一种磁靶向定位磁性药物载体的制备方法

摘要

本发明一种磁靶向定位磁性药物载体的制备方法，涉及以载体为特征的医用配制品，是一种铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合磁靶向定位磁性药物载体的制备方法，步骤是：制备铁-纳米羟基磷灰石催化剂；制备铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合粉末；制备纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合粉末；制备具有共价功能化的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合磁性药物载体粉末；制备叶酸和壳聚糖修饰的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石磁性药物载体。本发明方法克服了现有磁性药物载体存在毒副作用大、制备过程中容易团聚并引入污染物、载药量有限和磁靶向定位能力及稳定性不佳的缺点，提高了磁靶向给药系统在肿瘤患者体内的应用效果。

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及以载体为特征的医用配制品，具体地说是一种磁靶向定位磁 性药物载体的制备方法。

背景技术

与常规化疗相比，磁靶向化疗具有不良反应小、导向准确、靶向性强等特性而成为肿 瘤介入化疗过程中的有效手段。在治疗恶性肿瘤的磁靶向化疗过程中，所采用的磁靶向给 药系统主要是由磁性材料构成的磁性药物载体（即骨架）和化疗药物组成。

研发新型磁性药物载体从而提高磁靶向给药系统疗效，已成为近年来生物医学材料研 究领域的热点之一。研究证明，磁靶向给药系统对肿瘤的化疗疗效与磁性药物载体的以下 方面密切相关：1）构成磁性药物载体所用磁性材料的微观颗粒形态，通过调控磁性材料 的微观颗粒形态可以实现药物的细胞层面的精确定位和释放；2）构成磁性药物载体所用 磁性材料的磁化强度，提高磁性材料的磁化强度将提高药物载体的磁靶向定位效果；3） 磁性药物载体的结构，通过磁性药物载体的结构优化来提高载药量；4）构成磁性药物载 体的磁性材料的生物相容性，提高磁性材料的生物相容性将降低磁性药物载体的不良副作 用。

磁性药物载体研发的现有技术状况如下：CN102145177A公开了叶酸分子靶向磁性纳 米药物载体及靶向基因药物的制备方法，其中磁性纳米药物载体由醛基化海藻酸钠改性铁 氧化物磁性纳米粒子ASAMNPs组成；CN102228425A披露了一种肿瘤靶向磁性水凝胶纳米 递药系统及其构建方法和应用，该递药系统将水凝胶接枝到四氧化三铁纳米粒表面形成磁 性水凝胶载体；CN101700400A报道了一种可携带药物的磁性靶向载体及其制备方法与应 用，该磁性靶向载体是具有核壳构造的近球状颗粒，其核是由二氧化硅材料以及为二氧化 硅材料所内包的纳米磁性颗粒组成，外壳为具有介孔结构的二氧化硅材料。上述类型的磁 性药物载体的缺点是：①这些类型磁性药物载体的微观颗粒形态普遍采用纳米球形颗粒形 态，在化疗过程中，大多数载体微粒将仍滞留于血管内，在理想状态下也仅能够到达肿瘤 细胞间质，难以实现细胞层面的精确定位和细胞内释药，对周围正常细胞的毒副作用大， 且直接影响肿瘤治疗效果。②这些类型磁性药物载体所采用的磁性材料普遍为铁氧化物纳 米粒子，磁化强度较同尺度纯金属纳米粒子低，制备过程中容易团聚并引入污染物。③这 些类型磁性药物载体受到颗粒状形态的限制，载药量有限。

