一种Ni0.85Se纳米材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于纳米材料制备和生物医学领域，具体涉及一种Ni_0.85Se纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术：

近年来，纳米材料在生物医学方面的应用得到了科学家的重视，尤其在疾病诊断、疾病预防、药物治疗等方面都取得很大的进步。纳米材料在生物医学方面的发展使得单个体系中同时实现多种功能变得有可能，可以同时实现诊断和治疗的多功能纳米材料是目前研究的热点之一。诊疗一体化的实现，可以显著提高肿瘤的治疗效果。

近红外光具有组织穿透性强、对组织几乎无损伤等优点，在生物医学领域是一种理想的光源。近红外光要想在生物体内发挥诊疗作用，需要对近红外光具有良好吸收的纳米材料将其转换成热能，从而可用于肿瘤部位的光响应治疗和实时成像。因此，亟待发展基于近红外光响应的纳米材料，并使其拥有同时实现光响应治疗(如光动力治疗、光热治疗)和光响应成像(如光学成像、光声成像)的能力。

Ni_0.85Se是一种很重要的半导体材料，有着优异的电磁学及物理化学性能，已经在太阳能电池、催化、超级电容器、传感器、电导材料等领域有着广泛的应用前景。目前，Ni_0.85Se的合成方法主要有水热/溶剂热合成法、固相合成法、超声合成法、机械合金法、化学气相沉积法等。复杂的合成方法、繁琐的表面修饰、较差的生物相容性等，限制了Ni_0.85Se纳米材料在生物医学方面的应用。到目前为止，还没有Ni_0.85Se纳米材料在肿瘤光热治疗、化疗及光声成像方面的报道。因此，发展一种绿色简单的方法一步合成分散性良好的Ni_0.85Se纳米材料，并且研究其在生物医学方面的应用具有重要的研究价值。

技术实现要素：

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种Ni_0.85Se纳米材料及其制备方法和应用，旨在通过一步法合成具有很好的生物相容性和较好分散性的Ni_0.85Se纳米材料，并将其用于肿瘤的光热治疗和化疗及光声成像。

本发明解决技术问题，采用如下技术方案：

本发明首先公开了一种Ni_0.85Se纳米材料，其粒径为2～50nm，表面有亲水性配体修饰。所述的亲水性配体为白蛋白、聚丙烯酸和透明质酸中的至少一种。

上述Ni_0.85Se纳米材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)在惰性气体保护下，将硒粉和硼氢化钠溶解在水中，混合均匀，然后还原至溶液无色，获得硒氢化钠溶液；

(2)将亲水性配体和镍盐的混合水溶液滴加到所述硒氢化钠溶液中，然后室温下搅拌5min～2h，离心，获得Ni_0.85Se纳米材料；

(3)将所述Ni_0.85Se纳米材料放在超纯水中透析24h，每隔3～4h换一次水，即获得Ni_0.85Se纳米材料的水溶液。

其中，所述镍盐为氯化镍、乙酸镍、硝酸镍、溴化镍和碘化镍中的至少一种。

其中，硒粉和硼氢化钠的物质的量之比为1：3，镍盐和硒粉的物质的量之比为1：1。

本发明还进一步公开了上述Ni_0.85Se纳米材料的应用，即用于作为药物载体，通过吸附作用负载抗癌药物；和/或用于作为光热治疗剂；和/或用于作为光声成像的造影剂。

其中，所述抗癌药物为顺铂、阿霉素、喜树碱、柔红霉素、长春碱、他莫昔芬和博来霉素中的至少一种。

本发明的有益效果体现在：

1、本发明在常温水相的条件下通过一步法合成了分散性良好的Ni_0.85Se纳米材料，合成方法简单绿色，便于工业化；

2、本发明所制备的Ni_0.85Se纳米材料具有良好的生物相容性，在近红外区域有着较强的吸收，有着较高的光热转换效率，且具有良好的光热稳定性，可用于肿瘤的光热治疗、光声成像；

3、本发明所制备的Ni_0.85Se纳米材料可以作为药物载体，通过吸附的方式对抗癌药物进行负载，所得Ni_0.85Se纳米药物复合物具有pH响应的药物释放，可用于肿瘤的化疗。

