一種用于光熱治療的納米材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有極高光熱轉(zhuǎn)換效率的Cu7S4納米超晶格，可以應(yīng)用于光熱治療。
技術(shù)背景
[0002]由于基于近紅外納米材料的光熱燒蝕被認(rèn)為是一種無(wú)損傷、無(wú)公害、高效率的癌癥療法，因此近紅外光熱納米材料的設(shè)計(jì)、合成及組裝引起了廣泛的關(guān)注。迄今為止，為提高光熱轉(zhuǎn)換效率及增強(qiáng)對(duì)皮下腫瘤的熱殺傷力，人們探索了大量具有近紅外光強(qiáng)吸收的光熱藥劑。包括金納米殼、金納米棒、金納米籠、分層的金納米顆粒和空心的金納米球在內(nèi)的幾種納米結(jié)構(gòu)已被用于近紅外光熱治療的研究。雖然基于金的納米結(jié)構(gòu)具有不引起細(xì)胞結(jié)構(gòu)明顯變化的生物惰性和臨床光熱燒蝕的良好前景，但是這些材料在長(zhǎng)期的激光照射下光穩(wěn)定性不好，并且有潛在的長(zhǎng)期毒性效應(yīng)。包含碳納米管、石墨烯在內(nèi)的碳納米材料具有良好的光熱穩(wěn)定性，但是使它們?cè)谒袉畏稚⒌难趸^(guò)程影響了它們的光熱效果。
[0003]納米材料的組成、形貌、表面修飾及組裝是提高光熱轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵因素。因此，需要理性的設(shè)計(jì)納米結(jié)構(gòu)，使其在近紅外光照射下的光熱效果達(dá)到最大化。由于局域表面等離子體共振效應(yīng)，包括MoS2、WS2在內(nèi)的半導(dǎo)體納米材料不僅在近紅外區(qū)有較強(qiáng)的吸收，而且光熱轉(zhuǎn)換效率優(yōu)良，這引起了廣泛的關(guān)注。近來(lái)，包括Cu9S5、Cu7。2S4、Cu2 xSe在內(nèi)的銅的硫?qū)倩锛{米晶，其光熱轉(zhuǎn)換效率分別為25.7% (980nm) ,56.7% (980nm) ,22% (808nm)，以其低價(jià)、低毒、光熱穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)引起了特別的注意。據(jù)報(bào)道，增加Cu2xS納米顆粒的尺寸可以增強(qiáng)光熱轉(zhuǎn)換效率，這說(shuō)明組裝納米晶的操作將會(huì)影響局域表面等離子體共振效應(yīng)及其導(dǎo)致的光熱轉(zhuǎn)換效率。另一方面，808nm的近紅外光對(duì)人體的損害較小，并且血紅蛋白和水對(duì)其吸收很小，可以更深入地穿透患病的器官和組織，所以808nm比980nm的近紅外光更適用于體內(nèi)治療。因此，發(fā)展在808nm處具有高光熱效率并且形貌可控的Cu2 XS納米結(jié)構(gòu)，是生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的重要需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為滿(mǎn)足生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的需求，特別設(shè)計(jì)一種具有極高光熱轉(zhuǎn)換效率的Cu7S4納米超晶格，可以應(yīng)用于光熱治療。
[0005]本發(fā)明采用熱分解單一前驅(qū)體的方法，得到疏水的Cu7S4納米晶，在保持材料原有結(jié)構(gòu)的前提下，通過(guò)包覆兩親性的高分子改變其表面性質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為水相，得到單分散的片狀、棒狀組裝和納米超晶格三種類(lèi)型的納米材料，該材料可應(yīng)用于光熱治療。
[0006]本發(fā)明所述的用于光熱治療的納米材料的制備方法，其具體步驟如下:
[0007]a.將4_6ml油胺、4_6ml十八稀、O-1OOmg的硫代乙酰胺和0.05-0.4mI的十二硫醇混合并緩慢攪拌，在150-210°C下注射10-20mg的Cu(S2CNBut2)前驅(qū)體，在145-190°C保持10_60min ；
[0008]b.反應(yīng)自然冷卻后，取出反應(yīng)液離心，得到疏水的Cu7S4納米晶，然后分散到氯仿中；
[0009]c.向1mL濃度為0.5-10mM的NaOH水溶液中加入PSImJ勺氯仿分散液和步驟b得到的疏水的Cu7S4納米晶的氯仿分散液，其中PSI _含量為20-100mg，疏水的Cu 7S4納米晶含量為2-10mg，超聲分散；
[0010]d.最后在30-60°C下攪拌蒸掉氯仿，離心得用于光熱治療的納米材料，將其分散到水中。
