一種金-硫化鉍納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]惡性腫瘤(癌癥)由于其極強(qiáng)的轉(zhuǎn)移性和侵染性，目前已經(jīng)成為威脅人類生命健康的第二大致死疾病，且其發(fā)病率保持逐年上升的趨勢(shì)。盡管已經(jīng)有很多的治療技術(shù)被開(kāi)發(fā)出來(lái)用于治療癌癥，但是癌癥患者的存活率僅僅提高了 10%左右。目前，傳統(tǒng)的外科手術(shù)、化療和放療等方法的治療效果非常有限且副作用很大，使得其在治療后期(特別是癌癥晚期患者)很難得到理想的治療效果。因此，如何能夠顯著提高癌癥治愈率以及降低治療毒副作用是亟待解決的問(wèn)題。光熱治療是近些年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型微創(chuàng)惡性腫瘤治療技術(shù)，這種方法被稱為“綠色療法”。其作用原理是利用小劑量的光熱轉(zhuǎn)換納米材料將吸收的光能有效地轉(zhuǎn)換為熱能，對(duì)腫瘤組織進(jìn)行加熱，從而使得腫瘤組織局部溫度升高殺死腫瘤細(xì)胞。當(dāng)腫瘤組織溫度達(dá)到42°C以上時(shí)，腫瘤細(xì)胞開(kāi)始發(fā)生細(xì)胞凋亡;產(chǎn)生不可逆的光熱消融而導(dǎo)致腫瘤組織的壞死。
[0003]理想的光熱轉(zhuǎn)換材料應(yīng)該具有以下性質(zhì):在近紅外光區(qū)域(650nm?950nm)具有較強(qiáng)的吸收，較高的光熱轉(zhuǎn)換效率，水溶性好且低毒性。目前，主要研究的近紅外光熱轉(zhuǎn)換材料主要分為有機(jī)光熱轉(zhuǎn)換材料和無(wú)機(jī)光熱轉(zhuǎn)換材料。有機(jī)光熱轉(zhuǎn)換材料主要是指?jìng)鹘y(tǒng)有機(jī)近紅外染料如吲噪菁綠，聚苯胺等;無(wú)機(jī)光熱轉(zhuǎn)換材料主要指的是碳納米材料(如碳納米管，石墨稀，還原性石墨稀)和金納米材料(如金納米棒、金納米殼和金納米籠)等。雖然，這些光熱轉(zhuǎn)換材料已經(jīng)取得了令人矚目的進(jìn)步，但是它們?cè)诰唧w生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面有很多的局限性，例如“融化效應(yīng)”，生物安全性問(wèn)題，缺乏臨床試驗(yàn)，材料昂貴，需要相對(duì)復(fù)雜和嚴(yán)格的合成過(guò)程等。此外，這些材料的種類還是比較有限的。因此，開(kāi)發(fā)新型的光熱轉(zhuǎn)換納米材料用于腫瘤治療是人們的研究熱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決現(xiàn)有的吲哚菁綠、聚苯胺、碳納米管、石墨烯和金納米材料等已開(kāi)發(fā)的光熱轉(zhuǎn)換材料其光熱性能和生物安全性有待提高，且合成過(guò)程復(fù)雜的問(wèn)題，而提供一種金-硫化祕(mì)納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料及其制備方法。
[0005]—種金-硫化祕(mì)納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料，金-硫化祕(mì)納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料粒徑為20nm?200nm，光熱轉(zhuǎn)換效率達(dá)到15 %?30 %。
[0006]—種金-硫化鉍納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料的制備方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0007]—、將鉍鹽和表面保護(hù)劑溶解在溶劑中，在溫度為10°C?50°C的水浴中超聲混合均勻，得到反應(yīng)混合物；
[0008]所述的鉍鹽的質(zhì)量與表面保護(hù)劑的體積比為lg:(2?20)mL；所述的鉍鹽的質(zhì)量與溶劑的體積比為lg: (40?150)mL;
[0009]二、將反應(yīng)混合物利用惰性氣體進(jìn)行脫氣，得到脫氣后的反應(yīng)混合物，以升溫速率為2°C/min?20°C/min，將脫氣后的反應(yīng)混合物加熱到100°C?250°C，然后在溫度為100°C?250°C的條件下，向脫氣后的反應(yīng)混合物中加入硫源溶液與金源溶液，反應(yīng)5min?60min，反應(yīng)后冷卻至室溫，利用有機(jī)混合溶劑離心分離并洗滌1次?5次，在溫度為20°C?120°C的條件下真空干燥，得到表面保護(hù)劑保護(hù)的金-硫化鉍納米材料；
[0010]所述的脫氣后的反應(yīng)混合物與硫源溶液的體積比為1:(0.1?1.5);
[0011 ]所述的硫源溶液與金源溶液的體積比為1: (0.1?2);
[0012]所述的硫源溶液是按以下步驟制備的:將十八稀用氬氣脫氣lmin?lOmin，再加入硫源，攪拌均勻，得到硫源溶液;所述的十八烯與硫源的體積比為1:(0.01?0.25);
[0013]所述的金源溶液是按以下步驟制備的:將金源溶于油胺中并脫氣，脫氣后在溫度為40°C?80°C的條件下加熱，直到溶液變成酒紅色，得到金源溶液;所述的金源的質(zhì)量與油胺的體積比為lg: (30?200)mL;
[0014]三、將表面保護(hù)劑保護(hù)的金-硫化鉍納米材料溶于氯仿中，然后加入濃度為150g/L?300g/L的含有水溶性高分子聚合物的水溶液，在溫度為30°C?60°C的油浴中攪拌反應(yīng)12h?36h，攪拌反應(yīng)后利用洗滌溶劑離心并洗滌，最后分散水中，得到金-硫化鉍納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料；
