S/Au核殼結構的納米材料及制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種納米材料的制備，尤其是涉及一種Fe304/Cu2-xS/Au核殼結構的納米材料及制備方法。
【背景技術】
[0002]惡性腫瘤目前是造成全世界人類死亡的主要原因之一，已經(jīng)成為嚴重危害人類生命健康、制約社會經(jīng)濟發(fā)展的一類重大疾病(Nat.Rev.Cancer 2005,5,161)。因此，對腫瘤的診斷和治療，成為了當今國內外科學家廣泛研究的課題。盡管核磁共振、熒光、CT以及PET等諸多標記技術和放射性療法、化學藥物療法、光熱療法以及磁熱療法等很多治療手段被廣泛應用于腫瘤的診斷和治療，但對于腫瘤的診斷和治療目前仍然面臨著諸多挑戰(zhàn)，如腫瘤病灶的精確定位、早期診斷、實時監(jiān)測以及提高治療的有效性等(Chem.Rev.2014，114，10869)。將腫瘤的診斷與治療有機地集成起來的診療一體化(Theranostics)可以很好的解決這些問題。如診療一體化既可以對腫瘤進行可視化檢測，又可以動態(tài)評估腫瘤的治療效果，實現(xiàn)針對腫瘤差異的個體化治療。因此診療一體化技術具有廣闊的應用前景(Theranostics 2014,4,660)。而腫瘤診療一體化技術發(fā)展的關鍵則在于多功能診療試劑的開發(fā)。
[0003]目前研究最多的多功能診療試劑主要是納米診療試劑。納米診療試劑不僅具有特殊的穩(wěn)定性，且在生物體循環(huán)時間較長，有利于其對腫瘤的靶向效果和長時間對腫瘤進行實時監(jiān)測，是目前最有發(fā)展前景的診療試劑。目前研究較多的診療試劑主要是單模的一體化納米診療試劑。如美國加利福尼亞大學Hongjie Dai教授課題組開發(fā)的熒光染料標記的石墨烯診療試劑，可實現(xiàn)熒光影像指導的光熱治療(J.Am.Chem.Soc.2011,133,6825)。由于每項診斷和治療技術都有其自身的優(yōu)點和缺陷，如熒光成像具有分辨率高、成像快等優(yōu)點，可實現(xiàn)細胞層次的標記和實時監(jiān)測，但其組織透過性不好;MRI影像組織穿透性好，可以實現(xiàn)活體的空間立體成像，但其細胞層次分辨率不高、成像速度慢。光熱治療中應用的近紅外光只能穿透幾厘米深的皮膚，且受熱不均;磁熱療法中的磁場很容易穿過整個人體，且受熱均勻，但不方便隨時治療。因此需要將多種模式的診斷和治療結合起來，揚長避短，充分發(fā)揮單一模式的優(yōu)點，開發(fā)多模式一體化的納米診療試劑。如將熒光標記和MRI成像技術結合起來，既可以實現(xiàn)細胞層次的實時監(jiān)測，又可以實現(xiàn)活體的立體成像，從而更加有效的指導癌癥的檢測和治療。然而納米診療試劑的多模式一體化意味著單一的納米材料負載更多的功能，而多種功能的負載使得一體化納米試劑的粒徑往往大于lOOnm，因此限制了其在生物領域的諸多應用。因此，設計開發(fā)生物兼容性、多模式、小粒徑一體化納米試劑是目前亟需解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種Fe304/Cu2-xS/Au核殼結構的納米材料及制備方法，本發(fā)明可以得到具有表面功能化和生物兼容性的納米材料，可作為診療平臺使用于生物影像診斷、癌癥治療領域。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0006]本發(fā)明第一方面:提供第一種Fe304/Cu2-xS/Au核殼結構的納米材料，為油胺包覆的Fe304/Cu2—xS/Au核殼結構納米材料，其中，該結構中Fe3O4是核，Cu2-XS包裹在Fe3O4外側，Au包裹在Cu2-XS外側，O<x< I，該結構中，作為核的Fe3O4的粒徑是4-8nm，Cu2-XS層的厚度為2-5]1111，411層的厚度為1-5111]1。
[0007]本發(fā)明第二方面:提供上述第一種Fe304/Cu2-xS/Au核殼結構的納米材料的制備方法，包括以下步驟:
[0008](I )Fe304/Cu2—XS核殼結構納米材料的制備:
