專利名稱：硫化銅/介孔二氧化硅核殼納米材料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于核殼納米材料及其制備和應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種硫化銅/介孔二氧化硅核殼納米材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
光熱治療作為一種微創(chuàng)治療技術(shù)，利用光熱試劑將激光的光能轉(zhuǎn)化為熱能，殺死癌細(xì)胞。光熱治療所使用的近紅外激光的波長范圍在700-1 lOOnm，具有幾厘米的組織穿透能力。光熱治療作為癌癥傳統(tǒng)治療方法的補(bǔ)充，已經(jīng)引起了極大的關(guān)注。最近多種具有強(qiáng)的光吸收的材料，已經(jīng)顯現(xiàn)出驚人的光熱治療效果。其中，貴金屬納米材料是最廣泛探索的納米材料，包括Au納米棒、Au納米籠子、Au納米殼、Pd納米片。 但是貴金屬納米材的高成本限制了其廣泛的生物應(yīng)用。碳材料包括碳納米管和石墨烯以及有機(jī)化合物包括PED0T:PSS、聚苯胺和聚吡咯，也表現(xiàn)出優(yōu)異的光熱殺死癌細(xì)胞的效果。最近，硫?qū)巽~基光熱轉(zhuǎn)換材料作為一種有前景的光熱試劑，具有成本低，光熱轉(zhuǎn)換效率高，制備方法簡便等優(yōu)點(diǎn)(ACS Nano 2011, 5, 9761-9771;Adv. Mater. 2011, 23, 3542-3547;J.Am. Chem. Soc. 2010，132，15351-15358;Nano Lett. 2011，11，2560-2566)。我們先前報(bào)道了 CuS 花裝超結(jié)構(gòu)(Adv. Mater. 2011，23，3542-3547)，以及 Cu9S5 納米盤(ACS Nano2011，5，9761-9771)，是一種能在980nm驅(qū)動(dòng)，有效殺死癌細(xì)胞的光熱轉(zhuǎn)換試劑。眾所周知，光熱材料作為一種理想的平臺(tái)應(yīng)用于腫瘤的治療上，需滿足以下幾個(gè)方面近紅外吸收強(qiáng)，光熱轉(zhuǎn)換效率高，生物相容性好。然而通過熱解法制備的硫?qū)巽~基納米晶通常是疏水的(ACS Nano 2011, 5, 9761-9771;Nano Lett. 2011，11，2560-2566)，并且其生物相容性較差。即使能通過配體交換(ACS Nano 2011，5，9761-9771)和聚合物包覆(NanoLett. 2011，11，2560-2566)改善其親水性，但是依然具有較大的生物毒性，限制了其在生物領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。因此，探索和開發(fā)能進(jìn)一步降低硫?qū)巽~基光熱試劑毒性的表面修飾新技術(shù)，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。在硫?qū)巽~基納米材料表面包裹一層二氧化硅殼，可以提高其生物相容性和穩(wěn)定性，降低其生物毒性。將介孔二氧化硅殼包裹在硫?qū)巽~基納米材料上，則形成硫?qū)巽~基納米材料/介孔二氧化娃核殼納米結(jié)構(gòu)。其中，硫?qū)巽~基納米材料能有效地將近紅外光能轉(zhuǎn)化為熱能殺死癌細(xì)胞，同時(shí)具有紅外熱成像功能；介孔的二氧化硅殼能夠負(fù)載抗癌藥物，具有藥物傳輸與緩釋的功能，可應(yīng)用于腫瘤細(xì)胞的化療。