壳聚糖负载铜络合物的纳米复合光热试剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种具有光热转换性能的壳聚糖负载铜络合物的纳米复合光热试剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]为了实现对肿瘤患者的无损害治疗，研宄者利用某些纳米粒子吸收近红外光产热的性质发展了光热疗法。为了降低对正常组织器官的损害，光热治疗通常使用650?980nm的近红外光激光作为光源，再利用肿瘤细胞对热耐受性差的特点，达到光热治疗肿瘤的目的。光热治疗相对传统的放射疗法和化学疗法已经展现出明显的优势，然而单独的光热治疗还面临着肿瘤治疗后的复发问题。因而，光热治疗还需要结合化学疗法，利用两种疗法的协同作用，获得更好的治疗效果。然而目前普遍用于化疗的是比较昂贵的抗肿瘤药物如阿霉素等，并且由热驱动或者激光响应驱动释放抗肿瘤药物需要对光热试剂进行精确的结构设计以及修饰，负载药物的工艺和成本都是非常的高。这些都制约着光热治疗以及与化疗结合的光热治疗的发展。
[0003]实现纳米粒子大规模生产一直是研宄人员的目标。改变以往的思维定式，我们通过直接把各种反应原料进行混合溶解，然后调节混合溶液的pH，就可在室温下几分钟内大量制备具有光热转换性能的负载铜络合物的壳聚糖纳米粒子。因此，这种方法是一种适用于工业化生产的有效方法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是采用胶体化学方法在水溶液中大批量制备一种具有光热转换性能的壳聚糖负载铜络合物的纳米复合光热试剂。
[0005]本发明所述方法能够制备得到廉价实用且安全的纳米粒子复合物，由于铜络合物在配体场作用下具有光热转换性能，因此通过将铜络合物负载于高分子聚合物中，使得本发明产物可以用于光热治疗中。在治疗前期作为光热试机使用，在治疗后期作为化疗试剂，巩固肿瘤治疗效果。
[0006]为了降低铜离子的毒性，提高稳定性和生物相容性，我们使用壳聚糖对铜络合物进行负载，以此获得了负载铜络合物的壳聚糖纳米粒子复合物。
[0007]本发明所述的一种具有光热转换性能的壳聚糖负载铜络合物的纳米复合光热试剂的制备方法，其步骤如下:
[0008](I)首先将壳聚糖、铜盐和多羧酸根化合物在水中超声溶解，随后在搅拌条件下向溶液中滴加氢氧化钠溶液，将混合溶液pH值调节为3.2?3.6，溶液颜色由无色变成淡蓝色；
[0009](2)将上述溶液离心，分离出负载了铜络合物的壳聚糖纳米粒子复合物，即本发明所述的具有光热转换性能的壳聚糖负载铜络合物的纳米复合光热试剂。
[0010]上述反应体系中，壳聚糖、铜盐和多羧酸根化合物的用量摩尔比为1:1400?5800:4500?7500(壳聚糖是中分子量高分子聚合物，其分子量约为10万g/mol)。
[0011]我们所合成的负载铜络合物的壳聚糖纳米粒子复合物对近红外区的光有良好的吸收性能，对808nm激光辐射转化效率可达到60.3%。
[0012]本发明使用的铜源为商业上可以直接买到的铜盐，如氯化铜、硫酸铜、硝酸铜等；多羧酸根化合物也是商业中常见的多羧酸根分子，如柠檬酸、草酸、乙二胺四乙酸等。此外，壳聚糖、氢氧化钠等也是商业上可以直接购买，不需要进一步处理。在制备时，先将铜源、壳聚糖、羧酸三者按照一定比例直接混合，室温下搅拌超声溶解，在搅拌条件下滴加氢氧化钠溶液，调节溶液PH至3.2?3.6即可获得负载了铜络合物的壳聚糖纳米粒子复合物。因此实验操作简便，安全，并且具有良好的实验重复性。本发明所述方法可适用于制备不同尺寸的负载了铜络合物的壳聚糖纳米粒子复合物，只需要控制溶液的PH值即可。
[0013]本发明中，纳米复合物的光热性能完全来自于铜的络合物，铜络合物在不同的配体场下根据配体场对称性匹配的原则，发生d轨道能级简并分裂，电子在简并后d轨道跃迀产生吸光产热行为。当配体场有羧酸根提供时，其分裂能与近红外光能量相匹配，络合物在经过生物相容性较好的壳聚糖负载包裹，降低了细胞毒性，提高了胶体和及激光照射稳定性，因而可以在近红外激光下进行光热治疗。
