本發(fā)明涉及一種納米材料，尤其涉及一種用于腫瘤成像與治療的納米材料。

背景技術(shù)：

《世界癌癥報(bào)告》指出，全球癌癥的發(fā)病率與死亡率呈持續(xù)上升的趨勢(shì)。中國(guó)2015年約有430萬(wàn)人確診癌癥，280萬(wàn)人死于癌癥，平均每天7500人。癌癥給患者、家庭、社會(huì)帶來(lái)極大的痛楚，因此，癌癥的診斷和治療已成為目前醫(yī)學(xué)研究中的當(dāng)務(wù)之急。

在癌癥的成像診斷方面，磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是一種非損傷性的成像方式，組織分辨率高，能實(shí)現(xiàn)全方位的成像。此外，上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料采用近紅外光為激發(fā)源，光的穿透深度較深，沒(méi)有生物背景熒光，生物相容性好，因此上轉(zhuǎn)換發(fā)光(upconversion luminescence，UCL)成像也具有較好的生物應(yīng)用前景。光熱治療(photothermal therapy，PTT)是癌癥治療一種全新的方法，不同于化療和光動(dòng)力療法，它具有毒副作用較小，能治療不同類(lèi)型的腫瘤，治療具有可重復(fù)性等優(yōu)點(diǎn)。

針對(duì)目前臨床上癌癥診斷和治療相互獨(dú)立，治療周期長(zhǎng)，費(fèi)用高，化學(xué)治療、放射治療、手術(shù)治療等治療手段副作用大等問(wèn)題，為提高治療的精準(zhǔn)度，縮短治療周期，減少對(duì)正常組織的損傷，將多模式成像與治療相結(jié)合，制備具有診療一體化功能的新型納米材料，成為癌癥治療的新方向。由于不同類(lèi)型材料的物理化學(xué)性質(zhì)迥異，合成多功能復(fù)合材料的難度增大。因此，研究制備多功能納米診療劑，實(shí)現(xiàn)腫瘤診斷治療一體化的納米材料具有重要的理論意義和臨床應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于腫瘤成像與治療的納米材料及其制備方法，克服目前癌癥診療過(guò)程中所遇到的診斷治療互相獨(dú)立，腫瘤治療藥物靶向效果差，副作用大等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)T₁/T₂成像與上轉(zhuǎn)換熒光成像的雙模成像與通過(guò)熱效應(yīng)進(jìn)行腫瘤治療，實(shí)現(xiàn)診療一體化。

本發(fā)明為達(dá)到上述目的所采用的技術(shù)方案是：

一種用于腫瘤成像與治療的納米材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)以油酸鈉與氯化鐵為原料，溶于于乙醇、去離子水與環(huán)己烷的混合液，在60-80℃冷凝回流的環(huán)境中反應(yīng)3-6小時(shí)，加水振蕩反復(fù)洗滌后，棄去油相，于100-140℃下真空干燥一夜，得油酸鐵；

(2)采用熱裂解法，以步驟(1)所得油酸鐵為原料，溶于油酸與十八烯的混合液中、在真空100-120℃的環(huán)境下加熱20-40min，其后充入惰性氣體，逐步升溫至310-320℃并冷凝回流20-40min，冷卻至室溫后加入乙醇沉淀，取該沉淀溶于正己烷或環(huán)己烷中，離心取清液，再向清液中加入適量乙醇，離心取沉淀，如此重復(fù)洗滌3次，得到的黑色固體Fe₃O₄納米晶，溶于正己烷或環(huán)己烷中，得到Fe₃O₄分散液；

(3)將油酸鈉溶于80-100℃的去離子水中，取步驟(2)配好的Fe₃O₄分散液加至油酸鈉溶液中，超聲分散5-20min后，放入烘箱中40-70℃干燥至溶液不分層，得到混合物A；

(4)以2,4-二羥基苯甲酸、六次甲基四胺、步驟(3)得到的混合物A為原料，溶于80-100℃的去離子水中，超聲分散5-20min后，在160℃下保溫4h，在弱酸-弱堿相互作用的誘導(dǎo)下，通過(guò)水熱過(guò)程分子進(jìn)行自組裝，生成具有空腔的、內(nèi)部包含有Fe₃O₄納米晶的空心聚合物殼納米球(hollowpolymernanospheres，簡(jiǎn)稱(chēng)h-P)，即Fe₃O₄@h-P，自然冷卻后離心、洗滌、干燥成Fe₃O₄@h-P粉末；

(5)采用熱解法，在弱還原氣氛中(H₂/Ar＝5％/95％)，在500℃下加熱2h，使Fe₃O₄@h-P的聚合物殼碳化，生成具有空腔的、內(nèi)部包含有含有Fe₃O₄納米晶的空心碳?xì)ぜ{米球(hollow carbon shell nanospheres，簡(jiǎn)稱(chēng)h-C)，即Fe₃O₄@h-C；

