本发明属于纳米生物医药领域，具体涉及一种核素纳米水凝胶微针及其制备方法与应用。
背景技术：
1、黑色素瘤是一种高度恶性的肿瘤，它只占皮肤癌病例的4％，但是却导致了75％以上的皮肤癌死亡。黑色素瘤起病原因主要是皮肤表皮基底层的黑色素细胞不受控制的大量增殖，其发生发展是基因、环境等多种因素共同作用的结果。中国临床肿瘤学会指南指出，局限性黑色素瘤(0期-ⅱ期)患者可以通过手术切除原发病灶来治愈。然而，手术治疗仍伴随一定的术后复发风险，黑色素瘤ⅰb期和ⅱ期患者复发率分别为8％和29％，且患者复发率和死亡率呈正相关。肿瘤局部复发主要有以下几项危险因素：一是手术切缘阳性。二是肿瘤侵犯皮肤的深度，如果肿瘤浸润的深度大于4mm，则即使切除了肿瘤，患者也可能会在较短时间内复发。三是黑色素瘤的发病部位多位于四肢及黏膜，手术操作难以彻底清除肿瘤病灶；且术后微卫星灶的残留、肿瘤细胞的微浸润等仍会导致黑色素瘤的局部复发。四是术中出血也会使肿瘤细胞扩散到血液中，从而提高体内循环肿瘤细胞的水平，增加术后复发危险因素。以上表明局限性黑色素瘤患者术后复发是一个亟待解决的问题。此外，黑色素瘤患者术后伤口难以愈合也是治疗中的棘手问题。影响黑色素瘤患者术后伤口愈合的因素主要以下三个方面：细菌感染、血液循环障碍以及皮瓣移植问题。其中细菌感染是伤口愈合过程中最常见的致病因素，而抗生素的滥用又会导致耐药菌的产生，进一步加剧伤口感染程度。此外，患者术后复发与否也与伤口有无感染存在相关性，术后出现伤口感染的患者其肿瘤复发率明显增加，而术后接受新辅助治疗的患者可以在一定程度上延长无复发生存率，降低复发风险。因此，为了提高恶性黑色素瘤患者的生存率，迫切需要建立一种有效去除残留浸润肿瘤细胞、控制感染、加快伤口修复速度的治疗策略。
2、随着核医学的迅速发展，应用放射性核素治疗肿瘤成为了一种更安全高效的新型治疗手段。放射性核素治疗是指使用具有合适半衰期、辐射距离及辐射能量的放射性核素(例如32p、90y等)发射具有高直线传递能量的射线来杀伤肿瘤。其中，32p因其较长射程(最大可达8mm)、较大能量(1.7mev)、适宜的半衰期(14天)等优势被广泛用于皮肤浅表毛细血管瘤、瘢痕等治疗。且有研究表明，32p释放的β射线比等剂量高能胞外电子(如90y)更易引起肿瘤细胞dna双链断裂且不能被复制，是一种潜在的新型抗肿瘤药物。因此我们猜想，是否可以将32p应用于黑色素瘤的治疗中，针对黑色素瘤术后复发发挥抗肿瘤效果。
3、针对黑色素瘤术后感染、伤口难以愈合的问题，目前已经存在光热疗法(photothermal therapy，ptt)等多种新兴治疗手段。ptt是一种通过光热剂将近红外辐射(near infrared，nir)转化为热能(45℃)，在不损害周围组织的情况下对细菌或肿瘤细胞进行热消融的微创治疗手段。与传统抗菌手段相比，其具有非侵入性、无耐药性、副作用小、杀菌率高等特点。迄今为止，已经开发出一系列具有优异性能的光热纳米材料。
4、然而，如何有效和局部地将这些药物高效递送至肿瘤部位一直是生物医药的瓶颈之一，开发出一种可以抗黑色素瘤术后复发和感染的核素纳米材料具有较好的临床应用价值。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种核素纳米水凝胶微针及其制备方法与应用，构建一种能抗黑色素瘤术后复发和感染的放射性核素纳米药物递送系统，针对黑色素瘤术后复发问题，微针内搭载的32p可以使肿瘤细胞双链dna断裂，发挥抗肿瘤复发的作用；针对黑色素瘤术后感染问题，微针针尖内的ag2s@ca32p纳米粒可以响应肿瘤微酸环境释放ag2s纳米粒，并通过近红外光照射产生的热量起到抗菌作用；而微针针尖成分甲基丙烯酰化明胶(gelma)自身具备的抗菌、止血、促进细胞附着等作用进一步促进了伤口愈合。该核素纳米药物水凝胶微针通过放射性核素内照射联合光热治疗能够抑制黑色素瘤术后复发和感染，有效促进伤口愈合。