[0014]上述水溶性的含铜络合物的壳聚糖纳米粒子复合物，不同尺寸的均可用于光热治疗，在短时间内敞开体系中，经过几分钟的808nm激光照射可以将局部温度快速提升到超过43°C，能够为光热治疗肿瘤提供充足热能，满足消融肿瘤而不破坏健康组织器官的要求。除此之外，由于壳聚糖的生物降解性能，能够缓慢释放铜离子的毒性，可作为化疗试剂。
【附图说明】
[0015]图1:在5mL水中溶解40mmol的氯化铜，再加入13.3mmol的柠檬酸钠，经过30s搅拌，得到单羧基的铜络合物溶液(即Cu2+/C00_= 1:1) (a)紫外吸收光谱，(b)2mL的复合物在808nm、3.5W/cm2激光照射时温度随时间的散点图。室温为20°C。
[0016]图2:在5mL水中溶解40mmol的氯化铜，再加入26.7mmol的梓檬酸钠，经过30s搅拌，得到双羧基的铜络合物溶液(即Cu2+/C00_= 1:2) (a)紫外吸收光谱，(b)2mL的复合物在808nm、3.5W/cm2激光照射时温度随时间的散点图。室温为20°C。
[0017]图3:在5mL水中溶解40mmol的氯化铜，再加入40mmol的柠檬酸钠，经过30s搅拌，得到三羧基的铜络合物溶液(即Cu27C00_= 1:3) (a)紫外吸收光谱，(b) 2mL的复合物在808nm、3.5W/cm2激光照射时温度随时间的散点图。室温为20°C。
[0018]图4:在5mL水中溶解40mmol的氯化铜，再加入53.3mmol的梓檬酸钠，经过30s搅拌，得到四羧基的铜络合物溶液(即Cu2+/C00_= 1:4) (a)紫外吸收光谱，(b)2mL的复合物在808nm、3.5W/cm2激光照射时温度随时间的散点图。室温为20°C。
[0019]图5:将壳聚糖、氯化铜和柠檬酸混合物pH值调到3.48时所得到的纳米粒子:(a)紫外吸收光谱，(b)透射电镜照片，(c)2mL的纳米粒子在808nm、3.5W/cm2激光照射时温度随时间的散点图。其中壳聚糖、氯化铜和柠檬酸的投料摩尔比为1:2840:5800。室温为20°C。数据表明铜络合物可以负载在壳聚糖中形成平均粒径为8.4nm的纳米粒子，并且保持良好的光热性能。
[0020]图6:将壳聚糖、氯化铜和柠檬酸混合物pH值调到3.58时所得到的纳米粒子:(a)紫外吸收光谱，(b)透射电镜照片，(c)2mL的纳米粒子在808nm、3.5W/cm2激光照射时温度随时间的散点图。其中壳聚糖、氯化铜和柠檬酸的投料摩尔比为1:2840:5800。室温为20°C。数据表明铜络合物可以负载在壳聚糖中形成平均粒径为44nm的纳米粒子，并且保持良好的光热性能。
[0021]图7:将壳聚糖、氯化铜和柠檬酸混合物pH值调到3.58时所得到的纳米粒子:(a)紫外吸收光谱，(b)2mL的纳米粒子在808nm、3.5W/cm2激光照射时温度随时间的散点图。其中壳聚糖、氯化铜和柠檬酸的投料摩尔比为1:1420:5800。室温为20°C。数据表明较低铜含量的含铜络合物的壳聚糖纳米粒子仍然具备良好的光热转化性能。
[0022]图8:将壳聚糖、氯化铜和柠檬酸混合物pH值调到3.58时所得到的纳米粒子:(a)紫外吸收光谱，(b)2mL的纳米粒子在808nm、3.5W/cm2激光照射时温度随时间的散点图。其中壳聚糖、氯化铜和柠檬酸的投料摩尔比为1:4260:5800。室温为20°C。数据表明铜盐投入量的增加降低了含铜络合物的壳聚糖纳米粒子的光热转化性能，但纳米粒子仍然具备良好的光热转化性能。
[0023]图9:将壳聚糖、氯化铜和柠檬酸混合物pH值调到3.58时所得到的纳米粒子:(a)紫外吸收光谱，(b)2mL的纳米粒子在808nm、3.5W/cm2激光照射时温度随时间的散点图。其中壳聚糖、氯化铜和柠檬酸的投料摩尔比为1:5680:58