掺杂铜的金纳米棒在制备抗肿瘤药物中的应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种纳米材料的新用途，特别涉及掺杂铜的金纳米棒在制备抗肿瘤药物中的应。
【背景技术】
[0002]在世界范围内，癌症已成为人类的“第一杀手”。世界卫生组织(WHO)统计数据(2012)显示，癌症造成820万人死亡。在未来20年中，估计每年癌症病例将由2012年的1400万上升到2200万。我国每年新发现的癌症病人超过100万，给患者及社会带来了巨大的负担。
[0003]目前，现代医学对癌症的治疗主要是手术治疗配合放、化疗，部分同时采用靶向或基因药物，配以响应中医治疗提高疗效；对于局部或早期癌症，相当部分采用激光或超声聚焦或交变磁共振热疗法治疗局部恶性肿瘤，或局部手术。局部手术虽能去除大部分原发病灶，但不能从根本上杜绝癌细胞的再生与繁殖；放、化疗虽能杀灭癌细胞，但同时也使大量包括正常免疫组织细胞受到损害，诱发不良胃肠反应、骨髓抑制和肝肾、心脏功能损害，使病人的身体更加虚弱，抵抗疾病与抗感染能力大幅度降低，多数患癌病人难以实现成功治疗或延长生存期。
[0004]已有研究表明，直径5或20nm的小尺寸纳米金球天然具有很好的抗癌活性(Rochelle R.Arvizo et al, Inhibit1n of tumor growth and metastasis by aself-therapeutic nanoparticle, PNAS, 2013, 110(17): 176700 - 6705), 3 天可实现缩小70?80%。然而癌细胞对金纳米球的摄取率低，导致其杀伤效果不尽如人意。
[0005]金纳米棒(Gold Nanorod, GNR)本身无毒,具有近红外激光响应的特性,可用于激光热治疗癌症，其不足之处是金纳米棒容易因热实现棒球转换，导致其随近红外激光响应特性变弱甚至消失。而金纳米棒转变为金纳米球的尺寸过大，亦不具有抗肿瘤活性。
[0006]掺杂铜的金纳米棒是在金纳米棒的制备过程中，通过添加一价或二价铜离子制备得到的一种新型的金纳米棒，未有研究表明其具有抗肿瘤活性。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供掺杂铜的金纳米棒在制备抗肿瘤药物中的应用。
[0008]本发明的另一个目的在于提供一种超声辅助治疗肿瘤的抗肿瘤制剂。
[0009]本发明的再一个目的在于提供一种金纳米球的制备工艺。
[0010]发明人研究发现，掺杂铜的金纳米棒在较高功率的超声作用下，会转化为2?5nm小尺寸金量子点，进而选择性杀伤肿瘤细胞而对正常细胞基本无毒害作用，提高患者免疫能力。实验数据表明，掺杂铜的金纳米棒在超声处理之后，加入含肝癌细胞体系培养48小时，其作用于肝癌细胞导致肝癌细胞死亡超过70%。掺杂铜的金纳米棒的PEG(PolyethyleneGlycol，聚乙二醇)分散液可直接与癌细胞一起培养，在高强度聚焦超声(大于lOOOW/cm2)辐照下，即转化为2?5nm小尺寸、抗癌活性强的金量子点，聚焦超声致热与金量子点作用于癌细胞的双重作用下，加速癌细胞死亡。因此这种掺铜金纳米棒可作为在线抗癌制剂用于治疗各种癌症，缩短HIFU (High Intensity Focused Ultrasound高强度聚焦超声)福照时间。
【附图说明】
[0011]图1是掺铜GNR的UV-ViS吸收光谱图(a)、TEM图(b)；
图2是PEG分散的掺铜GNR经300W普通超声仪作用20min后所得分散液的TEM图； 图3是PEG分散的掺铜GNR经不同高强度聚焦超声装置处理后的TEM图；
图4是不同长径比(Aspect Rat1, AR) PEG 一 GNR分散液的UV-Vis消光谱图；
图5是不同长径比PEG - GNR分散液温育对肝癌细胞HepG2细胞活性的影响图；
图6是PEG —掺铜GNR分散液经不同功率超声处理后温育对肝癌细胞HepG2细胞活性的影响图；
图7是不同处理对正常细胞L02及肝癌细胞HepG2活性的影响图。