2、为达到上述目的，本方案首先提供了一种核素纳米水凝胶微针，所述核素纳米水凝胶微针包括基底层和针尖层，所述针尖层由甲基丙烯酰化明胶负载核素纳米药物ag2s@ca32p构成，所述核素纳米药物ag2s@ca32p包括内核ag2s纳米粒、放射性核素32p标记的磷酸钙和牛血清白蛋白外壳。
3、作为优选，所述核素纳米水凝胶微针的针长为550μm，所述基底层的直径为9mm。
4、基于一个总的发明构思，本方案还提供了一种核素纳米水凝胶微针的制备方法，包括以下步骤：
5、s1、牛血清白蛋白溶解于超纯水，超声后加入agno3搅拌混匀，将ph调节为12后，加入na2s·9h2o加热搅拌后过夜孵育，透析得到ag2s纳米粒；
6、s2、将牛血清白蛋白、步骤s1中得到的ag2s纳米粒分散至超纯水与无糖dmem混合物中，并依次加入磷[32p]酸钠盐溶液、cacl2，孵育过夜后离心，收集沉淀超声复溶即得32p标记的ag2s@ca32p纳米粒；
7、s3、在光引发剂中加入甲基丙烯酰化明胶配置甲基丙烯酰化明胶溶液，避光水浴加热溶解，将s2制得的ag2s@ca32p纳米粒溶于甲基丙烯酰化明胶溶液，注入微针模具，离心抽真空后烘干，紫外固化针尖；
8、s4、将基底基质注入针尖已固化的微针模具中作为基底层，离心抽真空后烘干，脱模后得到核素纳米水凝胶微针。
9、作为优选，所述agno3、na2s·9h2o、cacl2的摩尔比为1：2：1；所述磷[32p]酸钠盐溶液的放射性浓度为1mci/ml。
10、作为优选，所述s1中加热搅拌的温度为55℃，时间为4h，所述过夜孵育的温度为37℃。
11、作为优选，所述s2中孵育的温度为37℃。
12、作为优选，所述s3中光引发剂是浓度为0.25％的lap，所述甲基丙烯酰化明胶溶液的质量浓度为20％，所述水浴加热的温度为60℃，时间为30min，所述烘干的时间为24h。
13、作为优选，所述s4中基底基质包括质量浓度为50％的透明质酸溶液。
14、作为优选，所述透明质酸分子量为10kda。
15、基于一个总的发明构思，本方案还提供了一种核素纳米水凝胶微针在制备抗黑色素瘤生长及术后复发药物上的应用，所述药物需联合近红外光的照射。
16、基于一个总的发明构思，本方案还提供了一种核素纳米水凝胶微针在制备抗伤口感染和促进伤口愈合药物上的应用，所述药物需联合近红外光的照射。
17、本方案制备的核素纳米水凝胶微针的作用机理如下：
18、针对黑色素瘤术后复发问题，微针内搭载的32p可以使肿瘤细胞双链dna断裂，发挥抗肿瘤复发的作用；针对黑色素瘤术后感染问题，微针针尖内的ag2s@ca32p纳米粒可以响应肿瘤微酸环境释放ag2s纳米粒，并通过近红外光照射产生的热量起到抗菌作用；而微针针尖成分甲基丙烯酰化明胶(gelma)自身具备的抗菌、止血、促进细胞附着等作用进一步促进了伤口愈合。该核素纳米药物水凝胶微针通过放射性核素内照射联合光热治疗能够抑制黑色素瘤术后复发和感染，有效促进伤口愈合。
19、在近红外光的照射下，ag2s释放的ag+固有的抗菌活性和ptt疗法产生的高温会共同引起细菌的死亡。基于以上，将ag2s作为光热剂，通过近红外光的照射产生抗菌效果，协同核素治疗抑制黑色素瘤复发及其术后感染；此外，ptt疗法还可以通过增加肿瘤局部血流量改善组织氧合的效能实现核素治疗增敏。
20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
