本發(fā)明涉及一種納米材料及其制備方法，尤其涉及一種超小粒徑半金屬納米顆粒材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

癌癥已成為目前為危害人類健康的一大主要疾病，對癌癥，特別是對早期腫瘤的實時造影診斷和有效的干預(yù)對癌癥的治愈具有非常重要的意義。目前來說，隨著納米技術(shù)和納米醫(yī)學(xué)的發(fā)展，多功能納米材料逐漸成為腫瘤診斷治療領(lǐng)域越來越重要的一種手段。腫瘤診斷治療一體化是將多種診斷和治療技術(shù)集合到單一的多功能納米顆粒中，在納米材料注射并富集到生物體內(nèi)的腫瘤病灶后，通過外部誘導(dǎo)實現(xiàn)病灶造影，同步診斷和個性化的治療。常見的多功能納米材料策略分為兩種，一種是將具有不同功能的納米顆粒組裝成納米復(fù)合體，另一種是采用具有多重功能的某類納米材料。受限于納米材料在組織中富集可能引起的生物毒性和臨床需求，可快速代謝的小尺寸納米材料逐漸成為研究的熱點，此外，這類能夠兼顧多重造影和協(xié)同治療的單一納米材料體系對推動高效癌癥診斷治療的發(fā)展意義也十分重大。

放療是目前臨床癌癥治療的一大重要手段，其主要作用是通過x射線輻射帶來的高能粒子及活性物種殺傷癌細胞達到治療的目的。然而，由于x射線輻射對正常組織細胞也有損傷，以及腫瘤內(nèi)部的乏氧狀況引起活性物種不足使得單純的放療對腫瘤治療的效率并不高。放療增敏劑是一類提高放療效率的物質(zhì)，利用含有高原子序數(shù)元素的物質(zhì)提高腫瘤組織中x射線的含量，達到提高治療效率和降低對周圍組織的射線損傷。另一種方法是將放療與其他治療手法相結(jié)合，通過協(xié)同作用達到治療目的。熱療被報道可以通過熱量提高腫瘤局部溫度加快血液流通來改善乏氧狀況，起到與放療協(xié)同治療的更高效率。作為熱療的一種，光熱治療是將可吸收的光電子轉(zhuǎn)換成熱量提高腫瘤微環(huán)境的溫度進而殺死癌細胞，具有毒性小，治療效率高的優(yōu)點。雖然二區(qū)近紅外光(1000-1350nm)，特別是1000-1100nm的光具有生物組織吸收效率低和可最大激光照射功率高的優(yōu)點，能夠帶來更高效率的治療效果，但是目前報道的材料的光學(xué)吸收主要集中在近紅外一區(qū)(700-950nm)，具有二區(qū)光熱吸收的納米材料很少，因此這個領(lǐng)域研究結(jié)果不多，仍需要更深入的研究。半金屬納米材料含有更高的載流子濃度和高的近紅外二區(qū)光學(xué)吸收，極有可能是一類潛在的二區(qū)光熱納米材料。

治療效率的高低與納米材料在腫瘤組織中的富集含量相關(guān)很大，但是未修飾的納米顆粒經(jīng)過血液循環(huán)在腫瘤中的富集含量并不高，因此提高治療效率可以通過將納米材料表面修飾具有腫瘤組織靶向性的小分子物質(zhì)提高其富集含量來實現(xiàn)。除此之外，納米材料在納米醫(yī)學(xué)中不可忽視的一個問題是材料的安全性，如果納米材料在組織中滯留時間太久，可能會引起生物組織炎癥和內(nèi)臟損傷，嚴重的甚至是引起病變。然而該領(lǐng)域的研究依然較為薄弱，報道的成果中能夠快速代謝的材料依然很少。

因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員一直致力于開發(fā)一種可快速生物代謝超小粒徑半金屬納米顆粒材料，用于實現(xiàn)腫瘤診斷治療一體化功能，并兼具高的近紅外二區(qū)光學(xué)吸收，高的放療增敏性、高的腫瘤富集含量、低的長期毒性、以及能夠?qū)崿F(xiàn)癌癥診斷的同時發(fā)揮協(xié)同治療功能等功效。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是開發(fā)一種可快速生物代謝超小粒徑半金屬納米顆粒材料，用于實現(xiàn)腫瘤診斷治療一體化功能，并兼具高的近紅外二區(qū)光學(xué)吸收，高的放療增敏性、高的腫瘤富集含量、低的長期毒性、以及能夠?qū)崿F(xiàn)癌癥診斷的同時發(fā)揮協(xié)同治療功能等功效。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種超小粒徑半金屬納米顆粒材料及其制備方法。具體技術(shù)方案如下：

本發(fā)明公開了一種超小粒徑半金屬納米顆粒材料，該超小粒徑半金屬納米顆粒為小分子多肽修飾的超小粒徑半金屬納米顆粒，其中小分子多肽為n-端修飾有半胱氨酸殘基的lyp-1，其序列為cgnkrtrgc。

