一种聚乙二醇修饰的铋纳米光热转换材料、其制备方法及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物医学领域，具体涉及一种聚乙二醇修饰的铋纳米光热转换材料、其制备方法及应用。
【背景技术】
[0002]随着人们生活节奏加快、压力增加以及自然环境污染日益加重，恶性肿瘤(癌症)的发病率呈现逐年递增的趋势，严重威胁着人类的生命健康。目前，癌症的常规治疗手段主要包括手术切除、药物化疗及物理射线疗法等，虽然它们都有着一定的治疗效果，但是在实际的癌症临床治疗时(特别是晚期癌症)，其本身固有的局限性不容忽视，主要表现在毒副作用极大、缺乏靶向性及治疗效果十分有限等。因此，人们迫切需要寻找一种安全、高效、可行的癌症治疗新方法。光热治疗是近些年来发展起来的一种新型肿瘤治疗技术，其作用原理是利用光热转换材料吸收近红外光，并有效地将光能转换为热量，对肿瘤组织进行加热，改变肿瘤区域的局部温度，从而有效地杀伤肿瘤细胞、破坏肿瘤组织和血管，而在治疗过程中机体正常组织不会受到损伤。这种新颖的治疗方法因其微创、快速、可定点杀伤、且毒副作用极小、具有理想的治疗效果，而被称为“绿色疗法”。
[0003]实施光热治疗时一般选用在近红外光区域有强吸收的光热转换材料，这是由于人体组织器官对近红外光的吸收和散射很弱，其对人体组织的穿透力很强，且对机体不会造成伤害。目前，人们研究比较多的光热转换材料主要分为两大类:有机光热转换材料和无机光热转换材料。其中，有机光热转换材料(包括吲哚菁绿ICG，聚苯胺等)存在着较低的光热转换效率、严重的光漂白特性以及非常短的血液循环时间等问题，而严重限制了它们在光热治疗领域的进一步应用。与有机光热转换材料相比，无机光热转换材料(包括贵金属纳米材料如金纳米棒、金纳米壳及金纳米笼等，碳纳米材料如碳纳米管、氧化石墨稀及还原性石墨稀等和铜基纳米晶如C119S5纳米晶等)则往往具有$父尚的光热转换效率、$父长的血液循环时间及具有额外的成像诊断功能。虽然这些已经开发出来的无机光热转换材料在应用于恶性肿瘤光热治疗时已经取得了可喜的疗效，但它们本身存在的诸多缺陷如需要相对复杂精细的合成过程、光热稳定性差、生物安全性差等问题限制了其在生物医学领域的广泛应用。此外，这些无机光热转换材料的种类还是非常有限的。因此，人们迫切需要开发新型的、合成过程绿色简单的、具有高光热转换效率和稳定性的、且生物安全性好的无机光热转换材料用于恶性肿瘤的光热治疗。
[0004]经检索国内外有关铋纳米材料方面的文献和专利结果表明，还没有发现有基于铋纳米材料用作光热转换材料及其制备方法和应用方面的报道。
【发明内容】
[0005]本发明是要解决现有已开发的无机光热转换材料(如金纳米棒、金纳米壳、碳纳米管、Cu9&纳米晶等)的光热转换性能、光热稳定性和生物安全性有待提高，且合成过程相对复杂的问题，而提供一种聚乙二醇修饰的铋纳米光热转换材料、其制备方法及应用。
[0006]一种聚乙二醇修饰的铋纳米光热转换材料，它以表面活性剂、铋盐、聚丙烯胺盐酸盐水溶液、聚丙烯酸水溶液和交联剂为原料制备而成，所述聚乙二醇修饰的铋纳米光热转换材料的粒径为20nm?200nm，所述聚乙二醇修饰的祕纳米光热转换材料的光热转换效率为 25%?35%。
[0007]一种聚乙二醇修饰的铋纳米光热转换材料的制备方法是按照以下步骤进行的:
[0008]—、将表面活性剂加入溶剂中，在机械搅拌的条件下混合均匀，然后向其中加入铋盐，继续搅拌混合均匀，得到反应混合物，将反应混合物从室温加热至50°C?150°C，在温度为50°C?150°C的条件向反应混合物中加入还原剂，反应0.5min?5min，反应结束后放入冰浴中冷却至室温，离心分离并洗涤1?5次，收集样品冻干，得到铋纳米粒子材料;所述铋盐与表面活性剂的质量比为1: (10?30);所述铋盐的质量与溶剂的体积比为lg: (150?250)mL;所述反应混合物与还原剂的体积比为1: (0.1?0.2)；
[0009]二、将铋纳米粒子材料溶于水中，得到铋纳米粒子水溶液;将铋纳米粒子水溶液逐滴滴加到浓度为(0.5?4)mg/mL的聚丙烯胺盐酸盐水溶液中，得到反应体系，超声分散lOmin?20min，再搅拌15min?30min后，离心洗涤;再向反应体系中加入浓度为(0.5?4)mg/mL的聚丙稀酸水溶液，超声分散lOmin?20min，再搅拌15min?30min后，离心洗涤;继续向反应体系中加入浓度为(0.2?0.6 )mg/mL的交联剂A，在搅拌的条件下反应6h?24h后，离心洗涤；向反应体系中加入浓度为(2?10)mg/mL的氨基-聚乙二醇溶液，超声混合均匀后，再加入浓度为(0.2?0.6)mg/mL的交联剂B，在搅拌的条件下反应6h?24h后，离心洗涤，得到聚乙二醇修饰的祕纳米光热转换材料;所述祕纳米粒子水溶液的浓度为(0.1?1) mg/mL;
[0010]所述铋纳米粒子水溶液与浓度为(0.5?4)mg/mL的聚丙烯胺盐酸盐水溶液的体积比为1: (1?4);所述祕纳米粒子水溶液与浓度为(0.5?4)mg/mL的聚丙稀酸水溶液的体积比为1: (1?4);所述铋纳米粒子水溶液与浓度为(0.2?0.6)mg/mL交联剂A的体积比为1: (2?4);所述祕纳米粒子水溶液与浓度为(0.2?0.6)mg/mL交联剂B的体积比为1: (2?4);所述铋纳米粒子水溶液与浓度为(2?10)mg/mL的氨基-聚乙二醇溶液的体积比为1: (2?6)。
[0011]一种聚乙二醇修饰的铋纳米光热转换材料的应用是将聚乙二醇修饰的铋纳米光热转换材料作为光热转换纳米材料用于恶性肿瘤的光热治疗。
[0012]本发明的有益效果是:
[0013]本发明的聚乙二醇修饰的铋纳米光热转换材料合成绿色简单、快速;本发明的聚乙二醇修饰的铋纳米光热转换材料粒径均一，且可以通过简单地调整合成所需的原料配比、反应温度和时间来自由控制粒径尺寸大小;本发明的聚乙二醇修饰的铋纳米光热转换材料利用聚乙二醇PEG进行修饰，容易在水溶液、生理溶液中分散，且能够长期保存;本发明的聚乙二醇修饰的铋纳米光热转换材料在近红外区吸收较强，具有很高的光热转换效率(25 %?35% )和优异的光热稳定性;本发明的聚乙二醇修饰的铋纳米光热转换材料纳米材料对细胞毒性很低，具有良好的生物安全性;本发明的聚乙二醇修饰的铋纳米光热转换材料纳米材料在近红外激光的照射下，能够有效地杀伤肿瘤细胞，具有理想的光热治疗效果。
【附图说明】
[0014]图1是实施例一步骤一得到的铋纳米粒子材料的SEM图；
[0015]图2是实施例一步骤一得到的铋纳米粒子材料的TEM图；
[0016]图3是实施例一步骤一得到的铋纳米粒子材料的粒径分布图；
[0017]图4是实施例一步骤一得到的铋纳米粒子材料的能谱分析EDS图；
[0018]图5是实施例一步骤一得到的铋纳米粒子材料的XRD图；
[0019]图6是步骤二每一步中间产物的Zeta电位测试图，其中1是铋纳米粒子，2是PAH包覆的B1-PAH，3是PAA包覆的B1-PAH-PAA，4是聚乙二醇修饰的铋纳米光热转换材料；
[0020]图7是不同浓度的