自1991年被发现以来，凭借优异的物理和力学性能，碳纳米管在材料、电子、化工等 各领域的应用已受到广泛关注。目前，关于碳纳米管在生物医学领域的应用研究也已经开 展。在药物载体领域，将CNTs用作药物载体主要有三个优点：（1）优越的跨膜性，即碳 纳米管可以轻易地进入细胞内部实现胞内给药；（2）碳纳米管具有大共轭结构的类石墨表 面，使得其表面具有很强的载带药物能力；同时，碳纳米管的中空管状结构使其内部体积 空间也可容纳药物分子；（3）碳纳米管管壁易修饰有利于实现多功能化，为设计碳纳米管 基的纳米载药体系提供了便利条件。CN101433720B公开了一种肿瘤靶向碳纳米管药物载体 及其制备；CN101590242A披露了壳聚糖或海藻酸钠改性碳纳米管靶向缓释载体的制备方 法。上述现有专利技术所用的药物载体属于主动靶向，不具有磁靶向定位能力，对正常组 织的影响大，毒副作用高。CN101461944B报道了一种磁性聚丙烯酸改性碳纳米管药物载体， 该专利技术采用传统水相化学共沉积方法，通过氨水将含有聚丙烯酸改性多壁碳纳米管的 液相中的铁离子沉淀，并通过升高体系温度获得磁性四氧化三铁-聚丙烯酸改性多壁碳纳 米管复合体，从而赋予碳纳米管磁性能。首先，磁学研究表明，四氧化三铁等铁氧化物纳 米粒子的磁性能低于同尺寸单质铁粒子的磁性能，磁性能不佳。其次，该专利采用的商业 化碳纳米管未经过碳纳米管端口的功能化处理，碳纳米管端口应当处于封闭状态，四氧化 三铁纳米粒子无法进入碳纳米管内部。即使有少量处于开口状态的碳纳米管，在该专利常 规的合成条件下，四氧化三铁纳米粒子也难以克服碳纳米管的端口势垒进入其内腔。所以， 该专利技术所用的磁靶向载体的纳米磁性物质仅包覆于碳纳米管外表面，由此导致：碳纳 米管难以进行必要的功能化处理；碳纳米管载体管径增大容易造成血管堵塞；碳纳米管外 侧的四氧化三铁易受到所处血液环境的物理、化学作用而影响其性能的稳定性，导致磁靶 向定位能力和稳定性不佳。

总之，目前所采用的磁性药物载体还存在毒副作用大、制备过程中容易团聚并引入污 染物、载药量有限和磁靶向定位能力及稳定性不佳的缺点，导致磁靶向给药系统在肿瘤患 者体内的应用效果欠佳，需进一步改善，以提高其治疗指数同时又降低毒副作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种磁靶向定位磁性药物载体的制备方法，是一 种铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合磁靶向定位磁性药物载体的制备方法，克服 了现有磁性药物载体存在毒副作用大、制备过程中容易团聚并引入污染物、载药量有限和 磁靶向定位能力及稳定性不佳的缺点，提高了磁靶向给药系统在肿瘤患者体内的应用效 果。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种磁靶向定位磁性药物载体的制备方 法，是一种铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合磁靶向定位磁性药物载体的制备方 法，步骤如下：

第一步，制备铁-纳米羟基磷灰石催化剂

按质量比为九水合硝酸铁:羟基磷灰石=0.03～0.76:1的比例，称取所需用量的九水 合硝酸铁与30～50nm的羟基磷灰石颗粒混合后，采用行星式球磨机以1000～1200r/min 的速度球磨2～4h，使九水合硝酸铁与纳米羟基磷灰石均匀混合，将混合物置于一个石英 方舟中，再将该石英舟置于箱式电阻炉中，然后将该箱式电阻炉升温至300～400℃，煅 烧2～3h，而后随炉冷却至室温，得到氧化铁-纳米羟基磷灰石混合物，将装有该混合物 的石英方舟置于水平管式炉恒温区，以200～300ml/min的流速向该管式炉中通入氢气， 升温至600～700℃并保持2～3h，将氧化铁-纳米羟基磷灰石混合物还原，之后该管式炉 在200～300ml/min流速的氢气氛围下冷至室温，制得铁-纳米羟基磷灰石催化剂；

第二步，制备铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合粉末

将第一步制得的铁-纳米羟基磷灰石催化剂置于石英方舟中，将该石英方舟置于水平 管式炉恒温区，以200～300ml/min的流速向该管式炉中通入氩气并升温至900～1100℃， 而后将体积比为氩气:乙炔=5～13:1的混合气以360～840ml/min的流速持续通入该水平 管式炉中，在900～1100℃下进行乙炔的化学气相沉积反应1～2.5h，之后关闭乙炔并调 整氩气流量，使该管式炉在200～300ml/min流速的氩气氛围下冷至室温，在上述石英舟 中制得铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合粉末，其中碳纳米管的质量百分含量为 5.8～14.3%；