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種硫化銅/介孔二氧化硅核殼納米材料及其制備方法和應(yīng)用，這種Cu9S5AiSiO2-PEG核殼納米結(jié)構(gòu)的尺寸在5-500nm之間，具有很低的細(xì)胞毒性與很高的血液相容性，不僅能夠有效地光熱燒蝕癌細(xì)胞和紅外熱成像，而且能有效地將抗癌藥物DOX傳輸?shù)郊?xì)胞內(nèi)，并具有pH敏感的藥物緩釋性能。更重要的是，其所產(chǎn)生的熱療與化療的聯(lián)合效果要優(yōu)于單獨(dú)的熱療或化療。本發(fā)明的一種硫化銅/介孔二氧化娃核殼納米材料，其特征在于所述核殼納米材料的化學(xué)式為Cu9S5AiSiO2-PEG,其中m :介孔。本發(fā)明的一種硫化銅/介孔二氧化硅核殼納米材料的制備方法，包括(I)將二乙基二硫代胺基甲酸鈉溶于水，配成A溶液，將CuCl2溶解在水中，配成B溶液，然后將A逐滴滴加到B中，攪拌，抽濾，水洗，真空干燥，得到二乙基二硫代胺基甲酸銅；其中二乙基二硫代胺基甲酸鈉和CuCl2的物質(zhì)的量比為2:1 ；(2)將二乙基二硫代胺基甲酸銅分散在油胺中，配成C溶液，容器中加入油胺，氮?dú)獗Ｗo(hù)，除去水和氧，升溫穩(wěn)定在15(T350°C，然后加入C溶液，反應(yīng)f60min、冷卻、離心、洗滌后分散在氯仿中，配制成D溶液；其中二乙基二硫代胺基甲酸銅物質(zhì)的量和油胺的體積比為 O. 01 lmmol: Iml ；(3)將表面活性劑溶解在水中，升溫并穩(wěn)定在3(T80°C，攪拌，逐滴加入上述D溶液 后，攬祥、蒸懼、過濾、稀釋后配制成E溶液；(4)取上述E溶液，加入乙醇，攪拌，升溫并保持在3(Γ80° C，加入NaOH溶液后，立即加入TEOS，60°C反應(yīng)f 2h后，加入聚乙二醇-硅烷偶聯(lián)劑，繼續(xù)反應(yīng)f I. 5h，然后進(jìn)行水熱反應(yīng)，冷卻后，離心，洗滌，然后加入洗滌液中，攪拌、離心、洗滌，即得到Cu9S5AiSiO2-PEG核殼納米結(jié)構(gòu)，其中溶液E和乙醇的體積比為1(T100:1 10，NaOH溶液、TEOS和聚乙二醇-硅烷偶聯(lián)劑的體積比為1:0. 5^5:0. 5 5。所述步驟(2)中所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨CTAB。所述步驟(2)中過濾方法是用O. 22微米的微孔濾膜抽濾。所述步驟(3)中NaOH溶液的濃度為l(Tl00mg/mL。所述步驟(3)中水熱反應(yīng)溫度為8(Tl60°C，水熱反應(yīng)時(shí)間為6 24h。所述步驟(3)中洗滌液為硝酸胺的乙醇溶液，濃度為f 15mg/mL。所述步驟(3)中加入洗滌液后，攪拌溫度為60°C，攪拌時(shí)間為f 2h。所述核殼納米材料應(yīng)用于近紅外光熱治療，抗癌藥物負(fù)載、轉(zhuǎn)運(yùn)、緩釋，腫瘤的化療和紅外熱成像。本發(fā)明的一種硫化銅/介孔二氧化硅核殼納米材料的應(yīng)用，核殼納米材料應(yīng)用于近紅外光熱治療，抗癌藥物負(fù)載、轉(zhuǎn)運(yùn)、緩釋，腫瘤的化療和紅外熱成像。本發(fā)明首先制備Cu9S5納米晶，然后通過表面活性劑將疏水性的Cu9S5納米晶轉(zhuǎn)移到水相中，再通過溶膠凝膠法以表面活性劑為模板在其表面生長一層介孔二氧化硅，最后通過表面修飾偶聯(lián)上聚乙二醇，獲得尺寸在5 500nm的Cu9S5AiSiO2-PEG核殼納米結(jié)構(gòu)。其中獲得穩(wěn)定的介孔二氧化硅殼，關(guān)鍵在于使用水熱法進(jìn)行后處理。