专利名称：一种用于无机光动力治疗的复合纳米粒子及其制备方法
技术领域：
本发明涉及无机光动力治疗试剂，尤其涉及近红外光激发的无机光动力治疗试剂及其制备方法。
背景技术：
随着人们生活水平的不断提高以及医学技术的不断发展，无创、低损伤、高效、灵敏的治疗方法和技术被广泛关注。光动力治疗由于高效、无创、选择性好等特点成为临床医学以及化学、材料学和生物医学领域的研究热点之一。光动力治疗一般是利用携带的光敏齐IJ，通过外加光源对病变部位进行辐照，激发光敏剂分子产生单线态氧，将病变细胞杀死的治疗手段。特别是利用上转换发光纳米粒子与光敏剂分子偶联之后，在红外光诱导下，通过 对病变部位的局部照射，将病变细胞有效杀死，具有穿透能力强、低损伤、高效率和高选择性的优点。目前研究较为成熟的用于光动力治疗的纳米材料包括稀土掺杂上转换发光纳米材料以及具有上转换发光性质的半导体量子点材料等。常用的光敏剂一般为有机大分子或有机络合物等，但是它们在体内维持时间较短，容易光漂白，不利于长时间的光动力治疗，为上转换纳米粒子与有机光敏剂偶联用于光动力治疗带来挑战。纳米二氧化钛(TiO2)或纳米二氧化锆(ZrO2)是重要的无机光敏剂材料，具有生物相容性好、低毒等特点，不仅被广泛应用于环境科学中，而且作为一种性能优良的无机光敏剂，也可以用于光动力治疗中。韩国延世大学的Cheon研究组已经报道了 TiO2纳米材料在紫外光福照下对于肿瘤细胞的治疗作用研究(J. W. Seo, H. Chung, M. Y. Kim, J.Lee，I. H. Choi, J. Cheon. Development of water-soluble single crystalline TiO2nanoparticles for photocatalytic cancer-cell treatment. Small 2007，3，850-85)。目前，实现纳米TiO2或ZrO2的光动力治疗功能一般需要紫外光的激发，由于紫外线在机体组织中的穿透能力弱，无法有效到达目标区域，而且采用紫外光直接辐照的方式，将对人的皮肤以及其它机体组织产生较大损伤。目前还未见红外光激发下的无机光动力治疗试剂的研究与应用报道。因此，为了实现具有良好生物相容性的纳米TiO2或ZrO2的光动力治疗功能，首先必须解决和改善激发光源的问题。
发明内容
本发明提供了一种用于无机光动力治疗的复合纳米粒子及其制备方法，该复合纳米粒子性能稳定，不易光漂白，同时该复合纳米粒子的激发光源为近红外光，避免了紫外光穿透能力弱以及对正常机体组织造成损伤的问题，具有实现疾病的安全、高效治疗的潜力。一种用于无机光动力治疗的复合纳米粒子的制备方法，步骤如下(I)制备上转换发光纳米粒子在水或/和有机溶剂中，加入原料A、原料B和原料C，再加入柠檬酸钠和氟化盐，于120-330°C温度下进行反应，反应完全之后，分离得到所述的上转换发光纳米粒子，所述的原料A为La或Y的盐中的一种，原料B为Yb的盐，原料C为Tm、Er或Eu的盐中的至少一种，加入量以摩尔数计，原料A :原料B :原料C为I :0. f 0. 5 o.oro. 15，原料A:柠檬酸钠为I :广2，原料六氟化盐为I :5 15 ;其中，原料C的摩尔数为Tm,Er和Eu的盐的摩尔数之和，Tm、Er或Eu的盐的各自的摩尔数可以不同，反应时间一般为1-6小时；( 2 )制备复合纳米粒子将步骤(I)得到的上转换发光纳米粒子重新分散于水或/和有机溶剂中，再向反应体系中加入钛盐或/和锆盐，反应完全之后，对生成物进行清洗和纯化得到所述的复合纳米粒子，其中所述的上转换发光纳米粒子与所述的钛盐或/和锆盐的摩尔比为I :0. 1^10 ;其中，所述的钛盐和错盐可以为钛或错的无机盐或有机盐,反应时间一般为1-18小时。 以该方法制备得到的复合纳米粒子分散均匀，具有多孔结构，步骤(2)形成的TiO2, ZrO2或Zr-Ti-O纳米粒子(又称为光敏剂)包覆在步骤(I)所形成的上转换发光纳米粒子的表面，得到的粒子尺寸为flOOnm。所述的上转换粒子为稀土离子掺杂的LaF3、YF3、NaYF4或LiYF4纳米粒子，稀土离子包括Tm3+、Er3+或Eu3+中的一种或多种以及Yb3+。在近红外光照射下，所述的上转化发光纳米粒子发射出可见光或紫外光，该可见光或紫外光激发所述的光敏剂中的光生电子与空穴分离，产生氢氧自由基和活性氧类分子等光生自由基，所述的光生自由基能够破坏生物组织，通过对其连接的癌症基因组进行切害I]，使肿瘤细胞基因保持沉默，不表达蛋白，抑制肿瘤生长，导致细胞死亡，提供光动力治疗功能。在所述的上转换发光粒子当中，LaF3、YF3、NaYF4或LiYF4作为基质材料，掺杂的稀土离子Yb3+、Tm3+、Er3+或Eu3+起着上转换发光的作用，测试证明，在相同强度的红外光的照射下，掺杂离子的种类和浓度影响着所发射的可见光或紫外光的波长和强度，浓度过高或者过低都使得所发射的可见光或紫外光强度降低，掺杂离子的浓度与所用原料的摩尔比相关，原料A :原料B :原料C的摩尔比优选为I :0. I 0. 