[0015]所述的表面保護(hù)劑保護(hù)的金-硫化祕(mì)納米材料的質(zhì)量與氯仿的體積比為lg:(1500?3000)mL;所述的表面保護(hù)劑保護(hù)的金-硫化鉍納米材料與含有水溶性高分子聚合物的水溶液的質(zhì)量比為1: (200?400)。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
[0017](1)納米材料的制備過(guò)程簡(jiǎn)單；
[0018](2)納米材料的尺寸大小可以自由控制，通過(guò)簡(jiǎn)單地改變反應(yīng)所需的溫度和反應(yīng)時(shí)間可以改變納米材料的尺寸，粒徑為20nm?200nm ；
[0019](3)所得的納米材料粒徑均一，經(jīng)水溶性高分子轉(zhuǎn)換為水溶性之后，在水溶液中分散性較好，可在水溶液中長(zhǎng)期穩(wěn)定存在；
[0020](4)所得的納米材料具有較高的光熱轉(zhuǎn)換效率(15%?30% )和光熱穩(wěn)定性。
[0021]本發(fā)明用于一種金-硫化鉍納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料及其制備方法。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是實(shí)施例一制備的金-硫化鉍納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料的TEM圖；
[0023]圖2是實(shí)施例一制備的金-硫化鉍納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料的SEM圖；
[0024]圖3是實(shí)施例一制備的金-硫化鉍納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料的XRD圖譜；
[0025]圖4是實(shí)施例一制備的金-硫化祕(mì)納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料的能譜分析圖；
[0026]圖5是傅里葉紅外光譜；1為實(shí)施例一步驟二制備的油胺保護(hù)的Au_Bi2S3納米材料，2為PVP，3為實(shí)施例一制備的金-硫化鉍納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料；
[0027]圖6是不同濃度金-硫化鉍納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料水溶液的紫外吸收光譜；1為濃度為20ug/mL，2為濃度為40ug/mL，3為濃度為60ug/mL，4為濃度為80ug/mL，5為濃度為100ug/mL；
[0028]圖7是不同濃度金-硫化鉍納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料水溶液808nm處吸收值的線性擬合圖；
[0029]圖8為不同濃度金-硫化鉍納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料水溶液光熱升溫曲線圖，1為濃度為Oyg/mL，2為濃度為10yg/mL，3為濃度為50yg/mL，4為濃度為100yg/mL，5為濃度為200yg/mL，6 為濃度為400yg/mL ；
[0030]圖9是不同濃度金-硫化鉍納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料水溶液光熱升溫溫差圖；
[0031]圖10是去離子水、金-硫化鉍納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料水溶液光熱升溫和冷卻曲線圖；1為去離子水，2為100yg/mL的金-硫化鉍納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料水溶液；
[0032]圖11是金-硫化鉍納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料水溶液激光關(guān)閉冷卻階段時(shí)間常數(shù)(τ8)擬合圖；
[0033]圖12為金-硫化鉍納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料的光熱升溫循環(huán)圖，1為關(guān)閉激光器，2為開(kāi)啟激光器。
【具體實(shí)施方式】
[0034]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉的【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】之間的任意組合。
[0035]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式所述的一種金-硫化祕(mì)納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料，金-硫化祕(mì)納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料粒徑為20nm?200nm，光熱轉(zhuǎn)換效率達(dá)到15%?30%。
[0036]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式所述的一種金-硫化祕(mì)納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)光熱轉(zhuǎn)換材料的制備方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0037]一、將鉍鹽和表面保護(hù)劑溶解在溶劑中，在溫度為10°C?50°C的水浴中超聲混合均勻，得到反應(yīng)混合物；
[0038]所述的鉍鹽的質(zhì)量與表面保護(hù)劑的體積比為lg:(