21、(1)本方案提供的核素纳米药物水凝胶微针，通过将放射性核素32p以32po43-的形式参与生物矿化反应形成ca32p纳米粒，通过微针局部高效递送的形式将ca32p纳米粒原位递送至肿瘤部位，有效发挥抗肿瘤复发的作用。
22、(2)该核素纳米药物水凝胶微针在ca32p纳米粒矿化过程中引入ag2s纳米粒，制备的ag2s@ca32p可以响应肿瘤弱酸性环境释放ag2s纳米粒。在近红外光的照射下，其具备的光热转换效能可以有效地杀伤细菌，同时有效改善肿瘤低氧环境，增强核素的治疗效果，在黑色素瘤缺损修复中发挥抗菌及促进伤口愈合的作用。
23、(3)本方案制备的核素纳米药物水凝胶微针ag2s@ca32p mn具备的核素内照射和光热效果联合能够最大限度发挥抑制肿瘤生长及肿瘤复发效果。
24、(4)本方案制备的核素纳米药物水凝胶微针ag2s@ca32p mn具备优异的光热转化效能，产生的光热效果具有良好的抗菌性能，在体内联合光热治疗具有显著的体内抗菌作用。
25、(5)微针搭载ag2s@ca32p纳米粒的药物递送模式，可有效减少对周围正常组织或器官造成损害，且载体成分均是无毒物质，具有良好的生物相容性和可降解性。此外，微针针尖成分甲基丙烯酰化明胶自身具备的抗菌、止血、促进细胞附着等作用进一步促进了伤口愈合。
26、(6)本方案制备过程简单可控，有效避免了载体的毒性，载药量和修饰率高；采用生物矿化法制备的核素纳米药物粒径均一，平均粒径162.5±7.2nm，分散性好。
1.一种核素纳米水凝胶微针，其特征在于，所述核素纳米水凝胶微针包括基底层和针尖层，所述针尖层由甲基丙烯酰化明胶负载核素纳米药物ag2s@ca32p构成，所述核素纳米药物ag2s@ca32p包括内核ag2s纳米粒、放射性核素32p标记的磷酸钙和牛血清白蛋白外壳。
2.根据权利要求1所述的核素纳米水凝胶微针，其特征在于，所述核素纳米水凝胶微针的针长为550μm，所述基底层的直径为9mm。
3.一种如权利要求1-2任一项所述的核素纳米水凝胶微针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述agno3、na2s·9h2o、cacl2的摩尔比为1：2：1；所述磷[32p]酸钠盐溶液的放射性浓度为1mci/ml。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述s1中加热搅拌的温度为55℃，时间为4h，所述过夜孵育的温度为37℃。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述s2中孵育的温度为37℃。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述s3中光引发剂是浓度为0.25％的lap，所述甲基丙烯酰化明胶溶液的质量浓度为20％，所述水浴加热的温度为60℃，时间为30min，所述烘干的时间为24h。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述s4中基底基质包括质量浓度为50％的透明质酸溶液。
9.一种如权利要求1-2任一项所述的核素纳米水凝胶微针或如权利要求3-8任一项制备方法制得的核素纳米水凝胶微针在制备抗黑色素瘤生长及术后复发药物上的应用，其特征在于，所述药物需联合近红外光的照射。
10.一种如权利要求1-2任一项所述的核素纳米水凝胶微针或如权利要求3-8任一项制备方法制得的核素纳米水凝胶微针在制备抗伤口感染和促进伤口愈合药物上的应用其特征在于，所述药物需联合近红外光的照射。
