一种应用于光动力治疗的纳米复合材料及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种近红外光激发的、可用光动力治疗的上转换发光纳米复合材料。本发明也涉及该纳米复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]光动力学治疗(Photodynamic therapy, PDT)是以光源、光敏剂和组织中分子态氧的相互作用为基础的一种新兴的治疗癌症的方法。近年来光动力治疗因其:对肿瘤细胞具有相对高的选择性和组织特异性；安全有效、毒副作用小；机体对光敏剂分子不存在耐药性，可进行重复性治疗等优异性能而倍受人们的青睐。光敏剂能够吸收特定波长的光的能量并传递给周围的氧分子，产生化学性质活泼的单线态氧(1O2)或自由基等反应活性氧(ROS)，反应活性氧可以与生物大分子发生作用，并由此破坏细胞和细胞器的结构与功能，从而杀伤癌细胞达到治疗肿瘤的目的。
[0003]目前绝大多数的光敏剂水溶性较差，导致光敏化效率降低；只能吸收紫外-可见光，而紫外-可见光对组织的渗透深度很浅还有可能损伤皮肤，因此限制了它们在光动力治疗中的应用。中国知网CNKI中公开的复旦大学博士论《纳米T12的掺杂和修饰及其用于光动力治疗的机理研究》一文中，介绍了不同掺杂T12的纳米颗粒作为光敏剂应用于光动力治疗，但是在治疗时只能用紫外-可见光激发光敏分子，这样对组织的渗透深度有限，限制了它们在光动力治疗中的应用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种可被近红外光激发的应用于光动力治疗的纳米复合材料。本发明的目的还在于提供一种应用于光动力治疗的纳米复合材料的制备方法。
[0005]本发明的应用于光动力治疗的纳米复合材料的化学表达式为:
[0006]g-C3N4/NaGdF4:30 % Yb/0.3 % Tm。
[0007]本发明的应用于光动力治疗的纳米复合材料的制备方法包括:
[0008](I)采用高温热解法制备纳米粒子:将油酸盐、氟化钠、油酸和十八烯的混合物加热到105?110°C，待不再有气泡，通氮气反应0.5?lh，然后升温至300?305°C通氮气搅拌反应I?1.5h，随后自然冷却降至室温，经乙醇洗涤后分散在环己烷液体中。
[0009](2)采用液相剥离法制备纳米片:三聚氰胺以2?3°C /min的升温速率升温至550°C保持4h，得到bulk g_C3N4，然后将bulk g_C3N4粉末、硝酸的混合物加热到120°C，反应保持24h，随后冷却降至室温，经蒸馏水洗涤进行超声处理，最后用水相微孔膜过滤器过滤，得到g_C3N4纳米片水溶液。
[0010](3)通过静电力作用制备g_C3N4/NaGdF4:30 % Yb/0.3% Tm纳米复合物:g_C3N4纳米片在室温下搅拌0.5h，然后逐滴加入PE1-stabilized NaGdF4:30% Yb/0.3% Tm纳米粒子反应保持2h，最后通过离心得到g-C3N4/NaGdF4:30% Yb/0.3% Tm纳米复合物。
[0011]为了得到可被近红外光激发的、可应用于光动力治疗的上转换发光纳米复合材料。本发明提出:①采用液相剥离法，三聚氰胺作为前驱体制备一种新型的无机非金属g-C3N4纳米片光敏剂；②通过静电力的作用，将上转换纳米粒子与无机非金属g_C3N4光敏剂结合制备一种近红外光激发的能够应用于光动力治疗的纳米复合材料。
[0012]本发明的技术特征是:①采用高温热解法合成尺寸分布均一、分散性能良好的稀土上转换发光纳米颗粒；②采用液相剥离法合成高稳定性、高光致发光量子产率、低毒性的二维层状光催化剂；③通过静电力作用将上转换纳米粒子与g_C3N4纳米片结合，制备一种水溶性良好的、可被近红外光激发的上转换发光纳米复合材料，并实现了在光动力治疗领域的应用。
[0013]本发明采用静电力作用将上转换纳米粒与无机非金属g_C3N4光敏剂结合制备一种能够应用于光动力治疗的纳米复合材料。此复合材料具有以下特点，一是本发明的纳米复合材料结构简单，可以被近红外光激发。二是g_C3N4纳米片光敏剂具有大的比表面积、高的光致发光量子产率。大多数光敏剂在生理环境中水溶性较差，容易发生团聚，只能用紫外-可见光激发，而本发明的纳米复合物光动力试剂正避免了这一缺点。