本發(fā)明用洗滌液移除有毒的有機(jī)模板CTAB獲得低毒性的Cu9S5OmSiO2-PEG核殼納米結(jié)構(gòu)；通過介孔二氧化硅的包覆降低硫化銅光熱試劑的細(xì)胞毒性，通過介孔二氧化硅的包覆以及表面的PEG修飾提高硫化銅光熱試劑的血液相容性。有益效果(I)本發(fā)明的Cu9S5AiSiO2-PEG核殼納米結(jié)構(gòu)的尺寸在5 500nm之間，具有很低的細(xì)胞毒性與很高的血液相容性，不僅能夠有效地光熱燒蝕癌細(xì)胞和紅外熱成像，而且能有效地將抗癌藥物DOX傳輸?shù)郊?xì)胞內(nèi)，并具有pH敏感的藥物緩釋性能；(2)本發(fā)明中硫?qū)巽~基光熱試劑具有成本低，光熱轉(zhuǎn)換效率高，制備方法簡便等優(yōu)點(diǎn)，然而通過熱解法制備的硫?qū)巽~基納米晶通常是疏水的，其毒性較大、生物相容性較差，將介孔二氧化硅殼包覆在硫?qū)巽~基納米材料表面，不僅能提高其生物相容性，而且能夠負(fù)載抗癌藥物，應(yīng)用于腫瘤細(xì)胞的化療；(3)本發(fā)明制備的Cu9S5AiSiO2-PEG核殼納米結(jié)構(gòu)，其所產(chǎn)生的熱療與化療的聯(lián)合效果要優(yōu)于單獨(dú)的熱療或化療。


圖I.是實(shí)施例I中所制備的硫化銅/介孔二氧化硅核殼納米結(jié)構(gòu)的低倍 Μ圖Ca)和高倍T EM圖(b)；圖2.是實(shí)施例I中所制備的硫化銅/介孔二氧化硅核殼納米結(jié)構(gòu)的XRD圖譜(a)，紫外可見近紅外光吸收譜圖(b)，光熱轉(zhuǎn)換圖(C)，藥物緩釋圖(d)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例I(I)二乙基二硫代胺基甲酸銅的合成將20mmol的二乙基二硫代胺基甲酸鈉溶于40mL的水中，配成A溶液。將IOmmol的CuCl2溶解在40mL水中，配成B溶液。然后將A逐滴滴加到B中，攪拌4小時(shí)。抽濾，水洗三次，60° C真空干燥備用。(2)合成尺寸小于50nm的Cu9S5納米晶將Immol的二乙基二硫代胺基甲酸銅溶解在5mL油胺中，配成C溶液；在三口燒瓶中，加入15mL油胺，氮?dú)獗Ｗo(hù)，80 V穩(wěn)定半個(gè)小時(shí)，除水和除氧，然后繼續(xù)升溫并穩(wěn)定在300°C，快速注入C溶液，反應(yīng)10分鐘。冷卻后，力口入乙醇離心，正己烷洗滌，最后分散在IOml氯仿中，配成D溶液，待用。(3)制備CTAB穩(wěn)定的水溶性的Cu9S5納米晶2g的CTAB溶解在80mL水中，升溫并穩(wěn)定在40° C，劇烈攪拌下，逐滴加入D溶液，繼續(xù)攪拌48小時(shí)。之后通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)蒸餾出殘留的氯仿，再用O. 22微米的微孔濾膜過濾，最后稀釋至IOOmL,配成透明的墨綠色的E溶液。(4)制備表面修飾PEG的Cu9S5/mSi02核殼納米結(jié)構(gòu)取5OmL的E溶液,加入3mL的乙醇，超聲攪拌之后，升溫并保持在60° C。首先在加入100 μ L的NaOH溶液(30mg/mL)之后，立即加入100 μ L的TE0S，60° C下反應(yīng)一小時(shí)后，再加入100 μ L的聚乙二醇-硅烷偶聯(lián)劑(PEG-silane)，繼續(xù)反應(yīng)I. 5小時(shí)，之后轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，90° C下水熱反應(yīng)12小時(shí)。冷卻后，離心，乙醇洗滌一下，加入到50mL的硝酸銨的乙醇溶液中(6mg/mL)，60° C下攪拌一小時(shí)。之后離心，乙醇洗三次，移除介孔SiO2中的CTAB，即得到Cu9S5AiSiO2-PEG核殼納米結(jié)構(gòu)。