[0011 ] 所述的PSIqabi的制備方法為:50-70 °C條件下將1.2_2.0g聚琥珀酰亞胺溶于25-40mL四氫呋喃中，隨后加入1.5-1.8mL油酸，混合物在85-120 °C條件下反應(yīng)3_8h，冷卻至室溫，甲醇沉淀反應(yīng)產(chǎn)物，離心分離即得PSImbi;聚琥珀酰亞胺數(shù)均分子量范圍5000-7500 ο
[0012]步驟a中不加入硫代乙酰胺時(shí)，最終得到的用于光熱治療的納米材料為片狀。
[0013]步驟a中硫代乙酰胺加入量為0_30mg，且不包括O時(shí)，最終得到的用于光熱治療的納米材料為棒狀。
[0014]步驟a中硫代乙酰胺加入量為30_80mg，且不包括30時(shí)，最終得到的用于光熱治療的納米材料為超晶格。
[0015]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明合成得到具有極高光熱轉(zhuǎn)換效率、卓越的光熱穩(wěn)定性以及良好的生物相容性的Cu7S4納米結(jié)構(gòu)。本發(fā)明首先得到具有不同形貌的疏水Cu 7S4納米結(jié)構(gòu)，然后在保持原有的形貌及光熱轉(zhuǎn)換效率的前提下，將其成功地轉(zhuǎn)為水相。在相同條件下，單分散的片狀和棒狀組裝的Cu7S4納米顆粒的光熱轉(zhuǎn)換效率分別為48.62%和56.32%，而Cu7S4納米超晶格在808nm的近紅外光照射下的光熱轉(zhuǎn)換效率最強(qiáng)而且穩(wěn)定，達(dá)到65.7%。將其應(yīng)用于癌細(xì)胞的體外光熱治療表明該發(fā)明有希望成為光熱治療藥劑，這將在材料科學(xué)、納米科學(xué)及生物醫(yī)藥等領(lǐng)域引起廣泛的關(guān)注。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1:實(shí)施例1-3合成的光熱治療的納米材料分別分散在油相和水相的電鏡圖。
[0017]圖2:光功率密度為lW/cm2的808nm近紅外光照下，實(shí)施例1_3合成的光熱治療的納米材料濃度為0.15mg/mL時(shí)的光熱轉(zhuǎn)換曲線(xiàn)。
[0018]圖3:光功率密度為lW/cm2的808nm近紅外光照下，實(shí)施例1_3合成的光熱治療的納米材料濃度為0.15mg/mL時(shí)，360s內(nèi)的升溫曲線(xiàn)及360s后移除光照后的降溫曲線(xiàn)。
[0019]圖4:實(shí)施例3合成的光熱治療的納米材料的光熱轉(zhuǎn)換曲線(xiàn)及光照前后實(shí)例照片，a、b分別為改變了納米晶濃度和光功率密度的光熱轉(zhuǎn)換曲線(xiàn)，c圖為日光下玻璃板上的BUCT字符，其中UT涂有實(shí)施例3合成的光熱治療的納米材料，d圖為c圖所述的玻璃板在光功率密度為lW/cm2的808nm近紅外光照Imin后的光熱圖像。
[0020]圖5:光熱消蝕海拉細(xì)胞的檢測(cè)，在光功率密度為lW/cm2的808nm近紅外光照5min后，無(wú)材料加入(a、d)、加入油相納米材料(b、e)和加入實(shí)施例3合成的光熱治療的納米材料(c、f)的海拉細(xì)胞光學(xué)照片。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1
[0022]a.將6ml油胺(OAM)、4ml十八烯(ODE)和(λ 08ml的十二硫醇(DDT)混合并緩慢攪拌，在205°C時(shí)注射15mg的Cu(S2CNBut2)前驅(qū)體，在190°C保持1min ；
[0023]b.反應(yīng)自然冷卻后，取出反應(yīng)液離心(15000轉(zhuǎn)/分)lOmin，得到疏水的Cu7S4納米晶，然后分散到Iml氯仿中；
[0024]c.向1mL 1mM NaOH水溶液中加入包含30mg PSIm^P Img疏水的Cu 7S4納米晶的氯仿分散液，超聲(500W，6分鐘)；
[0025]d.60°C下攪拌2h蒸掉氯仿，離心(12000轉(zhuǎn)/分)1min得片狀光熱治療的納米材料，將其重新分散到2ml去尚子水中。
[0026]實(shí)施例2
[0027]a.將4ml油胺(OAM)、6ml十八烯(ODE)、13mg的硫代乙酰胺(TA)和0.1ml的十二硫醇(DDT)混合并緩慢攪拌，在160°C時(shí)注射15mg的Cu(S2CNBut2)前驅(qū)體，在145°C保持60min ；
[0028]b.反應(yīng)自然冷卻后，取出反應(yīng)液離心(15000轉(zhuǎn)/分)lOmin，得到疏水的Cu7S4納米晶，然后分散到Iml氯仿中；
[0029]c.向1mL 0.5mM NaOH水溶液中加入包含40mg PSIm^P Img疏水的Cu 7S4納米晶的氯仿溶液，超聲(500W，6分鐘)；
[0030]d.60°C下攪拌2h蒸掉氯仿。離心(12000轉(zhuǎn)/分)1min得親水納米晶，得棒狀光熱治療的納米材料，將其重新分散到2ml去離子水中。