第三步，制备纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合粉末

将第二步制得的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合粉末与质量百分比浓度为 9.5～10.5%的稀盐酸按重量比1:30～40的比例混合于烧杯中，将该烧杯置于超声分散仪 中用20～40kHz的超声波分散5～10min形成悬浊液，取出烧杯并静置3～5min，再将表 面包覆保鲜膜的棒状钕铁硼稀土永磁铁置于烧杯内部的底部5～10min，该烧杯中的铁填 充碳纳米管-纳米羟基磷灰石被吸附于上述棒状钕铁硼稀土永磁铁表面的保鲜膜上，将该 保鲜膜从棒状钕铁硼稀土永磁铁上取下，并将其上的黑色铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰 石收集于蒸发皿中，再将该蒸发皿置于电热恒温干燥箱中于60～90℃干燥0.5～1h，制得 具有纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合结构的纯化铁填充碳纳米管-纳米羟 基磷灰石复合粉末，所制得的纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合粉末的重量占第 二步所制得的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合粉末总重量的2.3～5.7%；

第四步，制备具有共价功能化的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合磁性药物 载体粉末

将第三步制得的纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合粉末置于石英方舟中，再 将该石英方舟置于水平管式炉恒温区，在空气气氛中升温至450～600℃并保持1～2h，之 后将该水平管式炉在空气气氛中冷却至室温，制得具有共价功能化的铁填充碳纳米管-纳 米羟基磷灰石原位复合磁性药物载体粉末；

第五步，制备叶酸和壳聚糖修饰的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石磁性药物载体

将第四步制得的具有共价功能化的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合磁性药 物载体粉末10～30mg放入单颈圆底烧瓶中，加入浓度为0.5～1.5mg/mL的壳聚糖水溶液 50～80mL，将单颈圆底烧瓶置于超声分散仪中用20～40kHz超声波处理30～40min，再将 单颈圆底烧瓶置于电磁搅拌器上用磁力搅拌转子以200～300r/min转速搅拌24h，然后用 Φ0.45μm的聚四氟乙烯微孔滤膜抽滤，滤得的粉末用去离子水洗涤，得到壳聚糖修饰的 铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石粉末，取所需量的壳聚糖修饰的铁填充碳纳米管-纳米羟 基磷灰石粉末、叶酸和多肽缩合剂EDC混合于pH值为7.4的无菌磷酸盐缓冲溶液中，使 壳聚糖修饰的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石粉末、叶酸和多肽缩合剂的浓度分别为 0.8～1.2mg/mL、1～2mg/mL和1～1.5mg/mL，然后在电磁搅拌器上利用磁力搅拌转子以 200～300r/min转速避光搅拌24h，再用Φ0.45μm聚四氟乙烯微孔滤膜抽滤，滤得的粉 末用去离子水洗涤，最终制得具有非共价功能化的叶酸和壳聚糖修饰的铁填充碳纳米管- 纳米羟基磷灰石磁性药物载体。

上述一种磁靶向定位磁性药物载体的制备方法，其中所涉及的原材料、设备和工艺均 是本技术领域的技术人员所熟知的。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明一种磁靶向定位磁性药物载体的制备方法所具有突出的实质 性特点是：

（1）提出了铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合磁性药物载体的创新性设计及 制备方法。通过对催化剂制备和化学气相沉积工艺参数的控制，使碳纳米管合成所使用的 铁催化剂原位填充碳纳米管中空结构，实现了磁性物质铁纳米线与药物载体碳纳米管的原 位复合，形成具有较高矫顽力、饱和磁化强度及良好铁磁性的单晶铁纳米线，是磁靶向给 药系统理想的磁性材料，同时，铁纳米线受到外侧物理、化学稳定性优异的多壁碳纳米管 碳层保护，使得铁纳米线免受外界环境的影响，能够保持稳定的物理性能，具有为该原位 复合磁性药物载体提供磁靶向定位的能力。此外，除碳纳米管是良好的药物载体外，作为 碳纳米管合成基体的纳米羟基磷灰石本身也满足药物载体的基本要求，是良好的药物载 体，碳纳米管在纳米羟基磷灰石基体上合成过程中，碳纳米管外侧管壁与纳米羟基磷灰石 可发生原位物理结合，形成复合药物载体。内腔填充铁纳米线、表面负载纳米羟基磷灰石 的碳纳米管兼具磁靶向定位和载药能力，实现了磁靶向给药系统中磁性材料、药物载体的 原位合成，使铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位结构成为磁靶向给药系统理想的磁性 药物载体。