得到的Cu9S5AiSiO2-PEG核殼納米結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于近紅外光熱治療，抗癌藥物負(fù)載、轉(zhuǎn)運(yùn)、緩釋，腫瘤的化療和紅外熱成像。實(shí)施例2(I)二乙基二硫代胺基甲酸銅的合成將20mmol的二乙基二硫代胺基甲酸鈉溶于40mL的水中，配成A溶液。將IOmmol的CuCl2溶解在40mL水中，配成B溶液。然后將A逐滴滴加到B中，攪拌4小時(shí)。抽濾，水洗三次，60° C真空干燥備用。(2)合成尺寸小于50nm的Cu9S5納米晶將O. 5mmol的二乙基二硫代胺基甲酸銅溶解在5mL油胺中，配成C溶液；在三口燒瓶中，加入15mL油胺，氮?dú)獗Ｗo(hù)，80 V穩(wěn)定半個(gè)小時(shí)，除水和除氧，然后繼續(xù)升溫并穩(wěn)定在280°C，快速注入C溶液，反應(yīng)10分鐘。冷卻后，力口入乙醇離心，正己烷洗滌，最后分散在IOml氯仿中，配成D溶液，待用。(3)制備CTAB穩(wěn)定的水溶性的Cu9S5納米晶2g的CTAB溶解在80mL水中，升溫并穩(wěn)定在80° C，劇烈攪拌下，逐滴加入D溶液，繼續(xù)攪拌5小時(shí)。之后通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)蒸餾出殘留的氯仿，再用O. 22微米的微孔濾膜過濾，最后稀釋至IOOmL,配成透明的墨綠色的E溶液。(4)制備表面修飾PEG的Cu9S5/mSi02核殼納米結(jié)構(gòu)取40mL的E溶液,加入ImL 的乙醇，超聲攪拌之后，升溫并保持在40° C。首先在加入100 μ L的NaOH溶液(30mg/mL)之后，立即加入IOOyL的TE0S，60° C下反應(yīng)一小時(shí)后，再加入150 μ L的聚乙二醇-硅烷偶聯(lián)劑(PEG-silane)，繼續(xù)反應(yīng)I. 5小時(shí)，之后轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，80° C下水熱反應(yīng)12小時(shí)。冷卻后，離心，乙醇洗滌一下，加入到50mL的硝酸銨的乙醇溶液中(6mg/mL)，60° C下攪拌一小時(shí)。之后離心，乙醇洗三次，移除介孔Si02中的CTAB，即得到Cu9S5AiSiO2-PEG核殼納米結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種硫化銅/介孔二氧化娃核殼納米材料，其特征在于所述核殼納米材料的化學(xué)式為 Cu9S5AiSiO2-PEG,其中 m :介孔。
2.一種硫化銅/介孔二氧化硅核殼納米材料的制備方法，包括 (1)將二乙基二硫代胺基甲酸鈉溶于水，配成A溶液，將CuCl2溶解在水中，配成B溶液，然后將A逐滴滴加到B中，攪拌，抽濾，水洗，真空干燥，得到二乙基二硫代胺基甲酸銅；其中二乙基二硫代胺基甲酸鈉和CuCl2的物質(zhì)的量比為2:1 ； (2)將二乙基二硫代胺基甲酸銅分散在油胺中，配成C溶液，容器中加入油胺，氮?dú)獗Ｗo(hù)，除去水和氧，升溫穩(wěn)定在15(T350°C，然后加入C溶液，反應(yīng)f60min、冷卻、離心、洗滌后分散在氯仿中，配制成D溶液；其中二乙基二硫代胺基甲酸銅物質(zhì)的量和油胺的體積比為O.01 lmmol: Iml ； (3)將表面活性劑溶解在水中，升溫并穩(wěn)定在3(T80°C，攪拌，逐滴加入上述D溶液后，攪拌、蒸餾、過濾、稀釋后配制成E溶液； (4)取上述E溶液，加入乙醇，攪拌，升溫并保持在3(T80° C，加入NaOH溶液后，立即加入TE0S，60°C反應(yīng)f 2h后，加入聚乙二醇-硅烷偶聯(lián)劑，繼續(xù)反應(yīng)f I. 5h，然后進(jìn)行水熱反應(yīng)，冷卻后，離心，洗漆，然后加入洗滌液中，攪拌、離心、洗滌，即得到Cu9S5/mSi02_PEG核殼納米結(jié)構(gòu)，其中溶液E和乙醇的體積比為1(T100: f 10，Na0H溶液、TEOS和聚乙二醇-硅烷偶聯(lián)劑的體積比為1:0. 