(6)采用溶劑揮發(fā)法，以上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子(upconversion nanoparticles，簡(jiǎn)稱(chēng)UCNPs)的環(huán)己烷溶液與步驟(5)中合成的Fe₃O₄@h-C為原料，先將Fe₃O₄@h-C溶于乙醇中，再將UCNPs的環(huán)己烷溶液用環(huán)己烷稀釋?zhuān)浜髮e₃O₄@h-C的乙醇溶液在攪拌下緩慢加入該混合溶液中，攪拌20-50min后，加熱至40-60℃，敞口攪拌至溶劑除盡，UCNPs均勻附著至Fe₃O₄@h-C上，冷卻后將所得固體用環(huán)己烷反復(fù)離心洗滌，至離心所得上清液用980nm激光照射觀察不到熒光，取離心所得固體，既為Fe₃O₄@h-C@UCNPs；

(7)采用EDC偶聯(lián)法合成C₁₈PMH-mPEG，將聚(馬來(lái)酸酐-1-十八碳烯)(C₁₈PMH)與溶于CH₂Cl₂/TEA混合溶液中的氨基聚乙二醇(mPEG-NH₂)在室溫下反應(yīng)2-4h，然后加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽(EDC·HCl)為偶聯(lián)劑，再攪拌12-36h，得到其mPEG-C₁₈PMH粗產(chǎn)物，采用超純水對(duì)所得mPEG-C₁₈PMH粗產(chǎn)物進(jìn)行透析，通過(guò)透析膜(截留分子量MWCO為8000-14000)兩天，最后冷凍干燥，即得C₁₈PMH-mPEG粉末；所述C₁₈PMH與mPEG-NH₂質(zhì)量比為1:5；

(8)通過(guò)油酸鏈-C₁₈鏈的疏水作用，在Fe₃O₄@h-C@UCNPs表面負(fù)載mPEG-C₁₈PMH，先將步驟(6)所得Fe₃O₄@h-C@UCNPs分散于氯仿中，得到Fe₃O₄@h-C@UCNPs的氯仿分散液，再將步驟(7)所得C₁₈PMH-mPEG溶于等體積的氯仿中，其后緩慢加入Fe₃O₄@h-C@UCNPs的氯仿分散液，升溫至30-45℃并進(jìn)行敞口攪拌，直至氯仿?lián)]發(fā)完全，得到灰黑色膠狀物，立即加入去離子水，繼續(xù)攪拌使固體均勻分散，離心后用去離子水反復(fù)洗滌，既得具有親水性的Fe₃O₄@h-C@UCNPs@PEG。

其中，所述UCNPs包括有NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺、NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄、NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺、NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺@NaGdF₄。

進(jìn)一步地，所述步驟(1)中油酸鈉與氯化鐵的摩爾比為1:1。

進(jìn)一步地，所述步驟(2)中油酸鐵、油酸、十八烯的摩爾比為：2:1:39.6。

進(jìn)一步地，所述步驟(3)中油酸鈉與Fe₃O₄納米晶的質(zhì)量比為20:3。

進(jìn)一步地，所述步驟(6)中UCNPs與Fe₃O₄@h-C的質(zhì)量比為1:170～1:50。

進(jìn)一步地，所述步驟(7)中C₁₈PMH與mPEG-NH₂質(zhì)量比為1:5。

進(jìn)一步地，所述步驟(8)中mPEG-C₁₈PMH與Fe₃O₄@h-C@UCNPs的質(zhì)量比為1:2～5:6。

一種用于腫瘤成像與治療的納米材料，該納米材料具有核-殼結(jié)構(gòu)，包括外部殼層與內(nèi)部核心，所述外部殼層包括碳化聚合物殼層，碳化聚合物殼層上還附著有上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子(UCNPs)層，上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子層表面經(jīng)過(guò)PEG改性修飾，所述內(nèi)部核心為均勻分散在內(nèi)部空腔中的具有超順磁性的Fe₃O₄納米晶，所述納米材料具有磁靶向、磁共振成像(MRI)、上轉(zhuǎn)換發(fā)光成像、光熱治療功能，可實(shí)現(xiàn)腫瘤的診斷治療一體化。

其中，所述上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子層由若干上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子均勻排列而成，該上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子包括有NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺、NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄、NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺、NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺@NaGdF₄。

本發(fā)明的有益效果為：

(1)用于腫瘤成像與治療的納米材料表面經(jīng)過(guò)雙親性聚合物PEG改性修飾，具有良好的水溶性；

(2)用于腫瘤成像與治療的納米材料同時(shí)具有磁靶向、磁共振成像(MRI)、上轉(zhuǎn)換發(fā)光成像、光熱治療等功能，可實(shí)現(xiàn)腫瘤的診斷治療一體化；

(3)用于腫瘤成像與治療的納米材料本身生物相容性好，治療時(shí)的毒副作用較小，磁性強(qiáng)度可控；

(4)用于腫瘤成像與治療的納米材料的制備方法重復(fù)性高，操作易實(shí)現(xiàn)，合成過(guò)程對(duì)設(shè)備要求較低，有望應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