（2）通过碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合载药的设计和制备，实现了提高药物载体载 药量的目的。磁性药物载体的载药量直接影响靶区细胞组织中的药物浓度和对病灶的治疗 效果，提高载药量是磁性药物载体研究的重要目标之一。碳纳米管具有良好的细胞穿透性 能，对于功能化修饰的碳纳米管作为药物载体已进行了大量研究，但如何进一步提高其载 药量成为难题。纳米羟基磷灰石也已作为药物载体使用，进一步提高其载药量也存在困难。 本发明借助铁催化剂，使碳纳米管原位自生于纳米羟基磷灰石基体中，在碳纳米管形成过 程中使纳米羟基磷灰石与碳纳米管形成原位物理结合，避免了外来污染、两者结合紧密， 形成了碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合药物载体，充分发挥了二者的载药优势和缺陷 互补，可使载药量得到大幅提高。

（3）本发明采用对人体无害的铁作为碳纳米管合成的催化剂，并且将其包覆于碳纳 米管内部，不仅省去了现有碳纳米管药物载体使用过程中去除残留有毒催化剂的工艺步 骤，避免了碳纳米管药物载体残留Co、Ni催化剂存在毒副作用，也使磁性物质铁包覆于 碳纳米管内部而不与人体生理溶液直接接触，提高了药物载体的生物相容性。此外，本发 明复合磁性药物载体中的羟基磷灰石是脊椎动物骨组织的主要无机成分，对人体无毒副作 用和刺激性。因此，本发明制备的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合磁性药物载 体具有良好的生物相容性。

（4）本发明方法步骤中还有以下特别的工艺设计和特别的作用：

①在第二步，在反应过程中，利用铁纳米粒子的催化活性使碳纳米管生长于纳米羟基 磷灰石中，纳米羟基磷灰石颗粒负载于碳纳米管表面，同时处于熔融状态的铁纳米粒子在 碳纳米管中空结构的毛细作用下进入碳纳米管内部形成铁纳米线，实现铁纳米线、碳纳米 管、羟基磷灰石的原位复合；

②在第三步中，将第二步制得的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合粉末与质 量百分比浓度为9.5～10.5%的稀盐酸按重量比1:30～40的比例混合，目的是利用盐酸将 复合粉末中残留的铁催化剂去除；将表面包覆保鲜膜的棒状钕铁硼稀土永磁铁置于烧杯内 部的底部是利用磁铁磁性将铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石吸附于磁铁表面的保鲜膜 上；

③在第四步中，将该石英方舟置于水平管式炉恒温区，在空气气氛中升温至450～ 600℃并保持1～2h，目的是通过氧化处理实现碳纳米管端口与缺陷位置的功能化并去除 碳纳米管表面的无定形碳。

与现有技术相比，本发明一种磁靶向定位磁性药物载体的制备方法所具有显著进步 是：

（1）与CN101461944B报道的一种磁性聚丙烯酸改性碳纳米管药物载体相比，本发明 方法的进步，一是采用填充于碳纳米管内部的单晶铁纳米线作为磁性物质，不仅磁性高， 且受到碳纳米管的保护免受外界环境影响，使磁靶向定位的能力和稳定性更好；二是采用 铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合粉末作为药物载体，分散性和磁响应性好，载 药量高。

（2）与CN101156961A介绍的气相沉积原位反应制备碳纳米管/羟基磷灰石复合粉末 的方法相比，本发明方法的区别和进步在于：

①CN101156961A的工艺为以九水硝酸铁和羟基磷灰石粉末为原料，用沉积沉淀法制 备Fe/HA催化剂前躯体Fe₂O₃/HA，再用化学气相沉积法制备CNTs/HA复合粉末，工艺复杂。 本发明方法制备铁-纳米羟基磷灰石催化剂的工艺简单。

②CN101156961A的目的是制备CNTs/HA复合材料的理想原材料，用于整形和整容外 科和齿科领域，属于羟基磷灰石基复合材料的制备技术；本发明方法的目的是制备铁填充 碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合磁性药物载体，属于以所用的非有效成分为特征的医 用的药物载体技术领域。