3 :0. 01 0. 09。在所述的复合纳米粒子当中，所述的上转换发光粒子在红外光的激发下，发射可见光或者紫外光，所述的光敏剂吸收可见光或者紫外光，产生光生自由基。上转换发光粒子或者光敏剂浓度过低，都会影响最后产生的光生自由基的量，进而影响到最后的效果，本发明中所述的上转换发光纳米粒子与所述的钛盐或/和锆盐的摩尔比优选为I :0. 2 8。本发明中，所述的有机溶剂选自C1I4低级醇、油酸或油胺中的至少一种；所述的氟化盐选自氟化锂、氟化钠、氟化钾或氟化铯；所述的La、Y、Yb、Tm、Er、Eu的盐选自La、Y、Yb、Tm、Er、Eu的硝酸盐、氯化盐或三氟乙酸盐；所述的钛盐选自四氯化钛、异丙醇钛或钛酸四丁酯；所述的锆盐选自氯化锆或氧氯化锆。步骤(I)与步骤(2)中所述的有机溶剂为能溶解盐类原料，但不会溶解所述的纳米粒子的溶剂，步骤(I)和步骤(2)所用的反应溶剂(包括水、有机溶剂以及它们之间的混合)可以相同也可以不同。所述的反应溶剂能够影响反应的速率，同时溶剂对溶解的各种金属离子之间存在着一定的配位作用，最终会影响产生的纳米粒子的尺寸大小。能够适用于生物领域的纳米粒子尺寸大小在f IOOnm范围之内，本发明中所述的有机溶剂优选为C1I4低级醇、油酸、油胺中至少一种，C1I4低级醇又优选为乙醇，此时得到的纳米尺寸大小适用于生物领域。所述的柠檬酸钠和氟化盐会对纳米粒子的尺寸和形貌产生影响，柠檬酸钠的加入具有离子缓释作用，氟化盐作为反应试剂优选为氟化锂、氟化钠、氟化钾、氟化铯等在所述的反应溶剂中溶解度较大的氟化盐，可以通过调节柠檬酸钠和氟化盐的浓度来调节粒子的尺寸，在本发明中，以摩尔数计，原料A :柠檬酸钠优选为I :广2，原料A:氟化盐优选为I :5 15，最终得到的纳米粒子范围为flOOnm，适用于生物领域。所述的La、Y、Yb、Tm、Er、Eu的盐优选为La、Y、Yb、Tm、Er、Eu的硝酸盐、氯化盐或
三氟乙酸盐，该类盐在所选用的反应溶剂中溶解度大，同时所含的负离子也不会对反应产生较大的影响，在同一反应中，所用的盐的负离子可以不同，同时所述的盐也可以通过La、Y、Yb、Tm、Er、Eu的氧化物与相应的无机或有机酸反应制备得到。本发明中所述的钛盐选自四氯化钛、异丙醇钛、钛酸四丁酯；所述的锆盐选自氯化锆、氧氯化锆。当所述的钛盐或者锆盐选用四氯化钛、氯化锆或氧氯化锆，加入氨水调节体系的PH值在7. 0-8. O之间，更有利于形成所述的Ti02、ZrO2或Zr-Ti-O纳米粒子。在本发明中，当所述的La、Y、Yb、Tm、Er、Eu的盐为La、Y、Yb、Tm、Er、Eu的三氟乙酸盐，所述的柠檬酸钠和氟化盐用三氟乙酸盐(优选为三氟乙酸钠或三氟乙酸锂)代替时，·也能得到所述的上转换发光粒子，此时步骤(I)的反应是以热裂解的反应机理进行，反应温度的提高有利于该裂解反应的进行，当温度提高的时候粒子的尺寸变大，同时有利于六角相结构的上转换发光粒子的形成(六角相结构的上转换发光粒子同立方相结构的上转换发光粒子相比，具有更优异的上转换发光性能)，实验表明，该步骤的温度优选为28(T330°C时，最终制得的复合纳米粒子适用于生物领域。同时，由于热裂解反应温度较高，要求所使用的反应溶剂沸点较高，当该步骤的反应溶剂优选为油胺时，具有更好的反应效果，得到的粒子尺寸更符合要求。一种用于无机光动力治疗的复合纳米粒子的制备方法，步骤如下(I)制备Ti02、ZrO2或Zr-Ti-O纳米粒子在水或/和有机溶剂中，加入钛盐或/和锆盐，在(TC 180°C温度之间反应，反应完全之后，分离得到所述的TiO2、ZrO2或Zr-Ti-O纳米粒子，反应时间一般为1-18小时；(2)制备复合纳米粒子将步骤(I)得到的Ti02、ZrO2或Zr-Ti-O纳米粒子重新分散到水或/和有机溶剂中，向反应体系中加入原料A、原料B和原料C，再加入柠檬酸钠和氟化盐，于120-33(TC温度下进行反应，反应完全之后，对生成物进行清洗和纯化得到所述的复合纳米粒子，所述的原料A为La或Y的盐中的一种，原料B为Yb的盐，原料C为Tm、Er或Eu的盐中的至少一种，投料量以摩尔数计，原料A :原料B :原料C为I :0. f 0. 5 o.oro. 15，优选为I :0. I 0.3:0. 01 0. 09，原料A :柠檬酸钠为I : I 2，原料A :氟化盐为I 5 15，所述的原料A、原料B和原料C的摩尔量之和与所述的Ti02、ZrO2或Zr-Ti-O纳米粒子摩尔比为I :0. f 10，优选为1:0. 2 8，反应时间一般为1-6小时。该制备方法首先生成TiO2、ZrO2或Zr-Ti-O纳米粒子(即光敏齐U)，然后在得到的光敏剂上包覆稀土离子掺杂的LaF3、YF3、NaYF4或LiYF4纳米粒子得到复合纳米粒子。实验结果表明，两种不同方法制备得到的不同包覆形态的复合纳米粒子具有相似的粒径和发光性倉泛。同之前所述的理由相似，所述的有机溶剂选自C1I4低级醇、油酸或油胺中的至少一种；所述的氟化盐选自氟化锂、氟化钠、氟化钾或氟化铯；所述的La、Y、Yb、Tm、Er、Eu的盐选自La、Y、Yb、Tm、Er、Eu的硝酸盐、氯化盐或三氟乙酸盐；所述的钛盐选自四氯化钛、异丙醇钛或钛酸四丁酯；所述的锆盐选自氯化锆或氧氯化锆。当所述的La、Y、Yb、Tm、Er、Eu的盐为La、Y、Yb、Tm、Er、Eu的三氟乙酸盐,所述