上述是發(fā)明技術(shù)方案的概述，以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1為Fe₃O₄納米晶(A)，自組裝后的Fe₃O₄@h-C(B)，F(xiàn)e₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄(C)及改性后D的Fe₃O4@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄@PEG(D)的透射電鏡圖；

圖2為不同濃度Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄@PEG在功率密度為1.5W/cm²的808nm近紅外光照射0-400s的光熱轉(zhuǎn)換曲線；

圖3為不同濃度Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄@PEG在功率密度為160W/cm²的980nm激光照射下的上轉(zhuǎn)換熒光光譜圖；

圖4為不同濃度Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄@PEG的3T磁共振成像圖。

具體實(shí)施方式

為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)到預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于腫瘤成像與治療的納米材料及其制備方法，包括以下步驟：

(1)將FeCl₃·6H₂O和油酸鈉(摩爾比為1:1)加至乙醇、去離子水與正己烷的混合液(體積比為4:3:7)中，超聲溶解完全后，在PTFE攪拌槳攪拌下，70℃冷凝回流，油浴加熱4h，得到紅棕色粘稠液，將其轉(zhuǎn)移至梨形分液漏斗中，加入適量去離子水，振蕩，靜置，棄去水相，重復(fù)洗滌3次，取油相于110℃下真空干燥一夜，得油酸鐵；

(2)采用熱裂解法，取步驟(1)制得的油酸鐵、油酸和十八烯(摩爾比為2:1:39.6)于三口燒瓶中，超聲分散完全后，在真空條件下，110℃加熱30min。在惰性氣體保護(hù)下，以3℃min^-1的速度升溫，將上述混合物加熱至320℃，冷凝回流維持30min，得棕黑色渾濁液，在惰性氣體保護(hù)下冷卻至室溫。向棕黑色渾濁液中加入5-10倍體積的乙醇，離心取沉淀，然后將沉淀溶于適量正己烷，離心取清液，再向清液中加入適量乙醇，離心取固體，如此重復(fù)洗滌3次，得到的黑色固體Fe₃O₄納米晶，溶于正己烷中，配成30mg/mL的Fe₃O₄分散液密封儲(chǔ)存；

(3)將油酸鈉溶于80℃去離子水，取步驟(2)配好的Fe₃O₄的正己烷分散液加至油酸鈉溶液中，超聲分散10min后，放入烘箱中50℃干燥至溶液不分層，得混合物A；其中，油酸鈉與Fe₃O₄納米晶的質(zhì)量比為20:3；

(4)將2,4-二羥基苯甲酸和六次甲基四胺(摩爾比4:1)加至80℃去離子水中，溶解完全后，加入步驟(3)得到的混合物A，超聲分散10min，其后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，放入烘箱160℃維持4h后自然冷卻，離心取固體。再用去離子水離心洗滌多次，最后用乙醇離心洗滌1次。將離心得到的固體于烘箱中50℃干燥一夜，得到Fe₃O₄@h-P粉末，置于干燥器儲(chǔ)存；

(5)采用熱解法，采用熱解法，在弱還原氣氛中(H₂/Ar＝5％/95％)，在500℃下加熱2h，使Fe₃O₄@h-P的聚合物殼碳化，生成具有空腔的、內(nèi)部包含有含有Fe₃O₄納米晶的空心碳?xì)ぜ{米球，即Fe₃O₄@h-C；

(6)采用溶劑熱法，以GdCl₃·6H₂O、YbCL₃·6H₂O和ErCl₃·6H₂O(摩爾比56:10:1)為原料，分散于油酸/1-十八碳烯的混合溶液中，在150℃下攪拌1h后，加入NaOH和NH₄F的甲醇溶液，在300℃與氬氣保護(hù)下攪拌1h，反應(yīng)完成后冷卻，加入丙酮中進(jìn)行離心獲得NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺，并用環(huán)己烷和丙酮洗滌兩次，制得NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺，并將其分散于環(huán)己烷溶液中，得到NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺的環(huán)己烷溶液；

(7)采用溶劑揮發(fā)法，以NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺的環(huán)己烷溶液與步驟(5)中合成的Fe₃O₄@h-C為原料(NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺與Fe₃O₄@h-C質(zhì)量比1:170)，先將Fe₃O₄@h-C溶于乙醇中，密封磁力攪拌一夜，再將NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺的環(huán)己烷溶液用環(huán)己烷稀釋?zhuān)浜髮e₃O₄@h-C的乙醇溶液在攪拌下緩慢加入該混合溶液中，攪拌30min后，加熱至50℃，敞口攪拌至溶劑除盡，NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺逐漸附著至Fe₃O₄@h-C上，冷卻后將所得固體用環(huán)己烷反復(fù)離心洗滌，至離心所得上清液用980nm激光照射觀察不到熒光，取離心所得固體，既為Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺；