③两者的技术机理和特点明显不同。CN101156961A的技术机理在于利用混合体中组 份之间的化学反应生成一种或多种高强度、高熔点增强相，使其均匀分布于混合物基体中 从而达到强化基体作用，即通过化学气相沉积法借助Fe催化剂使所合成的碳纳米管均匀 分布于HA基体中，得到可制备羟基磷灰石基复合材料的CNTs/HA复合粉末原材料，通 过CNTs增强羟基磷灰石基体；本发明方法的技术机理在于利用化学气相沉积法的高温使 Fe催化剂处于熔融状态，在碳纳米管生长过程中不断填充碳纳米管形成单晶铁纳米线； 同时在碳纳米管的形核、长大过程中外表面不断负载纳米羟基磷灰石，得到铁填充碳纳米 管-纳米羟基磷灰石原位复合粉末。其工艺特点是：1）磁性物质铁纳米线原位填充药物载 体碳纳米管内腔，铁纳米线受到外侧物理、化学稳定性优异的多壁碳纳米管碳层保护，铁 纳米线免受外界环境的影响，能够保持稳定的物理性能，具有为该原位复合磁性药物载体 提供磁靶向定位的能力；2）在碳纳米管合成过程形成了碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复 合药物载体，避免了外来污染、两者结合紧密，可充分发挥二者的载药优势、实现缺陷互 补，可使载药量得到大幅提高。

（3）本发明方法是一种铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合磁靶向定位磁性药 物载体的制备方法，所制得的磁靶向定位磁性药物载体没有毒副作用、制备过程中不引入 污染物、载药量大、磁靶向定位能力强和稳定性好，因而提高了磁靶向给药系统在肿瘤患 者体内的应用效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明实例1所制得的铁-纳米羟基磷灰石催化剂的透射电子显微镜照片。

图2为本发明实例1所制得铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合粉末的高分辨 扫描电子显微镜照片。

图3为本发明实例1所制得的纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合粉末的透射 电子显微镜照片。

图4为本发明实例1所制得的纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合粉末的高分 辨透射电子显微镜照片。

图5为本发明实例1所制得的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合磁性药物载 体的磁性能检测结果。

具体实施方式

实施例1

第一步，制备铁-纳米羟基磷灰石催化剂

按质量比为九水合硝酸铁:羟基磷灰石=0.03:1的比例，称取所需用量的九水合硝酸 铁与30nm的羟基磷灰石颗粒混合后，采用行星式球磨机以1000r/min的速度球磨2h，使 九水合硝酸铁与纳米羟基磷灰石均匀混合，将混合物置于一个石英方舟中，再将该石英舟 置于箱式电阻炉中，然后将该箱式电阻炉升温至300℃，煅烧2h，而后随炉冷却至室温， 得到氧化铁-纳米羟基磷灰石混合物，将装有该混合物的石英方舟置于水平管式炉恒温区， 以200ml/min的流速向该管式炉中通入氢气，升温至600℃并保持2h，将氧化铁-纳米羟 基磷灰石混合物还原，之后该管式炉在200ml/min流速的氢气氛围下冷至室温，制得铁- 纳米羟基磷灰石催化剂。

图1为本实施例所制得的铁-纳米羟基磷灰石催化剂的透射电子显微镜照片。从该图 中可见，所制得的具有催化活性的铁纳米粒子粒度均匀，尺寸在10～20nm之间，弥散分 布在纳米羟基磷灰石载体周围，该状态的铁纳米粒子具有良好的催化活性，有利于后续铁 填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合粉末的合成。

第二步，制备铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合粉末

将第一步制得的铁-纳米羟基磷灰石催化剂置于石英方舟中，将该石英方舟置于水平 管式炉恒温区，以200ml/min的流速向该管式炉中通入氩气并升温至900℃，而后将体积 比为氩气:乙炔=5:1的混合气以360ml/min的流速持续通入该水平管式炉中，在900℃下 进行乙炔的化学气相沉积反应1h，之后关闭乙炔并调整氩气流量，使该管式炉在 200ml/min流速的氩气氛围下冷至室温，在上述石英舟中制得铁填充碳纳米管-纳米羟基 磷灰石原位复合粉末，其中碳纳米管的质量百分含量为5.8%。

图2为本实例所制得铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合粉末的高分辨扫描电 子显微镜照片。由该图可见，利用第一步制得的铁-纳米羟基磷灰石催化剂有效地合成了 表面光洁、尺度均一、长度在1μm左右且均匀分布在纳米羟基磷灰石基体表面的碳纳米 管，这将易于后续步骤的分散与提纯。