【附图说明】
[0014]图1 (a)为液相剥离法合成g-C3N4纳米片的X射线衍射图；
[0015]图1 (b) g_C3N4纳米片的 TEM 图；
[0016]图1 (c)高温热解法合成 NaGdF4:30 % Yb/0.3 % Tm 的 TEM 图；
[0017]图1 (d)合成 g-C3N4/NaGdF4:30 % Yb/0.3 % Tm 的 TEM 图。
[0018]图2g_C3N4纳米片的紫外吸收和光致发射光谱。
[0019]图3 980nm激光激发NaGdF4:30% Yb/0.3% Tm和 g_C3N4/NaGdF4:30% Yb/0.3% Tm的光谱。
[0020]图4不同光照时间下DCF的荧光强度。
【具体实施方式】
[0021]本发明的应用于光动力治疗的纳米复合材料的制备方法为:
[0022](I)采用高温热解法制备纳米粒子。具体实验步骤如下:将一定比例的油酸盐、氟化钠、油酸和十八烯加入到三口瓶中抽真空、搅拌加热到105?110°C，待不再有气泡，通氮气反应0.5?lh，然后升温至300?305°C通氮气磁力搅拌反应I?1.5h，随后自然冷却降至室温。经乙醇重复洗涤三次后，所制备的纳米颗粒被分散在环己烷液体中。
[0023](2)采用液相剥离法制备纳米片。具体实施步骤如下:将一定量的三聚氰胺加入到坩祸中以2?3°C /min的升温速率升温至550°C保持4?5h，得到bulk g_C3N4。然后，将一定比例的bulk g_C3N4粉末、硝酸加入到三口瓶中回流、搅拌加热到120°C，反应保持24h，随后冷却降至室温。经蒸馏水重复洗涤三次后，所制备的纳米片进行超声处理，最后用水相微孔膜过滤器过滤，得到g_C3N4纳米片水溶液。
[0024](3)通过静电力作用制备g_C3N4/NaGdF4:30% Yb/0.3% Tm纳米复合物。具体实施步骤如下:取一定量的g_C3N4纳米片于烧杯中，在室温下搅拌0.5?lh，然后将一定量的PE1-stabilized NaGdF4:30% Yb/0.3% Tm纳米粒子逐滴加入反应保持2?3h，最后通过离心得到g_C3N4/NaGdF4:30% Yb/0.3% Tm纳米复合物。
[0025]为了更好的理解本发明，下面结合实例对本发明的技术方案及效果作进一步描述。
[0026](一 )采用高温热解法制备=NaGdF4:30% Yb/0.3% Tm。首先，称取0.7725g油酸钆、0.3372g油酸镱、0.0034g油酸铥、0.2100g氟化钠于三口烧瓶中，再加入15ml十八烯和15ml油酸。在搅拌、抽真空状态下加热至105?110°C，待不再有气泡产生，关闭真空装置，通氮气保持0.5?lh，然后升温至300?305°C反应保持I?1.5h，随后自然冷却降至室温。经乙醇重复洗涤三次后，所制备的纳米颗粒被分散在环己烷液体中。
[0027](二)采用配体交换法制备:PEI_stabilized NaGdF4:30% Yb/0.3% Tm。首先，称取300mg PE1、20mL蒸馏水于烧杯中，在室温下搅拌均匀。然后将保存在环己烷溶液中的纳米粒子逐滴加入继续反应24h，随后，在80°C水浴条件下蒸发去除环己烷溶液，通过离心得到 PE1-stabilized NaGdF4:30% Yb/0.3% Tm 纳米粒子。
[0028](三)采用液相剥离法制备:g_C3N4nanosheets。首先，称取10.0g三聚氰胺行高温煅烧，以2?3°C /min的升温速率加热至550°C反应保持4?5h，自然冷却降至室温。随后称取1.0g bulk g-C3N4粉末、10mL 5M HNO 3于三口烧瓶中，120°C回流24h。经蒸馏水重复洗涤至中性后，得到的产物进行超声处理8h，然后用水相微孔膜过滤器过滤得到上层清液，所制备的纳米片被分散在水溶液中。