(8)采用EDC偶聯(lián)法合成mPEG-C₁₈PMH，將聚(馬來(lái)酸酐-1-十八碳烯)(C₁₈PMH)與溶于CH₂Cl₂/TEA混合溶液中的氨基聚乙二醇(mPEG-NH₂)在室溫下反應(yīng)2h，然后加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽(EDC·HCl)為偶聯(lián)劑，再攪拌24h，得到其后C₁₈PMH-mPEG粗產(chǎn)物，采用超純水對(duì)所得mPEG-C₁₈PMH粗產(chǎn)物進(jìn)行透析，通過(guò)透析膜(截留分子量MWCO為8000-14000)兩天，最后冷凍干燥，即得mPEG-C₁₈PMH粉末；所述C₁₈PMH與mPEG-NH₂質(zhì)量比為1:5；

(9)通過(guò)油酸鏈-C18鏈的疏水作用，在Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺表面負(fù)載mPEG-C₁₈PMH，首先將步驟(7)得到的Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺分散于等體積的氯仿中，得到Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺的氯仿分散液，將步驟(8)所得的mPEG-C₁₈PMH溶于等體積的氯仿中，其后緩慢加入Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺的氯仿分散液，升溫至30℃敞口攪拌，直至氯仿?lián)]發(fā)完全，得到灰黑色膠狀物。然后，立刻加入適量去離子水，繼續(xù)攪拌，使固體均勻分散，其后用去離子水離心洗滌固體多次，既得Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@PEG，最后將離心所得固體溶于去離子水中，4℃密封保存，其中C₁₈PMH-mPEG與Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺的質(zhì)量比為1:2。

實(shí)施例2

本發(fā)明實(shí)施例提供另一用于腫瘤成像與治療的納米材料及其制備方法，包括以下步驟：

(1)將FeCl₃·6H₂O和油酸鈉(摩爾比為1:1)加至乙醇、去離子水與環(huán)己烷的混合液(體積比為4:3:7)中，超聲溶解完全后，在PTFE攪拌槳攪拌下，60℃冷凝回流，油浴加熱6h，得到紅棕色粘稠液，將其轉(zhuǎn)移至梨形分液漏斗中，加入適量去離子水，振蕩，靜置，棄去水相，重復(fù)洗滌3次，取油相于140℃下真空干燥一夜，得油酸鐵；

(2)采用熱裂解法，取步驟(1)制得的油酸鐵、油酸和十八烯(摩爾比為2:1:39.6)于三口燒瓶中，超聲分散完全后，在真空條件下，100℃加熱40min。在惰性氣體保護(hù)下，以4℃min^-1的速度升溫，將上述混合物加熱至350℃，冷凝回流維持20min，得棕黑色渾濁液，在惰性氣體保護(hù)下冷卻至室溫。向棕黑色渾濁液中加入5-10倍體積的乙醇，離心取沉淀，然后將沉淀溶于適量環(huán)己烷，離心取清液，再向清液中加入適量乙醇，離心取固體，如此重復(fù)洗滌3次，得到的黑色固體Fe₃O₄納米晶，溶于環(huán)己烷中，配成30mg/mL的Fe₃O₄分散液密封儲(chǔ)存；

(3)將油酸鈉溶于90℃去離子水，取步驟(2)配好的Fe₃O₄的環(huán)己烷分散液加至油酸鈉溶液中，超聲分散20min后，放入烘箱中40℃干燥至溶液不分層，得混合物A；其中，油酸鈉與Fe₃O₄納米晶的質(zhì)量比為20:3；

(4)將2,4-二羥基苯甲酸和六次甲基四胺(摩爾比4:1)加至90℃去離子水中，溶解完全后，加入步驟(3)得到的混合物A，超聲分散20min，其后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，放入烘箱160℃維持4h后自然冷卻，離心取固體。再用去離子水離心洗滌多次，最后用乙醇離心洗滌1次。將離心得到的固體于烘箱中50℃干燥一夜，得到Fe₃O₄@h-P粉末，置于干燥器儲(chǔ)存；

(5)采用熱解法，采用熱解法，在弱還原氣氛中(H₂/Ar＝5％/95％)，在500℃下加熱2h，使Fe₃O₄@h-P的聚合物殼碳化，生成具有空腔的、內(nèi)部包含有含有Fe₃O₄納米晶的空心碳?xì)ぜ{米球，即Fe₃O₄@h-C；

(6)采用溶劑熱法，以GdCl₃·6H₂O、YbCL₃·6H₂O和ErCl₃·6H₂O(摩爾比56:10:1)為原料，分散于油酸/1-十八碳烯的混合溶液中，在150℃下攪拌1h后，加入NaOH和NH₄F的甲醇溶液，在300℃與氬氣保護(hù)下攪拌1h，反應(yīng)完成后冷卻，加入丙酮中進(jìn)行離心獲得NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺，并用環(huán)己烷和丙酮洗滌兩次，制得NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺，并將其分散于環(huán)己烷溶液中，得到NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺的環(huán)己烷溶液；