[0031]實(shí)施例3
[0032]a.將6ml油胺(OAM)、4ml十八烯(ODE)、75mg的硫代乙酰胺(TA)和0.4ml的十二硫醇(DDT)混合并緩慢攪拌，在200°C時(shí)注射15mg的Cu(S2CNBut2)前驅(qū)體，在190°C保持60mino
[0033]b.反應(yīng)自然冷卻后，取出反應(yīng)液離心(15000轉(zhuǎn)/分)lOmin，得到疏水的Cu7S4納米晶，然后分散到Iml氯仿中；
[0034]c.向1mL 0.5mM NaOH水溶液中加入包含30mg PSIm^P 2mg疏水的Cu 7S4納米晶的氯仿溶液，超聲(500W，6分鐘)；
[0035]d.60°C下攪拌2h蒸掉氯仿，離心(12000轉(zhuǎn)/分)1min得親水納米晶，得超晶格光熱治療的納米材料，將其重新分散到2ml去離子水中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于光熱治療的納米材料的制備方法，其特征在于，其具體步驟如下: a.將4_6ml油胺、4_6ml十八稀、O-1OOmg的硫代乙酰胺和0.05-0.4mI的十二硫醇混合并緩慢攪拌，在150-210°C下注射10-20mg的Cu(S2CNBut2)前驅(qū)體，在145-190°C保持10_60min ； b.反應(yīng)自然冷卻后，取出反應(yīng)液離心，得到疏水的Cu7S4納米晶，然后分散到氯仿中； c.向1mL濃度為0.5-10mM的NaOH水溶液中加入PSIqabi的氯仿分散液和步驟b得到的疏水的Cu7S4納米晶的氯仿分散液，其中PSI _含量為20-100mg，疏水的Cu 7S4納米晶含量為2-1Omg，超聲分散； d.最后在30-60°C下攪拌蒸掉氯仿，離心得用于光熱治療的納米材料，將其分散到水中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光熱治療的納米材料的制備方法，其特征在于，所述的PSImbi的制備方法為:50-70°C條件下將1.2-2.0g聚琥珀酰亞胺溶于25_40mL四氫呋喃中，隨后加入1.5-1.8mL油酸，混合物在85-120°C條件下反應(yīng)3_8h，冷卻至室溫，甲醇沉淀反應(yīng)產(chǎn)物，離心分離即得？31_;聚琥珀酰亞胺數(shù)均分子量范圍5000-7500。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光熱治療的納米材料的制備方法，其特征在于，步驟a中不加入硫代乙酰胺時(shí)，最終得到的用于光熱治療的納米材料為片狀。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光熱治療的納米材料的制備方法，其特征在于，步驟a中硫代乙酰胺加入量為0-30mg，且不包括O時(shí)，最終得到的用于光熱治療的納米材料為棒狀。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光熱治療的納米材料的制備方法，其特征在于，步驟a中硫代乙酰胺加入量為30-80mg，且不包括30時(shí)，最終得到的用于光熱治療的納米材料為超晶格。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種可以應(yīng)用于光熱治療的納米材料及其制備方法，所設(shè)計(jì)材料具有極高的光熱轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明采用熱分解單一前驅(qū)體的方法，得到疏水的Cu7S4納米晶，在保持材料原有結(jié)構(gòu)的前提下，通過(guò)包覆兩親性的高分子改變其表面性質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為水相，得到單分散的片狀、棒狀組裝和納米超晶格三種類(lèi)型的納米材料。在相同條件下，單分散的片狀和棒狀組裝的Cu7S4納米顆粒的光熱轉(zhuǎn)換效率分別為48.62％和56.32％，而Cu7S4納米超晶格在808nm的近紅外光照射下的光熱轉(zhuǎn)換效率最強(qiáng)而且穩(wěn)定，達(dá)到65.7％。將其應(yīng)用于癌細(xì)胞的體外光熱治療表明該發(fā)明有希望成為光熱治療藥劑，這將在材料科學(xué)、納米科學(xué)及生物醫(yī)藥等領(lǐng)域引起廣泛的關(guān)注。
【IPC分類(lèi)】B82Y30/00, C01G3/12
【公開(kāi)號(hào)】CN105236466
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510609744
【發(fā)明人】汪樂(lè)余, 崔家斌
【申請(qǐng)人】北京化工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年9月22日