的柠檬酸钠和氟化盐用三氟乙酸盐(优选为三氟乙酸钠或三氟乙酸锂)代替时，反应温度为28(T330°C，也能制得所述的复合纳米粒子，该复合纳米粒子中的上转换发光粒子可以为六角相结构，具有六角相结构的上转换发光粒子具有更好的上转换发光性能。此时有机溶剂优选为油胺时，效果最好。本发明还提供一种由上述方法制备的复合纳米粒子，所述的复合纳米粒子分散均匀，具有多孔结构，尺寸为f lOOnm，包括所述的TiO2纳米粒子、ZrO2纳米粒子或Zr-Ti-O纳米粒子与所述的上转换纳米粒子。测试表明，该复合纳米粒子孵育的癌细胞在近红外激光辐照后，细胞形态发生明显变化，出现了死亡或凋亡；而普通的癌细胞在相同的近红外光辐照后，细胞形态无明显变化，同时复合纳米粒子孵育的癌细胞在无光照的条件下，也未出现死亡或者凋亡，显示了该复合粒子在光动力治疗领域的巨大潜力。 同现有技术相比，本发明的有益效果体现在(I)本发明中的复合纳米粒子化学性质稳定，生物毒性低，粒子尺寸大小合适，具有光动力治疗的前景；(2)本发明中的复合纳米粒子光稳定性好，发光灵敏性高，能够在细胞中停留更长的时间，从而具有更长久的治疗效果；(3)本发明中的复合纳米粒子使用的激发光源为近红外光，近红外光具有穿透能力强，安全无损伤的特点，因此该复合纳米粒子应用于光动力治疗时具有无创、高效、安全的治疗效果。
图I为实施例I所制备的TiO2-NaYF4:Yb3+/Tm3+复合纳米粒子的TEM图； 图2为图I所示的TiO2-NaYF4: Yb3+/Tm3+复合纳米粒子的高分辨TEM图；图3为实施例I所制备的TiO2-NaYF4: Yb3+/Tm3+复合纳米粒子的EDS谱；图4为实施例I所制备的TiO2-NaYF4: Yb3+/Tm3+复合纳米粒子的XRD图谱；图5为实施例I所制备的TiO2-NaYF4:Yb3+/Tm3+复合纳米粒子的上转换荧光光谱；图6为实施例I所制备的TiO2-NaYF4: Yb3+/Tm3+复合纳米粒子孵育的MCF-7细胞在980nm激光辐照下的形态变化。
具体实施例方式下面结合实施例对上述实施方式进行详细说明。实施例I(I)首先制备上转换发光纳米粒子，将总体积为IOmL的Y(NO3)3、Yb(NO3)3和Tm(NO3)3的水溶液按照摩尔比为8. 9:1. 0:0. I的比例混合搅拌，然后向其中依次加入0. IM的柠檬酸钠的水溶液12. 5mL和0. 5M的氟化钠的水溶液30mL作为修饰剂和络合剂，并搅拌I小时。将混合溶液装入反应釜，在120°C下，进行水热反应2小时后，得到NaYF4:Yb3+/Tm3+纳米粒子，将产物进行清洗和纯化。(2)将制备的NaYF4 :Yb3+/Tm3+纳米粒子IOOmg重新分散到50mL乙醇/水的混合溶液中，超声分散，控制醇水比例为4:1，然后向其中加入0. IM的钛酸四丁酯的乙醇溶液lmL，在70°C下充分搅拌I小时；(3)反应完成后，将生成物进行清洗和纯化处理后，得到TiO2-NaYF4 :Yb3+/Tm3+复合纳米粒子材料。从图I和图2可以看出，所制得的TiO2-NaYF4:Yb3+/Tm3+复合纳米粒子分散均勻，具有多孔结构，TiO2组分包覆在NaYF4:Yb3+/Tm3+纳米粒子表面，单个TiO2-NaYF4: Yb3+/Tm3+复合纳米粒子的尺寸约为30nm。如图3所示，元素特征峰有Cu、Na、F、Ti、O、Y、Yb和Tm，其中Cu和C来自TEM的铜网和碳膜，Ti和0来自TiO2组分，Na、F、Y、Yb和Tm来自NaYF4: Yb3+/Tm3+组分，表明所制备纳米粒子为TiO2-NaYF4 :Yb3+/Tm3+复合纳米粒子。
图4是所制备的TiO2-NaYF4IYb3VTm3+复合纳米粒子的XRD图(CuK a靶，入=0. 15418nm)。从图4中可以看到锐钛矿结构TiO2的衍射峰和立方相结构NaYF4: Yb3+/Tm3+的衍射峰，表明所制备的TiO2-NaYF4: Yb3+/Tm3+复合纳米粒子具有TiO2和NaYF4: Yb3+/Tm3+的晶体结构。图5是所制备的TiO2-NaYF4:Yb3+/Tm3+复合纳米粒子在980nm红外激光激发下的荧光发射情况。从图中可以看到分别在365nm，405nm附近出现了上转换发光峰。该结果表明，在980nm激光激发下，TiO2-NaYF4: Yb3+/Tm3+复合纳米粒子具有紫外上转换发光功能。图6是本发明实施例4所制备的TiO2-NaYF4: Yb3+/Tm3+复合纳米粒子孵育的MCF-7细胞在980nm红外激光辐照前后的形态变化。其中图(a)为无纳米粒子孵育无光照的细胞，图(b)为无光照的纳米粒子孵育的细胞，图(c)为980nm红外光辐照的纳米粒子孵育的细胞。