優(yōu)選地，半金屬為鉍單質(zhì)。

優(yōu)選地，超小粒徑半金屬納米顆粒平均尺寸為3.2-4nm。

優(yōu)選地，超小粒徑半金屬納米顆粒平均尺寸為3.6nm。

本發(fā)明還公開了一種超小粒徑半金屬納米顆粒材料制備方法，包括以下步驟：

步驟一：將乙酸鉍與油酸的混合液加入油胺溶液中，攪拌條件下充分反應(yīng)，然后離心純化后得到超小粒徑的半金屬鉍單質(zhì)納米顆粒；在該步驟中，通過利用油胺溫和的還原性將鉍粒子還原成鉍單質(zhì)納米顆粒，并且在油胺的作用下得到穩(wěn)定。與目前報道的方法對比，該制備方法原料常見易得，實驗操作簡單。

步驟二：將超小粒徑的半金屬鉍單質(zhì)納米顆粒分散到氯仿中，制備得到超小粒徑半金屬鉍單質(zhì)納米顆粒分散液；

步驟三：在超小粒徑半金屬鉍單質(zhì)納米顆粒分散液中加入聚乙二醇衍生物，攪拌揮發(fā)得到聚乙二醇衍生物修飾的超小粒徑半金屬鉍單質(zhì)納米顆粒；

步驟四：將聚乙二醇衍生物修飾的超小粒徑半金屬鉍單質(zhì)納米顆粒溶于磷酸鹽緩沖液中，加入小分子多肽lyp-1，攪拌一段時間，得到小分子多肽修飾的超小粒徑半金屬納米顆粒。

優(yōu)選地，步驟一中所述攪拌為磁力攪拌。攪拌方式也可選擇其他方式如機械攪拌等。

優(yōu)選地，步驟一中所述油胺溶液置于260℃、氮氣保護條件下。也就是說，在步驟一中，首先是將乙酸鉍與油酸的混合液，加入至260℃條件下氮氣(n2)保護的油胺溶液中，再進行攪拌。

優(yōu)選地，步驟三中所述聚乙二醇衍生物為二硬脂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇5000-馬來酸甘交聯(lián)物peg5000-dspe。

優(yōu)選地，步驟四中所述磷酸鹽緩沖液ph值為7.2-7.6。

優(yōu)選地，步驟四中所述磷酸鹽緩沖液ph值為7.4。

優(yōu)選地，步驟四中所述攪拌為磁力攪拌。該攪拌也可選擇機械攪拌，具有同樣的效果。

優(yōu)選地，步驟四中所述攪拌發(fā)生在室溫條件下。

本發(fā)明公開的技術(shù)方案通過設(shè)計全新的合成路線制備了具有超小粒徑的半金屬鉍單質(zhì)納米顆粒，然后通過將納米顆粒表面修飾小分子多肽，制備出了一種具有高的近紅外二區(qū)光學(xué)吸收，高的放療增敏性、高的腫瘤富集含量、快速生物排泄及低的長期毒性、以及能夠?qū)崿F(xiàn)癌癥診斷的同時發(fā)揮協(xié)同治療功能的腫瘤診斷治療一體化的納米材料。

本發(fā)明公開的技術(shù)方案具有如下有益技術(shù)效果：

(1)本技術(shù)方案公開的超小粒徑的半金屬鉍單質(zhì)納米顆粒材料，通過表面修飾小分子多肽，得到了在腫瘤組織中富集含量更高的納米顆粒；

(2)本技術(shù)方案公開的超小粒徑的半金屬鉍單質(zhì)納米顆粒材料具有高的近紅外二區(qū)光學(xué)吸收，高的放療增敏性、高的腫瘤富集含量、低的長期毒性、計算機斷層掃面成像和光聲成像雙模式造影和二區(qū)光熱與放療協(xié)同治療等功能；

(3)本技術(shù)方案公開的超小粒徑的半金屬鉍單質(zhì)納米顆粒材料在腫瘤診斷治療一體化領(lǐng)域具有非常廣發(fā)的應(yīng)用前景。

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明公開的超小粒徑半金屬納米顆粒材料制備路線示意圖；

圖2是本發(fā)明一個較佳實施例的超小粒徑半金屬納米顆粒材料的結(jié)構(gòu)模型及其功能示意圖；

圖3是本發(fā)明一個較佳實施例的超小粒徑半金屬納米顆粒材料的透射電鏡照片；

圖4是本發(fā)明一個較佳實施例的超小粒徑半金屬納米顆粒材料的紫外可見吸收圖譜；

圖5是本發(fā)明一個較佳實施例的超小粒徑半金屬納米顆粒材料相比未修飾材料在腫瘤細胞中的富集含量數(shù)據(jù)；

圖6是醫(yī)用造影劑碘海醇和本發(fā)明的超小粒徑半金屬納米顆粒材料的計算機斷層掃描成像；

圖7是醫(yī)用造影劑碘海醇和本發(fā)明的超小粒徑半金屬納米顆粒材料的計算機斷層掃描信號圖譜。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并參照數(shù)據(jù)進一步詳細描述本發(fā)明。應(yīng)理解，實施方式只是為了舉例說明本發(fā)明，而非以任何形式限制發(fā)明的范圍。