【具体实施方式】
[0012]方便以见，本发明中，掺铜的金纳米棒简记为掺铜GNR。
[0013]掺杂铜的金纳米棒在制备抗肿瘤药物的应用。
[0014]掺杂铜的金纳米棒中，铜的质量掺杂量为0.5%?0.01%，进一步的，铜的质量掺杂量为 0.2% ?0.05%。
[0015]为了便于靶向肿瘤，掺杂铜的金纳米棒上偶联有肿瘤靶向剂。肿瘤靶向剂优选为肿瘤靶向多肽。
[0016]为了利于细胞摄取GNR，掺杂铜的金纳米棒的长径比AR为1.5以上。考虑到制备工艺的难易程度，AR值优选为3?8。
[0017]小直径的掺铜GNR更易于在超声作用下转化为金纳米球，实验结果表明，直径在20nm或以下的掺铜GNR在超声的作用下均可以以较高的比率转化为金纳米球，但是小直径的GNR具有更高的转化率，综合考虑，金纳米棒的直径优选为5?8nm。
[0018]一种抗肿瘤制剂，含有掺杂铜的金纳米棒。
[0019]掺杂铜的金纳米棒中，铜的质量掺杂量为0.5%?0.01%，进一步的，铜的质量掺杂量为 0.2% ?0.05%。
[0020]一种金量子点的制备工艺，包括:将掺杂铜的金纳米棒分散在分散剂中，之后进行超声处理，得到金量子点。
[0021]掺杂铜的金纳米棒中，铜的质量掺杂量为0.5%?0.01%，进一步的，铜的质量掺杂量为 0.2% ?0.05%。
[0022]掺铜GNR的制备
惨铜 GNR 可以米用晶种法，如文献 Xingchen Ye et al, Improved Size-TunableSynthesis of Monodisperse Gold Nanorods through the Use of Aromatic Additives,ACS nano 2012,6(3): 2804-2817所公开的方法制备得到；也可以采用非晶种法，如发明人在CN 103203459A所公开的方法制备得到。
[0023]方便起见，本发明制备掺铜GNR的示例与方法如下: 取5mL 0.1M CTAB于25mL烧杯中，往烧杯中加入500 μ L氯金酸溶液，搅拌中再加入32.5yL硝酸银溶液、50yL抗坏血酸溶液，搅拌，再加入3 μ L硼氢化钠溶液，转入30°C水浴锅中水浴llmin，搅拌中加入5mL去离子水、32.5μ L硝酸银溶液，再加入5μ L 0.1MCuCl分散液，转入22°C冷却循环槽生长24h。离心分离、清洗后分散到PEG溶液中即得PEG分散的掺铜GNR溶液。
[0024]该方法制备得到的掺铜GNR的UV-Vis吸收光谱如图1 (a)所示，其TEM图如图1(b)所示。荧光分析法测得其中铜含量为0.1 %。通过改变CuCl分散液或其他含铜前驱物的用量或浓度可实现调控GNR中的掺铜量。
[0025]掺铜GNR的超声处理特性:
取500 μ L光学密度(OD)为4的掺铜GNR (LSPR = 803nm,铜含量0.1%，下同)PEG分散液，放入普通300W、50Hz超声仪中，超声20min。
[0026]经超声处理前后的掺铜GNR的TEM图分别如图1 (b)、图2所示，图2 (a)中，左上角的插图为放大的超声处理后的TEM图片，其余部分为处理后的TEM图。从图2 Ca)中还可以看出，掺铜GNR经较高功率的超声处理之后，转化为2?5nm金量子点了。而相同条件下对未掺杂GNR进行超声处理，金纳米棒的形貌没有发生可见变化。
[0027]进一步的实验结果表明，铜的质量掺杂量为0.5%?0.01%时，掺铜GNR均可以在超声的作用下转化为金量子点。当铜的质量掺杂量为0.2%?0.05%时，更佳为0.1%时，掺铜GNR可以更好地经超声处理转化为金量子点。图2 (b)给出了掺铜质量为0.01%的分散液经普通300W、50Hz超声仪超声20min的TEM图。
[0028]掺铜GNR的HIFU处理
取500 μ L光学密度(OD)为4的PEG修饰的掺铜0.1%的GNR (LSPR = 800nm)分散液，放入5mL PP管中，置入重庆海扶公司生产的JC型聚焦超声肿瘤治疗系统，选择频率1.4MHz，焦域平均值:1.2mm;焦距135mm;功率220 W，作用