从图中可以看出，在980nm红外激光辐照下，纳米粒子孵育的细胞形态发生明显变化，出现了死亡或凋亡，同时纳米粒子本身不会导致细胞的死亡。该结果表明，在980nm激光的激发下，TiO2-NaYF4: Yb3+/Tm3+复合纳米粒子中的NaYF4:Yb3+/Tm3+组分发射出紫外光，该紫外光激发TiO2实现了对MCF-7细胞的光动力治疗功能。实施例2(I)首先制备上转换发光纳米粒子，将总体积为IOmL的Y(NO3)3、Yb(NO3)3和Tm(NO3)3的水溶液按照摩尔比为7. 8:2. 0:0. 2的比例混合搅拌，然后向其中依次加入0. IM的柠檬酸钠的水溶液IOmL和0. 5M的氟化钠的水溶液25mL作为修饰剂和络合剂，并搅拌I小时。将混合溶液装入反应釜，在180°C下，进行水热反应2小时后，得到NaYF4: Yb3+/Tm3+纳米粒子，将产物进行清洗和纯化。(2)将制备的NaYF4:Yb3+/Tm3+纳米粒子IOOmg重新分散到50mL水溶液中，超声分散，然后向其中加入0. IM的四氯化钛水溶液5mL，在冰浴状态下充分搅拌I小时；(3)向上述反应容器中滴加NH3* H2O溶液，调节其pH值在7.0-8. 0之间，并充分搅拌2h以上；(4)反应完成后，将生成物进行清洗和纯化处理后，得到TiO2-NaYF4:Yb3+/Tm3+复合纳米粒子材料。经过TEM测试表明，本实施例所得到的TiO2-NaYF4: Yb3+/Tm3+复合纳米粒子材料粒子尺寸约为70nm;经过XRD测试可以看到锐钛矿结构TiO2的衍射峰和立方相结构NaYF4: Yb3VTm3+的衍射峰；在980nm的红外光激发下,在480nm, 560nm附近出现了上转换发光峰。实施例3(I)首先制备上转换发光纳米粒子，将总体积为IOmL的Y(NO3)3、Yb(NO3)3和Tm(NO3)3的水溶液按照摩尔比为8. 9:1. 0:0. I的比例混合搅拌，然后向其中依次加入0. IM的柠檬酸钠的水溶液15mL和0. 5M的氟化钠的水溶液30mL作为修饰剂和络合剂，并搅拌I小时。将混合溶液装入反应釜，在120°C条件下，进行水热反应6小时后，得到NaYF4 = Yb3+/Tm3+纳米粒子，将产物进行清洗和纯化。(2)将制备的NaYF4:Yb3+/Tm3+纳米粒子IOOmg重新分散到15mL的油酸/油胺/乙醇的混合溶液中，油酸/油胺/乙醇的体积比为3:2:10，然后向其中加入0. IM的钛酸四丁酯的乙醇溶液10mL，充分搅拌后，在180°C的条件下进行水热反应12小时； (3)反应完成后，将生成物进行清洗和纯化处理，得到TiO2-NaYF4: Yb3+/Tm3+复合纳米粒子材料。经过TEM测试表明，本实施例所得到的TiO2-NaYF4:Yb3+/Tm3+复合纳米粒子材料尺寸约为50nm ;经过XRD测试可以看到锐钛矿结构TiO2的衍射峰和立方相结构NaYF4 = Yb3+/Tm3+的衍射峰；在980nm的红外光激发下,在365nm, 405nm附近出现了上转换发光峰。实施例4(I)首先制备上转换发光纳米粒子，将总量为Immol的(CF3COO) 3Y、(CF3COO)3Yb和(CF3COO) 3Tm以及2mmoL的(CF3COO) Na加入到IOmL油胺溶液中，并搅拌I小时。控制Y/Yb/Tm的摩尔比为7. 8:2. 0:0. 2，在330°C条件下，进行加热回流搅拌反应2小时后，将产物进行清洗和纯化后，得到NaYF4: Yb3VTm3+纳米粒子。(2)将制备的NaYF4:Yb3+/Tm3+纳米粒子IOOmg重新分散到15mL的油酸/油胺/乙醇的混合溶液中，油酸/油胺/乙醇的体积比为3:2:10，然后向其中加入0. IM的钛酸四丁酯的乙醇溶液10mL，充分搅拌后，在180°C的条件下进行水热反应12小时；(3)反应完成后，将生成物进行清洗和纯化处理，并利用聚乙二醇作为分散剂，充分搅拌12小时后，得到水溶性的TiO2-NaYF4:Yb3+/Tm3+复合纳米粒子材料；经过TEM测试表明，本实施例所得到的TiO2-NaYF4:Yb3+/Tm3+复合纳米粒子材料尺寸约为20nm ;经过XRD测试可以看到锐钛矿结构TiO2的衍射峰和六角相结构NaYF4 = Yb3+/Tm3+的衍射峰；在980nm的红外光激发下,在420nm, 480nm附近出现了上转换发光峰。实施例5(I)首先制备上转换发光纳米粒子，将总体积为IOmL的YC13、YbCl3和TmCl3的水溶液按照摩尔比为8. 9:1. 0:0. I的比例混合搅拌，然后向其中依次加入0. IM的柠檬酸钠的水溶液15mL和0. 5M的氟化锂的水溶液30mL作为修饰剂和络合剂，并搅拌I小时。将混合溶液装入反应釜，在120°C下，进行水热反应2小时后，得到LiYF4:Yb3+/Tm3+纳米粒子，将产物进行清洗和纯化。(2)将制备的LiYF4:Yb3+/Tm3+纳米粒子IOOmg重新分散到50mL乙醇/水的混合溶液中，超声分散，控制醇水比例为4:1，然后向其中加入0. IM的异丙醇钛的乙醇溶液3mL，在70°C下充分搅拌I小时；(3)反应完成后，将生成物进行清洗和纯化处理，得到TiO2-LiYF4: Yb3+/Tm3+复合纳米粒子材料。