第三步，制备纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合粉末

将第二步制得的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合粉末与质量百分比浓度为 9.5%的稀盐酸按重量比1:30的比例混合于烧杯中，将该烧杯置于超声分散仪中用20kHz 的超声波分散5min形成悬浊液，取出烧杯并静置3min，再将表面包覆保鲜膜的棒状钕铁 硼稀土永磁铁置于烧杯内部的底部5min，该烧杯中的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石被 吸附于上述棒状钕铁硼稀土永磁铁表面的保鲜膜上，将该保鲜膜从棒状钕铁硼稀土永磁铁 上取下，并将其上的黑色铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石收集于蒸发皿中，再将该蒸发 皿置于电热恒温干燥箱中于60℃干燥0.5h，制得具有纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰 石原位复合结构的纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合粉末，所制得的纯化铁填充 碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合粉末的重量占第二步所制得的铁填充碳纳米管-纳米羟基 磷灰石原位复合粉末总重量的2.3%。

图3为本实例所制得的纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合粉末的透射电子显 微镜照片。由该图可以清晰的看到纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合粉末的微观 形态：碳纳米管管径均匀，直径为30nm左右，表面无定形碳杂质极少；长度在200～250nm 的铁纳米线分段填充在碳纳米管的中空结构中，受到外侧碳层保护，保证了其物理性能稳 定、不易受到外界环境的影响，使得该复合结构具有良好磁性能，可满足磁性药物载体对 磁性能的要求；碳纳米管外表面紧密结合大量小尺寸纳米羟基磷灰石颗粒，形成了磁性药 物载体的理想结构。

图4为本实例所制得的纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合粉末的高分辨透射 电子显微镜照片。由该图可见，碳纳米管管壁由同心圆柱状石墨层组成，属多壁碳纳米管， 石墨层结晶程度良好；碳纳米管内的黑色物质为单晶铁纳米线，填充在碳纳米管的中空结 构中，与碳纳米管内侧管壁结合紧密；沿碳纳米管外壁弥散分布着粒径约30nm的纳米羟 基磷灰石颗粒，与碳纳米管形成紧密的物理结合。该纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰 石复合粉末兼具磁靶向定位和载药能力，且碳纳米管和纳米羟基磷灰石复合载药，从而提 高载药量。

第四步，制备具有共价功能化的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合磁性药物 载体粉末

将第三步制得的纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合粉末置于石英方舟中，再 将该石英方舟置于水平管式炉恒温区，在空气气氛中升温至450℃并保持1h，之后将该水 平管式炉在空气气氛中冷却至室温，制得具有共价功能化的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷 灰石原位复合磁性药物载体粉末。

第五步，制备叶酸和壳聚糖修饰的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石磁性药物载体

将第四步制得的具有共价功能化的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合磁性药 物载体粉末10mg放入单颈圆底烧瓶中，加入浓度为0.5mg/mL的壳聚糖水溶液50mL，将 单颈圆底烧瓶置于超声分散仪中用20kHz超声波处理30min，再将单颈圆底烧瓶置于电磁 搅拌器上用磁力搅拌转子以200r/min转速搅拌24h，然后用Φ0.45μm的聚四氟乙烯微 孔滤膜抽滤，滤得的粉末用去离子水洗涤，得到壳聚糖修饰的铁填充碳纳米管-纳米羟基 磷灰石粉末，取所需量的壳聚糖修饰的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石粉末、叶酸和多 肽缩合剂EDC混合于pH值为7.4的无菌磷酸盐缓冲溶液中，使壳聚糖修饰的铁填充碳纳 米管-纳米羟基磷灰石粉末、叶酸和多肽缩合剂的浓度分别为0.8mg/mL、1mg/mL和1mg/mL， 然后在电磁搅拌器上利用磁力搅拌转子以200r/min转速避光搅拌24h，再用Φ0.45μm 聚四氟乙烯微孔滤膜抽滤，滤得的粉末用去离子水洗涤，最终制得具有非共价功能化的叶 酸和壳聚糖修饰的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石磁性药物载体。

图5为本实例所制得的叶酸和壳聚糖修饰的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石磁性药 物载体的磁性能检测结果。由该图可见，经功能化修饰后，该磁性药物载体的饱和磁化强 度M_s为22.573emu/g，剩余磁化强度M_r为7.314emu/g，矫顽力H_c为137.7Oe，剩磁比Mr/Ms 为0.324，表明功能化处理后该磁性药物载体具有良好的铁磁性。