附图说明

图1为实施例1和实施例2中有无亲水性配体修饰的Ni_0.85Se纳米材料在水中分散性的对比；

图2为实施例2所得Ni_0.85Se纳米材料的X-射线衍射图；

图3为实施例2所得Ni_0.85Se纳米材料的的透射电镜图；

图4为不同浓度Ni_0.85Se纳米材料的水溶液的紫外-可见吸收光谱图；

图5为不同浓度Ni_0.85Se纳米材料的水溶液在808nm激光下照射10min的升温曲线图；

图6为Ni_0.85Se纳米材料的水溶液在808nm激光下反复照射5次的光热稳定效果图；

图7为小鼠体内注入Ni_0.85Se纳米材料前后的光声成像对比图；

图8为游离阿霉素、Ni_0.85Se纳米药物复合物在pH为7.4和5.0的磷酸盐缓冲液下的药物释放曲线；

图9为MTT法表征照射前后游离阿霉素、Ni_0.85Se纳米材料及Ni_0.85Se纳米药物复合物对Hela细胞活性图(a为激光照射0min，b为激光照射5min)。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，下述实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1、表面无亲水性配体修饰的Ni_0.85Se纳米材料的制备

(1)在惰性气体保护下，将0.1mmol硒粉和0.3mmol硼氢化钠溶解在80mL水中，混合均匀，还原至溶液无色，得到硒氢化钠溶液；

(2)将0.1mmol氯化镍溶解20mL超纯水的混合溶液中，逐滴加入步骤(1)所得硒氢化钠溶液，室温下搅拌5min，离心，获得Ni_0.85Se纳米材料

(3)将Ni_0.85Se纳米材料放在超纯水中透析24h，每隔3～4h换一次水，即获得黑色的Ni_0.85Se纳米材料的水溶液。

实施例2、表面有聚丙烯酸修饰的Ni_0.85Se纳米材料的制备

(1)在惰性气体保护下，将0.1mmol硒粉和0.3mmol硼氢化钠溶解在80mL水中，混合均匀，还原至溶液无色，得到硒氢化钠溶液；

(2)将0.1mmol氯化镍溶解在100μL聚丙烯酸溶液和20mL超纯水的混合溶液中，逐滴加入步骤(1)所得硒氢化钠溶液，室温下搅拌5min，离心，获得Ni_0.85Se纳米材料

(3)将Ni_0.85Se纳米材料放在超纯水中透析24h，每隔3～4h换一次水，即获得黑色的Ni_0.85Se纳米材料的水溶液。

如图1所示，对比实施例1(图中右侧样品瓶)和实施例2(图中左侧样品瓶)所获得的Ni_0.85Se纳米材料的水溶液可知，表面没有亲水性配体修饰的Ni_0.85Se纳米材料在水中的分散性很差，呈沉淀状态，而有聚丙烯酸修饰的Ni_0.85Se纳米材料在水中有很好的分散性。

图2为实施例2所得Ni_0.85Se纳米材料的X-射线衍射图，与标准卡18-0888对应，证明产物为Ni_0.85Se。

图3为实施例2所得Ni_0.85Se纳米材料的透射电镜图，可以看出产物大小均一，平均粒径在10nm左右。

图4为不同浓度Ni_0.85Se纳米材料的水溶液的紫外-可见吸收光谱图。可以看出，在较低的浓度下，Ni_0.85Se纳米材料便有着较高的近红外吸收，表明其可用于近红外光诱导的光热治疗、光声成像。

实施例3、光热升温测试

取3mL实施例2中不同浓度(0～500μM)的Ni_0.85Se纳米材料的水溶液置于粒度池中，将数显温度计的探头浸入溶液中，用808nm激光器以2W的功率照射10min，每10秒中记录一次溶液的温度，测试不同浓度Ni_0.85Se纳米材料的光热升温曲线，结果见图5。可以看出，在808nm激光照射下，Ni_0.85Se纳米材料在较低的浓度下即可达到较高的温度，表明Ni_0.85Se纳米材料可以应用于肿瘤的光热治疗。