(7)將GdCl₃加入到三頸圓底燒瓶中，并加熱至110℃以蒸發(fā)除去水。然后在150℃下加入油酸和十八烷的復(fù)合溶液，待GdCl₃完全溶解后冷卻至60℃。接著，加入NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺、NaOH和NH₄F的甲醇溶液，將溶液在110℃加熱30分鐘，以除去甲醇，環(huán)己烷。將所得溶液在300℃氬氣下反應(yīng)1小時(shí)。反應(yīng)完成后，通過(guò)在加入丙酮中離心獲得NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄的粗產(chǎn)品，并用環(huán)己烷和丙酮洗滌兩次后，再分散在環(huán)己烷中，得到NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄的環(huán)己烷溶液。

(8)采用溶劑揮發(fā)法，以NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄的環(huán)己烷溶液與步驟(5)中合成的Fe₃O₄@h-C為原料(NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄與Fe₃O₄@h-C質(zhì)量比1:50)，先將Fe₃O₄@h-C溶于乙醇中，密封磁力攪拌一夜，再將NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄的環(huán)己烷溶液用環(huán)己烷稀釋?zhuān)浜髮e₃O₄@h-C的乙醇溶液在攪拌下緩慢加入該混合溶液中，攪拌30min后，加熱至40℃，敞口攪拌至溶劑除盡，NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄逐漸附著至Fe₃O₄@h-C上，冷卻后將所得固體用環(huán)己烷反復(fù)離心洗滌，至離心所得上清液用980nm激光照射觀察不到熒光，取離心所得固體，既為Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄；

(9)采用EDC偶聯(lián)法合成mPEG-C₁₈PMH，將聚(馬來(lái)酸酐-1-十八碳烯)(C₁₈PMH)與溶于CH₂Cl₂/TEA混合溶液中的氨基聚乙二醇(mPEG-NH₂)在室溫下反應(yīng)3h，然后加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽(EDC·HCl)為偶聯(lián)劑，再攪拌12h，得到其后mPEG-C₁₈PMH粗產(chǎn)物，采用超純水對(duì)所得mPEG-C₁₈PMH粗產(chǎn)物進(jìn)行透析，通過(guò)透析膜(截留分子量MWCO為8000-14000)兩天，最后冷凍干燥，即得mPEG-C₁₈PMH粉末；所述C₁₈PMH與mPEG-NH₂質(zhì)量比為1:5；

(10)通過(guò)油酸鏈-C₁₈鏈的疏水作用，在Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄表面負(fù)載mPEG-C₁₈PMH，首先將步驟(7)得到的Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄分散于等體積的氯仿中，得到Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄的氯仿分散液，將步驟(8)所得的mPEG-C₁₈PMH溶于等體積的氯仿中，其后緩慢加入Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄的氯仿分散液，升溫至45℃敞口攪拌，直至氯仿?lián)]發(fā)完全，得到灰黑色膠狀物。然后，立刻加入適量去離子水，繼續(xù)攪拌，使固體均勻分散，其后用用去離子水離心洗滌固體多次，既得Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄@PEG最后將離心所得固體溶于去離子水中，4℃密封保存，其中mPEG-C₁₈PMH與Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄的質(zhì)量比為5:6。

圖1為Fe₃O₄(A)，F(xiàn)e₃O₄@h-C(B)，F(xiàn)e₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄(C)和Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄@PEG(D)的透射電鏡圖。從A圖中可以看出，F(xiàn)e₃O₄大小形貌均一，分散性好，由粒度分析軟件nano measurer1.2.5統(tǒng)計(jì)100個(gè)納米粒子得出Fe₃O₄的粒徑為6.44±1.14nm。B圖顯示Fe₃O₄@h-C形狀規(guī)則，球體內(nèi)部存在較大空腔，空腔內(nèi)包含有Fe₃O₄納米晶，球體表面較光滑，統(tǒng)計(jì)40個(gè)納米粒子得Fe3O4@h-C的粒徑為334.35±30.23nm，殼層厚度的平均值為61.40nm。C圖顯示Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄為表面均勻附著NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF4的規(guī)則的納米球體。D圖顯示改性后的Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF4@PEG納米球表面，NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄能穩(wěn)定附著。

稱(chēng)取Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄@PEG，配成400μg/mL的水分散液，并用去離子水稀釋?zhuān)涑?00μg/mL,200μg/mL,100μg/mL的具有濃度梯度的水分散液。取等體積的各濃度的分散液，于同規(guī)格的試劑瓶中。在波長(zhǎng)為808nm，功率密度為1.5W/cm²的近紅外光的激發(fā)下，每隔20s記錄各試劑瓶中分散液的溫度，當(dāng)激光照射至400s時(shí)，關(guān)閉激光。溫度與時(shí)間的關(guān)系如圖2所示。

圖2為不同濃度Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄@PEG在功率密度為1.5W/cm²的808nm近紅外光照射0-400s的光熱轉(zhuǎn)換曲線。圖2的數(shù)據(jù)表明，材料的濃度越高，升溫的速度越快，并且最終的溫度也最高。在約300s后，各個(gè)濃度的材料溫度都維持在一個(gè)穩(wěn)定的值。