[0029](四)通过静电力相互作用制备:g-C3N4/NaGdF4:30% Yb/0.3 % Tm。取8mLg-C3N4nanosheets于烧杯中，在室温下搅拌0.5?lh，然后将2mL PE1-stabilizedNaGdF4:30% Yb/0.3 % Tm纳米粒子逐滴加入反应保持2?3h，最后通过离心得到g_C3N4/NaGdF4:30% Yb/0.3% Tm 纳米复合物。
[0030](五)光动力治疗中反应活性氧(ROS)的检测。首先，使用
2,7’ -dichlorf luorescein (DCFH)作为探针来检测 g-C3N4/NaGdF4:30 % Yb/0.3 % Tm 纳米复合物中ROS的产量。DCFH由DCFH-DA制备而来，方法是取浓度为ImM的DCFH-DA甲醇溶液0.5mL，加入2mL 0.0lM的NaOH溶液，把混合溶液在室温下避光搅拌20?40分钟，再加入1mL pH值为7.4的磷酸钠缓冲液进行中和。光照前，往浓度为10 μ g/mL的纳米复合物悬浮液中加入DCFH(25mM)。不发荧光的DCFH与各种ROS均能迅速反应生成有荧光的2’, 7’ -dichlorofluorescein (DCF)。通过测量不同光照时间下DCF的焚光强度可以比较不同条件下产生的总ROS的量。
【主权项】
1.一种应用于光动力治疗的纳米复合材料，其特征是化学表达式为:g-C3N4/NaGdF4:30% Yb/0.3% Tm。2.—种应用于光动力治疗的纳米复合材料的制备方法，其特征是通过静电力作用制备g-C3N4/NaGdF4:30% Yb/0.3% Tm纳米复合物，具体包括:g_C3N4纳米片在室温下搅拌0.5h，然后逐滴加入PE1-stabilized NaGdF4:30% Yb/0.3% Tm纳米粒子反应保持2h，最后通过离心得到g_C3N4/NaGdF4:30% Yb/0.3% Tm纳米复合物。3.根据权利要求2所述的应用于光动力治疗的纳米复合材料的制备方法，其特征是所述PE1-stabilized NaGdF4:30% Yb/0.3% Tm纳米粒子是采用如下方法制备的: (1)采用高温热解法制备纳米粒子:将油酸盐、氟化钠、油酸和十八烯的混合物加热到105?110°C，待不再有气泡，通氮气反应0.5?lh，然后升温至300?305°C通氮气搅拌反应I?1.5h，随后自然冷却降至室温，经乙醇洗涤后分散在环己烷液体中；所述的油酸盐包括油酸IL、油酸镱和油酸镑； (2)采用配体交换法制备PE1-stabilizedNaGdF4:30% Yb/0.3% Tm:向聚醚酰胺PEI中加入蒸馏水，在室温下搅拌均匀，然后将步骤(I)得到的保存在环己烷溶液中的纳米粒子逐滴加入继续反应24h，随后，在80°C温度下蒸发去除环己烷，离心。4.根据权利要求2或3所述的应用于光动力治疗的纳米复合材料的制备方法，其特征是g_C3N4纳米片是采用液相剥离法制备的，具体方法为:三聚氰胺以2?3°C /min的升温速率升温至550°C保持4h，得到bulk g-C3N4，然后将bulk g_C3N4粉末、硝酸的混合物加热到120°C，反应保持24h，随后冷却降至室温，经蒸馏水洗涤进行超声处理，最后用水相微孔膜过滤器过滤，得到g_C3N4纳米片水溶液。
【专利摘要】本发明提供的是一种应用于光动力治疗的纳米复合材料及制备方法。(1)该上转换材料是可将近红外光转化为紫外-可见光，在有效传递给光敏药物分子的纳米粒子；(2)以三聚氰胺为前驱体，高温煅烧得到bulk？g-C3N4，再通过液相剥离法制备g-C3N4纳米片；(3)通过静电力作用将NaGdF4:30％Yb/0.3％Tm纳米粒子与g-C3N4纳米片结合制得纳米复合物，使光动力性能有了显著的提高。本发明将尺寸分布均一、分散性能良好的稀土上转换发光纳米颗粒与高稳定性、高光致发光量子产率的g-C3N4纳米片通过静电力结合，制备一种水溶性良好的、可被近红外光激发的上转换发光纳米复合材料，并实现了在光动力治疗领域的应用。
【IPC分类】A61K47/48, A61P35/00, A61K41/00
【公开号】CN105214099
【申请号】CN201510689583
【发明人】杨飘萍, 贺飞, 冯莉莉, 张强, 杨桂欣, 盖世丽
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年10月21日