图6为Ni_0.85Se纳米材料水溶液在808nm激光下反复照射5次的光热稳定效果图。具体取3mL浓度340μM的Ni_0.85Se纳米材料的水溶液置于粒度池中，然后用808nm激光器以2W的功率照射10min，接着关掉808nm激光器，让其自然冷却至起始温度，在此过程中用温度计记录温度的变化，如此循环5次。可以看出，Ni_0.85Se纳米材料有着良好的光热稳定性。

实施例4、Ni_0.85Se纳米材料的活体光声成像

取100μL Ni_0.85Se纳米材料的水溶液(浓度为5M)通过静脉注射到接种有人子宫颈肿瘤的雌性BALB/C裸鼠(体重为20g)体内，并且在注射0h、4h后对其进行光声成像扫描，以此来观察注射前后小鼠肿瘤部位成像的变化和光声强度值的大小。

图7为小鼠体内注入Ni_0.85Se纳米材料前后的光声成像对比图，可以看出没有注射Ni_0.85Se纳米材料时，小鼠肿瘤部位只可以看到很微弱的光声信号；而注射Ni_0.85Se纳米材料4h后，在小鼠的肿瘤部位都可以看到很强的光声信号，表明Ni_0.85Se纳米材料可以作为肿瘤的光声成像的造影剂。

实施例5、Ni_0.85Se纳米药物复合物的制备

将3mg的Ni_0.85Se纳米材料和0.3mg阿霉素分散在3mL磷酸盐缓冲液(pH＝7.4)中，然后放在磁力搅拌器上，避光搅拌24h。再以9000rpm/min的转速离心10min，用超纯水洗涤数次，分离未吸附的阿霉素溶液，即得到Ni_0.85Se纳米药物复合物，将其重新分散在3mL磷酸盐缓冲液(pH＝7.4)中，避光4℃下保存待用。

取1mL上述制备的Ni_0.85Se纳米药物复合物置于透析袋中，然后分别放在装有30mL pH值为7.4和5.0的磷酸盐缓冲液的离心管中，再置于37℃的摇床中。每隔一段时间，从中取出3mL上清液，并向其中加入等量的磷酸盐溶液。通过测量上清液中阿霉素的荧光值来计算不同阿霉素的释放情况。为了便于比较，测试与1mL Ni_0.85Se纳米药物复合物中所含阿霉素等量的纯阿霉素溶液在pH值7.4下的药物释放情况。

图8为游离阿霉素、Ni_0.85Se纳米药物复合物在pH为7.4和5.0的磷酸盐缓冲液下的药物释放曲线，从图中可知，Ni_0.85Se纳米药物复合物，可以实现pH响应的药物释放，pH值越低，药物释放的越多。表明Ni_0.85Se可以作为药物载体用于肿瘤的化疗。

图9为MTT法表征照射前后游离阿霉素、Ni_0.85Se纳米材料及Ni_0.85Se纳米药物复合物对Hela细胞活性图(a为激光照射0min，b为激光照射5min)。

具体测试方式为：将游离阿霉素的水溶液、Ni_0.85Se纳米材料水溶液及Ni_0.85Se纳米药物复合物分别加入培养基中，分别记为培养基a、b、c。其中培养基a中阿霉素的浓度和培养基c中Ni_0.85Se纳米药物复合物中阿霉素的浓度相同，培养基b中Ni_0.85Se纳米材料的浓度和培养基c中Ni_0.85Se纳米药物复合物Ni_0.85Se纳米材料的浓度一致。然后分别用808nm激光照射0min和5min。

图9a中激光照射0min时，游离阿霉素和Ni_0.85Se纳米药物复合物水溶液对Hela细胞的影响相近，而Ni_0.85Se纳米材料水溶液对Hela细胞影响最小。从图9b可知，用808nm激光以2W功率照射5min后，在同等浓度下，Ni_0.85Se纳米药物复合物比Ni_0.85Se纳米材料、游离阿霉素的细胞杀伤更大，产生了1+1>2的效果，表明Ni_0.85Se纳米药物复合物对光热-化疗联合治疗肿瘤有着良好的疗效。

以上所述仅为本发明的示例性实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。