经过TEM测试表明，本实施例所得到的TiO2-LiYF4:Yb3+/Tm3+复合纳米粒子材料尺寸约为40nm ;经过XRD测试可以看到锐钛矿和板钛矿两相结构TiO2的衍射峰以及立方相结构LiYF4:Yb3+/Tm3+的衍射峰；在980nm的红外光激发下，在365nm，405nm出现了上转换发光峰。实施例6(I)首先制备TiO2纳米粒子，配制50mL的乙醇/水的混合溶液中，控制醇水比例为4:1，然后向其中加入0. IM的钛酸四丁酯的乙醇溶液3mL，在90°C的条件下充分搅拌回流 I小时后，将生成物清洗和纯化，得到TiO2纳米粒子；(2)将制备的TiO2纳米粒子50mg重新分散到50mL的水溶液中，然后将总体积为IOmL的0. IM的YC13、YbCl3和TmCl3的水溶液按照摩尔比为8.9:1.0:0. I的比例加入到上述溶液中，接着依次加入0. IM的柠檬酸钠水溶液15mL和0. 4M的氟化钠水溶液30mL，并搅拌I小时。将混合溶液装入反应釜，在120°C下，进行水热反应2小时；(3)反应完成后，将产物进行清洗和纯化处理，得到TiO2-NaYF4: Yb3+/Tm3+复合纳米粒子材料。经过TEM测试表明，本实施例所得到的TiO2-NaYF4:Yb3+/Tm3+复合纳米粒子材料具有分散均匀的多孔结构，粒子尺寸约为80nm ;经过XRD测试可以看到锐钛矿结构TiO2的衍射峰和立方相结构NaYF4: Yb3+/Tm3+的衍射峰；在980nm的红外光激发下,在420nm, 480nm附近出现了上转换发光峰。实施例7(I)首先制备ZrO2纳米粒子，向50mL的水溶液中，加入0. IM的氯化锆的乙醇溶液5mL，在冰浴条件下充分搅拌I小时，然后向其中滴加NH3 *H20溶液，调节其pH值在7. 0-8. 0之间，并充分搅拌2h以上，将生成物清洗和纯化，得到ZrO2纳米粒子；(2)将制备的ZrO2纳米粒子50mg重新分散到50mL的水溶液中，然后将IOmL的0. IM的YCl3、YbCl3、ErCl3和TmCl3的水溶液按照摩尔比为7. 8:2. 0:0. 1:0. I的比例加入到上述溶液中，接着依次加入0. IM的柠檬酸钠水溶液15mL和0. 4M的氟化锂水溶液30mL，并搅拌I小时。将混合溶液装入反应釜，在180°C下，进行水热反应2小时；(3)反应完成后，将产物进行清洗和纯化处理，得到ZrO2-LiYF4: Yb3+/Er37Tm3+复合纳米粒子材料。经过TEM测试表明，本实施例所得到的ZrO2-LiYF4: Yb3+/Er37Tm3+复合纳米粒子材料尺寸约为70nm ;经过XRD测试可以看到单斜和四方两相结构ZrO2的衍射峰和立方相结构LiYF4: Yb3+/Er3+/Tm3+的衍射峰；在980nm的红外光激发下,在480nm, 560nm附近出现了上转换发光峰。实施例8(I)首先制备ZrO2纳米粒子，配制50mL的乙醇/水的混合溶液中，控制醇水比例为1:4，然后向其中加入氧氯化锆2mmol和IOmM的NH3 *H20溶液10mL，充分搅拌I小时后，密封至反应釜中，在180°C条件下进行水热反应12小时，最后将生成物清洗和纯化处理，得到ZrO2纳米粒子；(2)将制备的ZrO2纳米粒子IOOmg重新分散到50mL的水溶液中，然后将IOmL的0. IM 的 Y(NO3) 3、Yb (NO3) 3、Eu (NO3) 3和 Tm(NO3) 3 的水溶液按照摩尔比为 8. 35:1. 5:0. 15:0. 15的比例加入到上述溶液中，接着依次加入0. IM的柠檬酸钠水溶液15mL和0. 4M的氟化钠水溶液30mL，并搅拌I小时。将混合溶液装入反应釜，在150°C下，进行水热反应2小时；
(3)反应完成后，将产物进行清洗和纯化处理，得到ZrO2-NaYF4: Yb3+/Eu37Tm3+复合纳米粒子材料。经过TEM测试表明，本实施例所得到的ZrO2-NaYF4: Yb37Eu3+/Tm3+复合纳米粒子材料尺寸约为60nm ;经过XRD测试可以看到四方相结构ZrO2的衍射峰和立方相结构NaYF4: Yb3+/Eu3+/Tm3+的衍射峰；在980nm的红外光激发下,在420nm, 560nm附近出现了上转换发光峰。实施例9 (I)首先制备TiO2纳米粒子，配制50mL的乙醇/水的混合溶液中，控制醇水比例为4:1，然后向其中加入0. IM的异丙醇钛的乙醇溶液10mL，在90°C的条件下充分搅拌回流I小时后，将生成物清洗和纯化，得到TiO2纳米粒子；(2)将制备的TiO2纳米粒子50mg重新分散到IOmL的油胺中，并搅拌I小时，然后将总量为 ImmoL 的(CF3COO)3Y' (CF3COO)3Yb' (CF3COO)3Eu 和(CF3COO)3Tm 以及 2_L 的(CF3COO) Na加入到油胺溶液中，控制Y/Yb/Eu/Tm的摩尔比为7. 8:2. 0:0. 