如圖1所示，為本發(fā)明公開的超小粒徑半金屬納米顆粒材料制備路線示意圖，通過流程示意圖的形式形象的表述了本發(fā)明公開的超小粒徑半金屬納米顆粒材料的制備路線和步驟，首先通過將乙酸鉍與油酸的混合液加入260℃、氮氣保護條件下的油胺溶液中，攪拌反應(yīng)，離心純化后得到超小粒徑的半金屬鉍單質(zhì)納米顆粒，然后通過將超小粒徑的半金屬鉍單質(zhì)納米顆粒分散到氯仿中，制備得到超小粒徑半金屬鉍單質(zhì)納米顆粒分散液，再加入聚乙二醇衍生物，攪拌揮發(fā)得到聚乙二醇衍生物修飾的超小粒徑半金屬鉍單質(zhì)納米顆粒，最后將聚乙二醇衍生物修飾的超小粒徑半金屬鉍單質(zhì)納米顆粒溶于磷酸鹽緩沖液中，加入小分子多肽lyp-1，攪拌一段時間，得到小分子多肽修飾的超小粒徑半金屬納米顆粒。

本發(fā)明的較佳實施例：

步驟一，將1mmol乙酸鉍和2ml油酸混合后，滴入至260℃、氮氣(n2)保護條件下的20ml油胺溶液中，進行磁力攪拌，反應(yīng)15分鐘后將混合溶液降至室溫，通過離心純化的方式得到超小粒徑的半金屬鉍單質(zhì)納米顆粒，在該步驟中，通過利用油胺溫和的還原性將鉍粒子還原成鉍單質(zhì)納米顆粒，并且在油胺的作用下得到穩(wěn)定，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該制備方法是使用的原料常見易得，操作簡單。

步驟二，從步驟一制得的超小粒徑的半金屬鉍單質(zhì)納米顆粒中稱取2mg溶解到3ml的氯仿中，制備得到超小粒徑半金屬鉍單質(zhì)納米顆粒分散液。

步驟三，在步驟二得到的超小粒徑半金屬鉍單質(zhì)納米顆粒分散液中加入10mg聚乙二醇衍生物(二硬脂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇5000-馬來酸甘交聯(lián)物peg5000-dspe)，進行磁力攪拌，揮發(fā)得到聚乙二醇衍生物修飾的超小粒徑半金屬鉍單質(zhì)納米顆粒。

步驟四，將步驟三制得的聚乙二醇衍生物修飾的超小粒徑半金屬鉍單質(zhì)納米顆粒溶解在6ml的磷酸鹽緩沖液(ph7.4)中，加入100mm小分子多肽lyp-1，在室溫條件下反應(yīng)4小時得到小分子多肽修飾的超小粒徑半金屬納米顆粒，其中小分子多肽為n-端修飾有半胱氨酸殘基的lyp-1，其序列為cgnkrtrgc。

本發(fā)明的較佳實施例制得的小分子多肽修飾的超小粒徑半金屬納米顆粒，其結(jié)構(gòu)模型及功能示意如圖2所示，可以用于計算機斷層掃描成像和光聲成像雙模造影，可以用于腫瘤診斷治療一體化，可以用于光熱/放療協(xié)同治療。

本發(fā)明的較佳實施例制得的小分子多肽修飾的超小粒徑半金屬納米顆粒，其透射電鏡照片如圖3所示，可以看到通過本發(fā)明制備的小分子多肽修飾的超小粒徑半金屬納米顆粒為鉍單質(zhì)，具有較高的單分散性，平均粒徑為3.6nm。

本發(fā)明的較佳實施例制得的小分子多肽修飾的超小粒徑半金屬納米顆粒，其紫外可見吸收圖譜如圖4所示，其在近紅外二區(qū)具有較高的光學(xué)吸收。

本發(fā)明的較佳實施例制得的小分子多肽修飾的超小粒徑半金屬納米顆粒，其相比為未修飾的納米材料在乳腺癌腫瘤細胞中的富集含量數(shù)據(jù)如圖5所示，可以看出小分子多肽修飾后在癌細胞中富集含量更高。

如圖6和圖7所示，為醫(yī)用造影劑碘海醇(iohxeol)和本發(fā)明的小分子多肽修飾的超小粒徑半金屬納米顆粒材料的計算機斷層掃描成像和信號圖譜，證明了該小分子多肽修飾的超小粒徑半金屬納米顆粒材料的造影能力與其濃度成正比，并且在相同濃度條件下，該納米材料比醫(yī)用造影劑碘海醇的造影能力更高。

以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。