稱(chēng)取Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄@PEG，配成400μg/mL的水分散液，并用去離子水稀釋?zhuān)涑?00μg/mL,200μg/mL,100μg/mL的具有濃度梯度的水分散液。取Gd³⁺的理論濃度為0.47M的NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄環(huán)己烷溶液100μL，用環(huán)己烷稀釋至2mL。

取上述配好的樣品2mL置于1.0cm×1.0cm石英比色皿中，在功率密度為160W/cm²的980nm激光照射下測(cè)上轉(zhuǎn)換熒光光譜，如圖3所示。

圖3為實(shí)施例1制備的不同濃度Fe₃O₄@h-C@UCNPs@PEG在功率密度為160W/cm²的980nm激光照射下的上轉(zhuǎn)換熒光光譜圖。圖3表明粒子濃度越高，熒光強(qiáng)度越大。

將Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaGdF₄@PEG通過(guò)ICP-AES測(cè)試法測(cè)定分散液中Gd元素的濃度。然后用去離子水配置Gd濃度依次為0.2、0.1、0.05、0.025、0.0125mM的分散液，通過(guò)磁共振成像測(cè)定不同Gd濃度下的T1弛豫效應(yīng)如圖4所示。

圖4實(shí)施例1制備的不同濃度Fe3O4@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Er³⁺@PEG的3T磁共振成像圖。圖4顯示樣品濃度增加，樣品的影像越明亮，說(shuō)明本材料具有良好的T1造影效果。

實(shí)施例3

本發(fā)明實(shí)施例提供另一用于腫瘤成像與治療的納米材料及其制備方法，包括以下步驟：

(1)將FeCl₃·6H₂O和油酸鈉(摩爾比為1:1)加至乙醇、去離子水與正己烷的混合液(體積比為4:3:7)中，超聲溶解完全后，在磁力攪拌下，80℃冷凝回流，油浴加熱3h，得到紅棕色粘稠液，將其轉(zhuǎn)移至梨形分液漏斗中，加入適量去離子水，振蕩，靜置，棄去水相，重復(fù)洗滌3次，取油相于100℃下真空干燥一夜，得油酸鐵；

(2)采用熱裂解法，取步驟(1)制得的油酸鐵、油酸和十八烯(摩爾比為2:1:39.6)于三口燒瓶中，超聲分散完全后，在真空條件下，120℃加熱20min。在惰性氣體保護(hù)下，以3℃min^-1的速度升溫，將上述混合物加熱至310℃，冷凝回流維持40min，得棕黑色渾濁液，在惰性氣體保護(hù)下冷卻至室溫。向棕黑色渾濁液中加入5-10倍體積的乙醇，離心取沉淀，然后將沉淀溶于適量正己烷，離心取清液，再向清液中加入適量乙醇，離心取固體，如此重復(fù)洗滌3次，得到的黑色固體Fe₃O₄納米晶，溶于正己烷中，配成30mg/mL的Fe₃O₄分散液密封儲(chǔ)存；

(3)將油酸鈉溶于100℃去離子水，取步驟(2)配好的Fe₃O₄的正己烷分散液加至油酸鈉溶液中，超聲分散5min后，放入烘箱中70℃干燥至溶液不分層，得混合物A；其中，油酸鈉與Fe₃O₄納米晶的質(zhì)量比為20:3；

(4)將2,4-二羥基苯甲酸和六次甲基四胺(摩爾比4:1)加至100℃去離子水中，溶解完全后，加入步驟(3)得到的混合物A，超聲分散5min，其后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，放入烘箱160℃維持4h后自然冷卻，離心取固體。再用去離子水離心洗滌多次，最后用乙醇離心洗滌1次。將離心得到的固體于烘箱中50℃干燥一夜，得到Fe₃O₄@h-P粉末，置于干燥器儲(chǔ)存；

(5)采用熱解法，采用熱解法，在弱還原氣氛中(H₂/Ar＝5％/95％)，在400℃下加熱3h，使Fe₃O₄@h-P的聚合物殼碳化，生成具有空腔的、內(nèi)部包含有含有Fe₃O₄納米晶的空心碳?xì)ぜ{米球，即Fe₃O₄@h-C；

(6)采用溶劑熱法，以Gd(CH₃COO)₃、Tm(CH₃COO)₃和Yb(CH₃COO)₃(摩爾比49:49:2)為原料，分散于油酸/十八烷的混合溶液中，在140℃下攪拌3h后，加入NaOH和NH₄F的甲醇溶液，在200℃與氬氣保護(hù)下攪拌3h，反應(yīng)完成后冷卻，加入丙酮中進(jìn)行離心獲得NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺，并用環(huán)己烷和丙酮洗滌兩次，制得NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺，并將其分散于環(huán)己烷溶液中，得到NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺的環(huán)己烷溶液；