1:0. I，并搅拌I小时。在330°C条件下，进行回流搅拌反应2小时；(3)反应完成后，将产物进行清洗和纯化处理，得到TiO2-NaYF4:Yb37Eu3+/Tm3+复合纳米粒子材料。经过TEM测试表明，本实施例所得到的TiO2-NaYF4:Yb37Eu3+/Tm3+复合纳米粒子材料尺寸约为15nm ;经过XRD测试可以看到金红石相结构TiO2的衍射峰和六角相结构NaYF4: Yb3+/Eu3+/Tm3+的衍射峰；在980nm的红外光激发下,在405nm, 560nm附近出现了上转换发光峰。实施例10(I)首先制备TiO2纳米粒子，配制15mL的油酸/油胺/乙醇的混合溶液，其中油酸/油胺/乙醇的体积比为3:2:10，然后向其中加入0. IM的钛酸四丁酯的乙醇溶液10mL，充分搅拌后，在180°C的条件下进行水热反应18小时，将生成物清洗和纯化，得到TiO2纳米粒子；(2)将制备的TiO2纳米粒子50mg重新分散到IOmL的油胺中，并搅拌I小时，然后将总量为 ImmoL 的(CF3COO) 3La、(CF3COO)3Yb 和(CF3COO)3Tm 以及 2mmoL 的(CF3COO) Na 加入到油胺溶液中，控制Y/Yb/Tm的摩尔比为7.8:2.0:0. 2，并搅拌I小时。在330°C条件下，进行加热回流搅拌反应2小时；(3)反应完成后，将产物进行清洗和纯化，得到TiO2-LaF3:Yb3+/Tm3+复合纳米粒子材料。经过TEM测试表明，本实施例所得到的TiO2-LaF3 :Yb3+/Tm3+复合纳米粒子材料尺寸约为IOOnm ;经过XRD测试可以看到锐钛矿结构TiO2的衍射峰和六角相结构LaF3 = Yb3+/Tm3+的衍射峰；在980nm的红外光激发下,在420nm, 560nm附近出现了上转换发光峰。实施例11(I)首先制备ZrO2纳米粒子，配制50mL的乙醇/水的混合溶液中，控制醇水比例为1:4，然后向其中加入氧氯化锆Immol和IOmM的NH3 *H20溶液10mL，充分搅拌I小时后，密封至反应釜中，在180°C条件下进行水热反应4小时，最后将生成物清洗和纯化处理，得到ZrO2纳米粒子；(2)将制备的ZrO2纳米粒子50mg重新分散到IOmL的油胺中，并搅拌I小时，然后将总量为 ImmoL 的(CF3COO) 3Y、(CF3COO)3Yb 和(CF3COO)3Tm 以及 2mmoL 的(CF3COO) Na 加入到油胺溶液中，控制Y/Yb/Tm的摩尔比为8. 9:1. 0:0. I，并搅拌I小时。在330°C条件下，进行加热回流搅拌反应2小时；
(3)反应完成后，将产物进行清洗和纯化，得到ZrO2-YF3:Yb3+/Tm3+复合纳米粒子材料。经过TEM测试表明，本实施例所得到的ZrO2-YF3:Yb3+/Tm3+复合纳米粒子材料尺寸约为60nm ;经过XRD测试可以看到立方相结构ZrO2的衍射峰和六角相结构YF3:Yb3+/Tm3+的衍射峰；在980nm的红外光激发下,在405nm, 560nm出现了上转换发光峰。实施例12(I)首先制备上转换发光纳米粒子，将Y203、Yb2O3和Tm2O3分别与HNO3反应得到Y (NO3) 3、Yb (NO3) 3 和 Tm (NO3) 3 的水溶液，并将总体积为 IOmL 的 0. IM 的 Y (NO3) 3、Yb (NO3) 3 和Tm(NO3)3按照摩尔比为8. 9:1. 0:0. I的比例混合搅拌，然后向其中依次加入柠檬酸钠和氟化钠作为修饰剂和络合剂，并搅拌I小时。将混合溶液装入反应釜，在150°C下，进行水热反应2小时后，得到NaYF4 :Yb3+/Tm3+纳米粒子，将产物进行清洗和纯化。(2)将制备的NaYF4 :Yb3+/Tm3+纳米粒子IOOmg重新分散到50mL乙醇/水的混合溶液中，超声分散，控制醇水比例为4:1，然后向其中加入0. IM的钛酸四丁酯的乙醇溶液lmL，在70°C下充分搅拌I小时；(3)反应完成后，将生成物进行清洗和纯化处理后，得到TiO2-NaYF4 :Yb3+/Tm3+复合纳米粒子材料。经过TEM测试表明，本实施例所得到的TiO2-NaYF4:Yb3+/Tm3+复合纳米粒子材料尺寸约为70nm ;经过XRD测试可以看到锐钛矿结构TiO2的衍射峰和立方相结构NaYF4 = Yb3+/Tm3+的衍射峰；在980nm的红外光激发下,在365nm, 480nm附近出现了上转换发光峰。实施例13(I)首先制备上转换发光纳米粒子，将Y203、Yb2O3和Tm2O3分别与HCl反应得到YCl3^YbCl3和TmCl3的水溶液，并将总体积为IOmL的0. IM的YCl3、YbCl3和TmCl3的水溶液按照摩尔比为8. 9:1. 0:0. I的比例混合搅拌，然后向其中依次加入柠檬酸钠和氟化钠作为修饰剂和络合剂，并搅拌I小时。将混合溶液装入反应釜，在150°C下，进行水热反应2小时后，得到NaYF4: Yb3VTm3+纳米粒子，将产物进行清洗和纯化。