲藍(lán)米復(fù)合材料應(yīng)用于AD治療

(1)體外生物相容性評價

不同濃度藥物的制備：選用實施例1制備得到的氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料50mg分散在10ml含300mg亞甲藍(lán)(Tau蛋白聚集抑制劑)的水溶液中，室溫攪拌24小時后離心、洗滌得到，其中亞甲藍(lán)的載藥量為0.36mg/mg。得到的產(chǎn)物用不同體積的滅菌PBS溶液重新分散得到不同濃度的藥物。

選擇人骨髓神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞株(SH-SY5Y)考察不同濃度的氧化鈰/氧化鐵/介孔硅/亞甲藍(lán)納米復(fù)合材料的體外生物相容性。

CCK-8細(xì)胞活性定量分析結(jié)果如圖5所示，control組表示只用細(xì)胞培養(yǎng)液進(jìn)行孵育，不同藥物濃度組細(xì)胞成活率均在90％以上，表明氧化鈰/氧化鐵/介孔硅/亞甲藍(lán)納米復(fù)合材料具有良好的體外生物相容性。

(2)抑制神經(jīng)細(xì)胞死亡

不同濃度藥物的制備：選用實施例1制備得到的氧化鈰/氧化鐵/介孔硅納米復(fù)合材料50mg分散在10ml含300mg亞甲藍(lán)(Tau蛋白聚集抑制劑)的水溶液中，室溫攪拌24小時后離心、洗滌得到，其中亞甲藍(lán)的載藥量為0.36mg/mg。得到的產(chǎn)物用不同體積的滅菌PBS溶液重新分散得到不同濃度的藥物。

細(xì)胞模型建立：將SH-SY5Y細(xì)胞預(yù)先和岡田酸(okadaic acid，OA)共同孵育12小時。

治療組：OA預(yù)處理的細(xì)胞給予含濃度不同的氧化鈰/氧化鐵/介孔硅/亞甲藍(lán)納米復(fù)合材料的細(xì)胞培養(yǎng)液。

陽性對照組：OA預(yù)處理的細(xì)胞給予新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液。

空白對照組：正常細(xì)胞給予新鮮的培養(yǎng)液。

24小時后，用CCK-8定量細(xì)胞活性，氧化鈰/氧化鐵/介孔硅/亞甲藍(lán)納米復(fù)合材料抑制OA誘導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞死亡的結(jié)果如圖6所示，OA具有明顯的促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞死亡的作用細(xì)胞活性僅為24％。給予氧化鈰/氧化鐵/介孔硅/亞甲藍(lán)納米復(fù)合材料后神經(jīng)細(xì)胞死亡有所抑制，細(xì)胞活性超過70％，證明其具有抑制OA誘導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞死亡的作用。

以上所述實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改，補充和等同替換等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。