(7)采用溶劑揮發(fā)法，以NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺的環(huán)己烷溶液與步驟(5)中合成的Fe₃O₄@h-C為原料(NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺與Fe₃O₄@h-C質(zhì)量比1:170)，先將Fe₃O4@h-C溶于乙醇中，密封磁力攪拌一夜，再將NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺的環(huán)己烷溶液用環(huán)己烷稀釋?zhuān)浜髮e₃O₄@h-C的乙醇溶液在攪拌下緩慢加入該混合溶液中，攪拌30min后，加熱至60℃，敞口攪拌至溶劑除盡，NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺逐漸附著至Fe₃O₄@h-C上，冷卻后將所得固體用環(huán)己烷反復(fù)離心洗滌，至離心所得上清液用980nm激光照射觀察不到熒光，取離心所得固體，既為Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺；

(8)采用EDC偶聯(lián)法合成mPEG-C₁₈PMH，將聚(馬來(lái)酸酐-1-十八碳烯)(C₁₈PMH)與溶于CH₂Cl₂/TEA混合溶液中的氨基聚乙二醇(mPEG-NH₂)在室溫下反應(yīng)4h，然后加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽(EDC·HCl)為偶聯(lián)劑，再攪拌36h，得到其后C₁₈PMH-mPEG粗產(chǎn)物，采用超純水對(duì)所得mPEG-C₁₈PMH粗產(chǎn)物進(jìn)行透析，通過(guò)透析膜(截留分子量MWCO為14000)兩天，最后在常溫真空下冷卻干燥，即得mPEG-C₁₈PMH粉末；所述C₁₈PMH與mPEG-NH₂質(zhì)量比為1:5；

(9)通過(guò)油酸鏈-C₁₈鏈的疏水作用，在Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺表面負(fù)載mPEG-C₁₈PMH，首先將步驟(7)得到的Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺分散于等體積的氯仿中，得到Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺的氯仿分散液，將步驟(8)所得的mPEG-C₁₈PMH溶于等體積的氯仿中，其后緩慢加入Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺的氯仿分散液，升溫至40℃敞口攪拌，直至氯仿?lián)]發(fā)完全，得到灰黑色膠狀物。然后，立刻加入適量去離子水，繼續(xù)攪拌，使固體均勻分散，其后用用去離子水離心洗滌固體多次，既得Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺@PEG，最后將離心所得固體溶于去離子水中，4℃密封保存，其中mPEG-C₁₈PMH與Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺的質(zhì)量比為1:2。

實(shí)施例4

本發(fā)明實(shí)施例提供另一用于腫瘤成像與治療的納米材料及其制備方法，包括以下步驟：

(1)將FeCl₃·6H₂O和油酸鈉(摩爾比為1:1)加至乙醇、去離子水與正己烷的混合液(體積比為4:3:7)中，超聲溶解完全后，在磁力攪拌下，70℃冷凝回流，油浴加熱4h，得到紅棕色粘稠液，將其轉(zhuǎn)移至梨形分液漏斗中，加入適量去離子水，振蕩，靜置，棄去水相，重復(fù)洗滌3次，取油相于130℃下真空干燥一夜，得油酸鐵；

(2)采用熱裂解法，取步驟(1)制得的油酸鐵、油酸和十八烯(摩爾比為2:1:39.6)于三口燒瓶中，超聲分散完全后，在真空條件下，110℃加熱30min。在惰性氣體保護(hù)下，以4℃min^-1的速度升溫，將上述混合物加熱至330℃，冷凝回流維持30min，得棕黑色渾濁液，在惰性氣體保護(hù)下冷卻至室溫。向棕黑色渾濁液中加入5-10倍體積的乙醇，離心取沉淀，然后將沉淀溶于適量正己烷，離心取清液，再向清液中加入適量乙醇，離心取固體，如此重復(fù)洗滌3次，得到的黑色固體Fe₃O₄納米晶，溶于正己烷中，配成30mg/mL的Fe₃O₄分散液密封儲(chǔ)存；

(3)將油酸鈉溶于85℃去離子水，取步驟(2)配好的Fe₃O₄的正己烷分散液加至油酸鈉溶液中，超聲分散10min后，放入烘箱中60℃干燥至溶液不分層，得混合物A；其中，油酸鈉與Fe₃O₄納米晶的質(zhì)量比為20:3；

(4)將2,4-二羥基苯甲酸和六次甲基四胺(摩爾比4:1)加至90℃去離子水中，溶解完全后，加入步驟(3)得到的混合物A，超聲分散10min，其后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，放入烘箱160℃維持4h后自然冷卻，離心取固體。再用去離子水離心洗滌多次，最后用乙醇離心洗滌1次。將離心得到的固體于烘箱中50℃干燥一夜，得到Fe₃O₄@h-P粉末，置于干燥器儲(chǔ)存；

(5)采用熱解法，采用熱解法，在弱還原氣氛中(H₂/Ar＝5％/95％)，在500℃下加熱2h，使Fe₃O₄@h-P的聚合物殼碳化，生成具有空腔的、內(nèi)部包含有含有Fe₃O₄納米晶的空心碳?xì)ぜ{米球，即Fe₃O₄@h-C；