(2)将制备的NaYF4 :Yb3+/Tm3+纳米粒子IOOmg重新分散到50mL乙醇/水的混合溶液中，超声分散，控制醇水比例为2:3，然后向其中加入氧氯化锆Immol和IOmM的NH3 H2O溶液10mL，充分搅拌I小时后，密封至反应釜中，在180°C条件下进行水热反应12小时；(3)反应完成后，将生成物进行清洗和纯化处理后，得到ZrO2-NaYF4 :Yb3+/Tm3+复合纳米粒子材料。经过TEM测试表明，本实施例所得到的ZrO2-NaYF4:Yb3+/Tm3+复合纳米粒子材料尺寸约为90nm ;经过XRD测试可以看到单斜和四方双相结构ZrO2的衍射峰以及立方相结构NaYF4: Yb3VTm3+的衍射峰；在980nm的红外光激发下,在480nm附近出现了上转换发光峰。实施例14(I)首先制备TiO2纳米粒子，配制50mL的乙醇/水的混合溶液中，控制醇水比例为4:1，然后向其中加入0. IM的异丙醇钛的乙醇溶液15mL，在90°C的条件下充分搅拌回流I小时后，将生成物清洗和纯化，得到TiO2纳米粒子；(2)将制备的TiO2纳米粒子50mg重新分散到IOmL的油胺中，并搅拌I小时，然后将总量为 ImmoL 的(CF3COO)3Y' (CF3COO)3Yb' (CF3COO)3Eu 和(CF3COO)3Tm 以及 2_L 的(CF3COO) Na加入到油胺溶液中，控制Y/Yb/Eu/Tm的摩尔比为7. 8:2. 0:0. 1:0. I，并搅拌I小时。在280°C条件下，进行回流搅拌反应2小时；(3)反应完成后，将产物进行清洗和纯化处理，得到TiO2-NaYF4:Yb37Eu3+/Tm3+复合纳米粒子材料。
经过TEM测试表明，本实施例所得到的TiO2-NaYF4: Yb37Eu3+/Tm3+复合纳米粒子材料尺寸约为IOnm ;经过XRD测试可以看到锐钛矿和金红石双相结构TiO2的衍射峰以及六角相结构NaYF4: Yb3+/Eu3+/Tm3+的衍射峰；在980nm的红外光激发下,在420nm, 560nm附近出现了上转换发光峰。实施例15(I)首先制备上转换发光纳米粒子，将总体积为IOmL的YCl3JbCl3和TmCl3的水溶液按照摩尔比为8. 9:1. 0:0. I的比例混合搅拌，然后向其中依次加入0. IM的柠檬酸钠的水溶液IOmL和0. 5M的氟化钠的水溶液20mL作为修饰剂和络合剂，并搅拌I小时。将混合溶液装入反应釜，在140°C下，进行水热反应2小时后，得到NaYF4:Yb3+/Tm3+纳米粒子，将产物进行清洗和纯化。(2)将制备的NaYF4: Yb3+/Tm3+纳米粒子IOOmg重新分散到50mL乙醇/水的混合溶液中，超声分散，控制醇水比例为4:1，然后向其中加入0. IM的异丙醇钛的乙醇溶液3mL，氧氯化锆Immol和IOmM的NH3 -H2O溶液10mL，充分搅拌I小时后，密封至反应釜中，在180°C条件下进行水热反应4小时；(3)反应完成后，将生成物进行清洗和纯化处理，得到Zr-Ti-O-NaYF4:Yb3+/Tm3+复合纳米粒子材料。经过TEM测试表明，本实施例所得到的Zr-Ti-O-NaYF4: Yb3+/Tm3+复合纳米粒子材料尺寸约为90nm ;经过XRD测试可以看到四方和锐钛矿结构Zr-Ti-O的衍射峰以及立方相结构NaYF4: Yb3+/Tm3+的衍射峰；在980nm的红外光激发下,在405nm, 480nm附近出现了上转换发光峰。实施例16(I)首先制备Zr-Ti-O纳米粒子，向IOOmL的水溶液中，加入0. IM的氯化锆的乙醇溶液5mL以及0. IM的四氯化钛的乙醇溶液5mL，在冰浴条件下充分搅拌I小时，然后向其中滴加NH3 H2O溶液，调节其pH值在7. 0-8. 0之间，并充分搅拌2h以上，将生成物清洗和纯化，得到Zr-Ti-O纳米粒子；(2)将制备的Zr-Ti-O纳米粒子50mg重新分散到50mL的水溶液中，然后将总体积为 IOmL 的 0. IM 的 YCl3、YbCl3、ErCl3^P TmCl3 的水溶液按照摩尔比为 7. 8:2. 0:0. 1:0. I ^比例加入到上述溶液中，接着依次加入0. IM的柠檬酸钠的水溶液15mL和0. 5M的氟化锂的水溶液30mL，并搅拌I小时。将混合溶液装入反应釜，在180°C下，进行水热反应2小时；(3)反应完成后，将产物进行清洗和纯化处理，得到Zr-Ti-O-LiYF4:Yb37Er3+/Tm3+复合纳米粒子材料。经过TEM测试表明，本实施例所得到的Zr-Ti-O-LiYF4 :Yb37Er3+/Tm3+复合纳米粒子材料尺寸约为80nm ;经过XRD测试可以看到锐钛矿和单斜结构Zr-Ti-O的衍射峰以及立方相结构LiYF4: Yb3+/Er37Tm3+的衍射峰；在980nm的红外光激发下，在420nm，560nm附近出现了上转换发光峰。·
权利要求