实施例2

第一步，制备铁-纳米羟基磷灰石催化剂

按质量比为九水合硝酸铁:羟基磷灰石=0.76:1的比例，称取所需用量的九水合硝酸 铁与50nm的羟基磷灰石颗粒混合后，采用行星式球磨机以1200r/min的速度球磨4h，使 九水合硝酸铁与纳米羟基磷灰石均匀混合，将混合物置于一个石英方舟中，再将该石英舟 置于箱式电阻炉中，然后将该箱式电阻炉升温至400℃，煅烧3h，而后随炉冷却至室温， 得到氧化铁-纳米羟基磷灰石混合物，将装有该混合物的石英方舟置于水平管式炉恒温区， 以300ml/min的流速向该管式炉中通入氢气，升温至700℃并保持3h，将氧化铁-纳米羟 基磷灰石混合物还原，之后该管式炉在300ml/min流速的氢气氛围下冷至室温，制得铁- 纳米羟基磷灰石催化剂。

第二步，制备铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合粉末

将第一步制得的铁-纳米羟基磷灰石催化剂置于石英方舟中，将该石英方舟置于水平 管式炉恒温区，以300ml/min的流速向该管式炉中通入氩气并升温至1100℃，而后将体 积比为氩气:乙炔=13:1的混合气以840ml/min的流速持续通入该水平管式炉中，在1100℃ 下进行乙炔的化学气相沉积反应2.5h，之后关闭乙炔并调整氩气流量，使该管式炉在 300ml/min流速的氩气氛围下冷至室温，在上述石英舟中制得铁填充碳纳米管-纳米羟基 磷灰石原位复合粉末，其中碳纳米管的质量百分含量为14.3%。

第三步，制备纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合粉末

将第二步制得的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合粉末与质量百分比浓度为 10.5%的稀盐酸按重量比1:40的比例混合于烧杯中，将该烧杯置于超声分散仪中用40kHz 的超声波分散10min形成悬浊液，取出烧杯并静置5min，再将表面包覆保鲜膜的棒状钕 铁硼稀土永磁铁置于烧杯内部的底部10min，该烧杯中的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰 石被吸附于上述棒状钕铁硼稀土永磁铁表面的保鲜膜上，将该保鲜膜从棒状钕铁硼稀土永 磁铁上取下，并将其上的黑色铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石收集于蒸发皿中，再将该 蒸发皿置于电热恒温干燥箱中于90℃干燥1h，制得具有纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷 灰石原位复合结构的纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合粉末，所制得的纯化铁填 充碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合粉末的重量占第二步所制得的铁填充碳纳米管-纳米羟 基磷灰石原位复合粉末总重量的5.7%；

第四步，制备具有共价功能化的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合磁性药物 载体粉末

将第三步制得的纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合粉末置于石英方舟中，再 将该石英方舟置于水平管式炉恒温区，在空气气氛中升温至600℃并保持2h，之后将该水 平管式炉在空气气氛中冷却至室温，制得具有共价功能化的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷 灰石原位复合磁性药物载体粉末；

第五步，制备叶酸和壳聚糖修饰的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石磁性药物载体

将第四步制得的具有共价功能化的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合磁性药 物载体粉末30mg放入单颈圆底烧瓶中，加入浓度为1.5mg/mL的壳聚糖水溶液80mL，将 单颈圆底烧瓶置于超声分散仪中用40kHz超声波处理40min，再将单颈圆底烧瓶置于电磁 搅拌器上用磁力搅拌转子以300r/min转速搅拌24h，然后用Φ0.45μm的聚四氟乙烯微 孔滤膜抽滤，滤得的粉末用去离子水洗涤，得到壳聚糖修饰的铁填充碳纳米管-纳米羟基 磷灰石粉末，取所需量的壳聚糖修饰的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石粉末、叶酸和多 肽缩合剂EDC混合于pH值为7.4的无菌磷酸盐缓冲溶液中，使壳聚糖修饰的铁填充碳纳 米管-纳米羟基磷灰石粉末、叶酸和多肽缩合剂的浓度分别为1.2mg/mL、2mg/mL和 1.5mg/mL，然后在电磁搅拌器上利用磁力搅拌转子以300r/min转速避光搅拌24h，再用 Φ0.45μm聚四氟乙烯微孔滤膜抽滤，滤得的粉末用去离子水洗涤，最终制得具有非共价 功能化的叶酸和壳聚糖修饰的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石磁性药物载体。