(6)采用溶劑熱法，以Gd(CH₃COO)₃、Tm(CH₃COO)₃和Yb(CH₃COO)₃(摩爾比49:49:2)為原料，分散于油酸/十八烷的混合溶液中，在140℃下攪拌1h后，加入NaOH和NH₄F的甲醇溶液，在300℃與氬氣保護(hù)下攪拌1h，反應(yīng)完成后冷卻，加入丙酮中進(jìn)行離心獲得NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺，并用環(huán)己烷和丙酮洗滌兩次，制得NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺，并將其分散于環(huán)己烷溶液中，得到NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺的環(huán)己烷溶液；

(7)將GdCl₃加入到三頸圓底燒瓶中，并加熱至110℃以蒸發(fā)除去水。然后在150℃下加入油酸和十八烷的復(fù)合溶液，待GdCl₃完全溶解后冷卻至60℃。接著，加入NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺、NaOH和NH₄F的甲醇溶液，將溶液在100℃加熱30分鐘，以除去甲醇，環(huán)己烷。將所得溶液在200℃氬氣下反應(yīng)2小時(shí)。反應(yīng)完成后，通過(guò)在加入丙酮中離心獲得NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺@NaGdF₄的粗產(chǎn)品，并用環(huán)己烷和丙酮洗滌兩次后，再分散在環(huán)己烷中，得到NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺@NaGdF₄的環(huán)己烷溶液。

(8)采用溶劑揮發(fā)法，以NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺@NaGdF₄的環(huán)己烷溶液與步驟(5)中合成的Fe₃O₄@h-C為原料(NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺@NaGdF₄與Fe₃O₄@h-C質(zhì)量比1:50)，先將Fe₃O4@h-C溶于乙醇中，密封磁力攪拌一夜，再將NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺@NaGdF₄的環(huán)己烷溶液用環(huán)己烷稀釋?zhuān)浜髮e₃O₄@h-C的乙醇溶液在攪拌下緩慢加入該混合溶液中，攪拌30min后，加熱至50℃，敞口攪拌至溶劑除盡，NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺@NaGdF₄逐漸附著至Fe₃O₄@h-C上，冷卻后將所得固體用環(huán)己烷反復(fù)離心洗滌，至離心所得上清液用980nm激光照射觀察不到熒光，取離心所得固體，既為Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺@NaGdF₄；

(9)采用EDC偶聯(lián)法合成mPEG-C₁₈PMH，將聚(馬來(lái)酸酐-1-十八碳烯)(C₁₈PMH)與溶于CH₂Cl₂/TEA混合溶液中的氨基聚乙二醇(mPEG-NH₂)在室溫下反應(yīng)2h，然后加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽(EDC·HCl)為偶聯(lián)劑，再攪拌24h，得到其后mPEG-C₁₈PMH粗產(chǎn)物，采用超純水對(duì)所得mPEG-C₁₈PMH粗產(chǎn)物進(jìn)行透析，通過(guò)透析膜(截留分子量MWCO為8000-14000)兩天，最后在常溫真空下冷卻干燥，即得mPEG-C₁₈PMH粉末；所述C₁₈PMH與mPEG-NH₂質(zhì)量比為1:5；

(10)通過(guò)油酸鏈-C₁₈鏈的疏水作用，在Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺@NaGdF₄表面負(fù)載mPEG-C₁₈PMH，首先將步驟(7)得到的Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺@NaGdF₄分散于等體積的氯仿中，得到Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺@NaGdF₄的氯仿分散液，將步驟(8)所得的mPEG-C₁₈PMH溶于等體積的氯仿中，其后緩慢加入Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺@NaGdF₄的氯仿分散液，升溫至35℃敞口攪拌，直至氯仿?lián)]發(fā)完全，得到灰黑色膠狀物。然后，立刻加入適量去離子水，繼續(xù)攪拌，使固體均勻分散，其后用用去離子水離心洗滌固體多次，既得Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺@NaGdF₄@PEG，最后將離心所得固體溶于去離子水中，4℃密封保存，其中mPEG-C₁₈PMH與Fe₃O₄@h-C@NaGdF₄:Yb³⁺/Tm³⁺@NaGdF₄的質(zhì)量比為5:6。

本發(fā)明的重點(diǎn)主要在于，用于腫瘤成像與治療的納米材料表面經(jīng)過(guò)雙親性聚合物PEG改性修飾，具有良好的水溶性；同時(shí)具有磁靶向、磁共振成像(MRI)、上轉(zhuǎn)換發(fā)光成像、光熱治療等功能，可實(shí)現(xiàn)腫瘤的診斷治療一體化；納米材料本身生物相容性好，治療時(shí)的毒副作用較小，磁性強(qiáng)度可控；制備方法重復(fù)性高，操作易實(shí)現(xiàn)，合成過(guò)程對(duì)設(shè)備要求較低，有望應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制，故采用與本發(fā)明上述實(shí)施例相同或近似的技術(shù)特征，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。