1.一种用于无机光动力治疗的复合纳米粒子的制备方法，其特征在于，步骤如下 (1)制备上转换发光纳米粒子在水或/和有机溶剂中，加入原料A、原料B和原料C，再加入柠檬酸钠和氟化盐，于120-330°C温度下进行反应，反应完全之后，分离得到所述的上转换发光纳米粒子，所述的原料A为La或Y的盐中的一种，原料B为Yb的盐，原料C为Tm、Er或Eu的盐中的至少一种，加入量以摩尔数计，原料A :原料B :原料C为I 0.1 0.5 0. OfO. 15，原料A :柠檬酸钠为I f 2，原料A :氟化盐为I 5 15 ; (2)制备复合纳米粒子将步骤(I)得到的上转换发光纳米粒子重新分散于水或/和有机溶剂中，再向反应体系中加入钛盐或/和锆盐，在0°C 180°C温度之间反应，反应完全之后，对生成物进行清洗和纯化得到所述的复合纳米粒子，其中所述的上转换发光纳米粒子与所述的钛盐或/和锆盐的摩尔比为I : 0. f 10。
2.根据权利要求I所述的用于无机光动力治疗的复合纳米粒子的制备方法，其特征在于，步骤(I)所述的原料A :原料B :原料C为I : 0.广0.3 0.01、. 09。
3.根据权利要求I所述的用于无机光动力治疗的复合纳米粒子的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的上转换发光纳米粒子与所述的钛盐或/和锆盐的摩尔比为I 0. 2 8。
4.根据权利要求I所述的用于无机光动力治疗的复合纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂选自C1I4低级醇、油酸或油胺中的至少一种；所述的氟化盐选自氟化锂、氟化钠、氟化钾或氟化铯；所述的La、Y、Yb、Tm、Er、Eu的盐选自La、Y、Yb、Tm、Er、Eu的硝酸盐、氯化盐或三氟乙酸盐；所述的钛盐选自四氯化钛、异丙醇钛或钛酸四丁酯；所述的锆盐选自氯化锆或氧氯化锆。
5.根据权利要求I所述的用于无机光动力治疗的复合纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述的La、Y、Yb、Tm、Er、Eu的盐为La、Y、Yb、Tm、Er、Eu的三氟乙酸盐，所述的柠檬酸钠和氟化盐用三氟乙酸盐代替，步骤(I)中的温度为28(T330°C。
6.根据权利要求5所述的用于无机光动力治疗的复合纳米粒子的制备方法，其特征在于，步骤(I)中的有机溶剂为油胺。
7.一种用于无机光动力治疗的复合纳米粒子的制备方法，其特征在于，步骤如下 (1)制备Ti02、ZrO2或Zr-Ti-O纳米粒子在水或/和有机溶剂中，加入钛盐或/和锆盐，在(TC 180°C温度下反应，反应完全之后，分离得到所述的Ti02、Zr02或Zr-Ti-O纳米粒子; (2)制备复合纳米粒子将步骤(I)得到的Ti02、ZrO2或Zr-Ti-O纳米粒子重新分散到水或/和有机溶剂中，向反应体系中加入原料A、原料B和原料C，再加入柠檬酸钠和氟化盐，于120-330°C温度下进行反应，反应完全之后，对生成物进行清洗和纯化得到所述的复合纳米粒子，所述的原料A为La或Y的盐中的一种，原料B为Yb的盐，原料C为Tm、Er或Eu的盐中的至少一种，加入量以摩尔数计，原料A :原料B :原料C为I 0.1 0.5 0. OfO. 15，原料A :柠檬酸钠为I f 2，原料A :氟化盐为I 5 15，所述的原料A、原料B和原料C的摩尔量之和与所述的Ti02、Zr02或Zr-Ti-O纳米粒子摩尔量的比为I 0. I 10。
8.根据权利要求7所述的用于无机光动力治疗的复合纳米粒子的制备方法，其特征在于，投料量以摩尔数计，原料A:原料B:原料C为I : 0.广0.3 0.01、. 09，所述的原料A、原料B和原料C的摩尔量之和与所述的Ti02、Zr02或Zr-Ti-O纳米粒子摩尔量的比为I 0. 2 8。
9.根据权利要求7所述的用于无机光动力治疗的复合纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述的La、Y、Yb、Tm、Er、Eu的盐为La、Y、Yb、Tm、Er、Eu的三氟乙酸盐，所述的柠檬酸钠和氟化盐用三氟乙酸盐代替，步骤(2)中的温度为28(T330°C。
10.一种复合纳米粒子，其特征在于，所述的复合纳米粒子由权利要求I、任一所述的方法制备得到。
全文摘要
本发明公开了一种用于无机光动力治疗的复合纳米粒子及其制备方法，将在红外光激发下具有上转换发光性质的纳米粒子与在紫外光照射下具有对细胞杀灭性质的生物相容性好的TiO2、ZrO2或Zr-Ti-O纳米粒子进行复合，制备复合纳米粒子。该复合纳米粒子可以作为一种近红外光激发的新型无机光动力治疗试剂，具有体内组织穿透能力强、安全无损伤的特点；而且由于其纳米级尺寸，在体内停留时间较长，比传统的有机光敏剂性能更稳定，将在恶性肿瘤的光动力治疗中具有重要应用潜力。
文档编号A61K33/24GK102743752SQ20121017205
公开日2012年10月24日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者吴爱国, 曾乐勇 申请人:中国科学院宁波材料技术与工程研究所