[0009]將Fe3O4納米材料的環(huán)己烷溶液加熱至回流，然后滴加溶有硫的油胺溶液，保溫10?20分鐘后，加入含乙酰丙酮銅的氯仿和油胺的混合液，反應30?60分鐘后，離心分離，環(huán)己燒洗滌，得到Fe304/Cu2-xS核殼結構納米材料；
[0010](2)Fe304/Cu2—xS/Au核殼結構納米材料的制備:
[0011]將Au-油胺的絡合物溶于氯仿中，攪拌條件下，慢慢加入到步驟(I)所得Fe304/Cu2一XS核殼結構納米材料的氯仿溶液中，持續(xù)攪拌，然后將還原劑的乙醇溶液慢慢加入，反應完成后，離心分離，洗滌即可得到油胺包覆的Fe304/Cu2-xS/Au核殼結構納米材料，分散到氯仿中備用。
[00?2 ] 步驟(I)中Fe304納米材料通過以下方法制備得到:
[0013]將反應器用氮氣吹掃，然后加入油胺，升溫到100-140°C，穩(wěn)定在該溫度10-60min，除去溶劑中的溶解氧和水，隨后升溫到250-320°C，并保溫20?40分鐘，將含乙酰丙酮鐵的油胺和氮甲基吡咯烷酮混合溶液快速注入到反應容器中，反應10?30分鐘后自然冷卻到室溫，離心分離、環(huán)己烷洗滌即得到Fe3O4納米材料，隨后重新分散到環(huán)己烷中備用；含乙酰丙酮鐵的油胺和氮甲基吡咯烷酮混合溶液中，油胺和氮甲基吡咯烷酮的體積比為1:5-5:1，優(yōu)選為3:2，乙酰丙酮鐵加入后的終濃度為0.005-0.lmol.L—1。
[0014]步驟(I)中，F(xiàn)e3O4納米材料、硫、乙酰丙酮銅的質量比為(5-40):(0.01-0.05):(50-250)，溶有硫的油胺溶液中，硫的濃度為0.1-lmol.L—S含乙酰丙酮銅的氯仿和油胺的混合液中，氯仿和油胺的體積比為I: 1-4:1 ο
[0015]步驟⑵中，Au-油胺的絡合物、Fe304/Cu2—XS核殼結構納米材料、還原劑的重量比為(50-100):(10-500): (100-1000)。所述的還原劑為可將Au還原的試劑，包括抗壞血酸、檸檬酸鈉及硼氫化鈉。
[0016]本發(fā)明第三方面:提供第二種Fe304/Cu2—xS/Au核殼結構的納米材料，具體為表面含有活性基團的Fe304/Cu2—xS/Au核殼結構納米材料，其中，該結構中Fe3O4是核，Cu2-XS包裹在Fe3(k外側，Au包裹在Cu2-XS外側，0<χ<1，所述的活性基團位于Au層，所述的活性基團包括氨基、羧基或輕基;該結構中，作為核的Fe304的粒徑是4-8nm，Cu2-xS層的厚度為2-5nm，Au層的厚度為l_5nm。該納米材料具有表面功能化和生物兼容性，可作為診療平臺使用。
[0017]本發(fā)明第四方面:提供第二種Fe304/Cu2—xS/Au核殼結構的納米材料的制備方法，在上述步驟(2)后繼續(xù)進行如下步驟:
[0018](3)將聚乙二醇和具有活性官能團的硫醇配體溶解到乙醇中，然后慢慢加入到步驟(2)所得油胺包覆的Fe 3Ο4/Cu2-xS/Au核殼結構納米材料的氯仿溶液中，通過聚乙二醇和硫醇配體上的強配位能力的基團跟油胺包覆的Fe304/Cu2-xS/Au核殼結構納米材料表面的Au作用，取代油胺包覆的Fe304/Cu2-xS/Au核殼結構納米材料表面的油胺，攪拌反應完成后，離心分離，并洗滌后，重新分散到水中，即得到表面含有活性基團的Fe304/Cu2-xS/Au核殼結構納米材料。
[0019]步驟⑶中，聚乙二醇、硫醇配體、油胺包覆的Fe304/Cu2-Xs/Au核殼結構納米材料的重量比為(50-500): (50-500): (100-1000)。所述的硫醇配體為含有巰基基團的化合物，所述的活性官能團包括羧基、羥基或者氨基。強配位能力的基團主要是指巰基。
[0020]本發(fā)明中使用的高溫設備為高溫磁力攪拌器，反應的溫度為240°C到400°C之間任意溫度，反應的時間為0.5到6小時之間任意一個時間點。
[0021]由于四氧化鐵具有很強的超順磁性，具有非常好的MRI造影劑和磁熱轉換性能；Cu2_xS具有很強的近紅外吸收的性能，可以將近紅外光轉換成熱能，具有非常好的光熱轉換功能以及熱成像功能;Au是非常好的CT造影劑。所以該Fe3<V Cu2-xS/Au核殼結構的納米材料具有光熱和磁熱兩種治療功能以及MR1、CT以及熱等成像功能。因此在醫(yī)療上可以使用一種材料，實現(xiàn)多種診斷和治療方式，為個體化治療方案的設