实施例3

第一步，制备铁-纳米羟基磷灰石催化剂

按质量比为九水合硝酸铁:羟基磷灰石=0.4:1的比例，称取所需用量的九水合硝酸铁 与40nm的羟基磷灰石颗粒混合后，采用行星式球磨机以1100r/min的速度球磨3h，使九 水合硝酸铁与纳米羟基磷灰石均匀混合，将混合物置于一个石英方舟中，再将该石英舟置 于箱式电阻炉中，然后将该箱式电阻炉升温至350℃，煅烧2.5h，而后随炉冷却至室温， 得到氧化铁-纳米羟基磷灰石混合物，将装有该混合物的石英方舟置于水平管式炉恒温区， 以250ml/min的流速向该管式炉中通入氢气，升温至650℃并保持2.5h，将氧化铁-纳米 羟基磷灰石混合物还原，之后该管式炉在250ml/min流速的氢气氛围下冷至室温，制得铁 -纳米羟基磷灰石催化剂；

第二步，制备铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合粉末

将第一步制得的铁-纳米羟基磷灰石催化剂置于石英方舟中，将该石英方舟置于水平 管式炉恒温区，以250ml/min的流速向该管式炉中通入氩气并升温至1000℃，而后将体 积比为氩气:乙炔=9:1的混合气以600ml/min的流速持续通入该水平管式炉中，在1000℃ 下进行乙炔的化学气相沉积反应1.8h，之后关闭乙炔并调整氩气流量，使该管式炉在 250ml/min流速的氩气氛围下冷至室温，在上述石英舟中制得铁填充碳纳米管-纳米羟基 磷灰石原位复合粉末，其中碳纳米管的质量百分含量为10.1%；

第三步，制备纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合粉末

将第二步制得的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合粉末与质量百分比浓度为 10.0%的稀盐酸按重量比1:35的比例混合于烧杯中，将该烧杯置于超声分散仪中用30kHz 的超声波分散8min形成悬浊液，取出烧杯并静置4min，再将表面包覆保鲜膜的棒状钕铁 硼稀土永磁铁置于烧杯内部的底部8min，该烧杯中的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石被 吸附于上述棒状钕铁硼稀土永磁铁表面的保鲜膜上，将该保鲜膜从棒状钕铁硼稀土永磁铁 上取下，并将其上的黑色铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石收集于蒸发皿中，再将该蒸发 皿置于电热恒温干燥箱中于75℃干燥0.8h，制得具有纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰 石原位复合结构的纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合粉末，所制得的纯化铁填充 碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合粉末的重量占第二步所制得的铁填充碳纳米管-纳米羟基 磷灰石原位复合粉末总重量的4.0%；

第四步，制备具有共价功能化的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合磁性药物 载体粉末

将第三步制得的纯化铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石复合粉末置于石英方舟中，再 将该石英方舟置于水平管式炉恒温区，在空气气氛中升温至525℃并保持1.5h，之后将该 水平管式炉在空气气氛中冷却至室温，制得具有共价功能化的铁填充碳纳米管-纳米羟基 磷灰石原位复合磁性药物载体粉末；

第五步，制备叶酸和壳聚糖修饰的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石磁性药物载体

将第四步制得的具有共价功能化的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石原位复合磁性药 物载体粉末20mg放入单颈圆底烧瓶中，加入浓度为1.0mg/mL的壳聚糖水溶液65mL，将 单颈圆底烧瓶置于超声分散仪中用30kHz超声波处理35min，再将单颈圆底烧瓶置于电磁 搅拌器上用磁力搅拌转子以250r/min转速搅拌24h，然后用Φ0.45μm的聚四氟乙烯微 孔滤膜抽滤，滤得的粉末用去离子水洗涤，得到壳聚糖修饰的铁填充碳纳米管-纳米羟基 磷灰石粉末，取所需量的壳聚糖修饰的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石粉末、叶酸和多 肽缩合剂EDC混合于pH值为7.4的无菌磷酸盐缓冲溶液中，使壳聚糖修饰的铁填充碳纳 米管-纳米羟基磷灰石粉末、叶酸和多肽缩合剂的浓度分别为1.0mg/mL、1.5mg/mL和 1.2mg/mL，然后在电磁搅拌器上利用磁力搅拌转子以250r/min转速避光搅拌24h，再用 Φ0.45μm聚四氟乙烯微孔滤膜抽滤，滤得的粉末用去离子水洗涤，最终制得具有非共价 功能化的叶酸和壳聚糖修饰的铁填充碳纳米管-纳米羟基磷灰石磁性药物载体。

上述所有实施例中所涉及的原材料、设备和工艺均是本技术领域的技术人员所熟知 的。