5^5:0. 5 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硫化銅/介孔二氧化硅核殼納米材料的制備方法，其特征在于 所述步驟(2)中所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨CTAB。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硫化銅/介孔二氧化硅核殼納米材料的制備方法，其特征在于 所述步驟(2)中過濾方法是用O. 22微米的微孔濾膜抽濾。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硫化銅/介孔二氧化硅核殼納米材料的制備方法，其特征在于 所述步驟(3)中NaOH溶液的濃度為l(Tl00mg/mL。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硫化銅/介孔二氧化硅核殼納米材料的制備方法，其特征在于 所述步驟(3)中水熱反應(yīng)溫度為8(Tl60°C，水熱反應(yīng)時(shí)間為6 24h。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硫化銅/介孔二氧化硅核殼納米材料的制備方法，其特征在于 所述步驟(3)中洗滌液為硝酸胺的乙醇溶液，濃度為f 15mg/mL。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硫化銅/介孔二氧化硅核殼納米材料的制備方法，其特征在于 所述步驟(3)中加入洗滌液后，攪拌溫度為60°C，攪拌時(shí)間為f 2h。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種硫化銅/介孔二氧化硅核殼納米材料的應(yīng)用，其特征在于所述核殼納米材料應(yīng)用于近紅外光熱治療，抗癌藥物負(fù)載、轉(zhuǎn)運(yùn)、緩釋，腫瘤的化療和紅外熱成像。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硫化銅/介孔二氧化硅核殼納米材料及其制備方法和應(yīng)用，核殼納米材料的化學(xué)式為Cu9S5/mSiO2-PEG。制備方法，包括(1)油胺在氮?dú)獗Ｗo(hù)，升溫，加入二乙基二硫代胺基甲酸銅和油胺的混合液，分散在氯仿中配制成D溶液；(2)表面活性劑溶解在水中，升溫，加入D溶液后配制成E溶液；(3)取E溶液，加乙醇升溫加入NaOH溶液后，立即加TEOS，反應(yīng)，然后加入PEG-silane，繼續(xù)反應(yīng)，進(jìn)行水熱反應(yīng)，加入洗滌液中離心、洗滌，即得。應(yīng)用于近紅外光熱治療，抗癌藥物，腫瘤的化療和紅外熱成像。本發(fā)明的納米材料具有很低的細(xì)胞毒性與很高的血液相容性；所產(chǎn)生的熱療與化療的聯(lián)合效果好。
文檔編號(hào)A61P35/00GK102961753SQ20121052150
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者胡俊青, 宋國勝, 王謙, 周穎, 匡興羽 申請(qǐng)人:東華大學(xué)