一种金纳米星及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米材料制备和生物医学领域，具体涉及一种金纳米星及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]近年来，开发多功能的诊断治疗纳米材料是癌症诊断与治疗应用中一个非常活跃的研究领域。这些诊疗纳米颗粒集成了多种成像模式用于成像指导下的药物递送和微侵袭性的治疗，大大提高了诊疗效率和减少多次给药所带来副作用风险。基于单一近红外光响应的纳米材料，可实时光响应成像(如光声成像、光学成像)且同时光响应治疗(如光热治疗、光动力治疗、光促发化学药物治疗)，是一类很有前景的诊疗材料。近红外光具有深的组织穿透性和最小的组织损伤。当靶向肿瘤部位时，近红外光响应的诊疗试剂可将吸收的近红外光能转换为热能用于光热治疗或者可同时产生超声波用于肿瘤组织的实时成像。
[0003]金纳米结构材料因为其非凡的光学性质、高的光热转换性能、表面易修饰等特点使得它们在生物成像、传感、诊疗应用等有非常有效广泛的应用。金纳米颗粒的局域表面等离子共振(localized surface plasmon resonance , LSPR)性质与其形貌、尺寸和结构密切相关。其中，各向异性的金纳米颗粒被证明可在其表面形成强的增强电磁场，因此很多研究者致力于设计各向异性金纳米材料，将金纳米材料的LSPR峰调节到近红外区范围。电磁场增强的各项异性金纳米材料在药物递送、表面增强拉曼光谱、光声成像、光热治疗等领域有提闻的性能。
[0004]目前报道的分枝状的金纳米星颗粒的合成方法中，最常见一类合成方法是利用晶种介导的种子生长法。先制备小的金或银纳米种子，然后把晶种加入至含有氯金酸、表面活性剂、还原剂的生长液里，再经过一段长时间的生长和多次表面活性剂洗涤过程进而得到金纳米星L7； Am.Chem.Soc., 2012, 134，11358-11361.]。因为在合成需要经过晶种合成和纳米星生长过程，且各个过程要求精确严格，使得该方法合成相对复杂和耗时。无晶种方法是另外一种更简单的合成分枝金纳米星的方法。文献报道了一种以十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)为稳定剂的分枝金纳米星合成方法。[J Phys.Chem.B，2006, 110，19291-19294.]尽管可以合成支状金纳米星，但是由于反应中需加入CTAB为稳定剂，而CTAB是有高的细胞毒性的，在后续样品处理中很难完全除去。
[0005]为了解决以上提到的一些不足，以拓宽分枝状金纳米星的应用，发展一步法、简单、免表面活性剂的步骤来精确地可控地合成近红外光响应的分枝状金纳米颗粒依然是非常必要的。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种金纳米星及其制备方法和应用，该方法免晶种、无需额外添加表面活性剂，制备反应时间短、低能耗、易规模化、只需一步反应即可快速合成出金纳米星。该金纳米星具有高的光热转换效率(达到H = 24.37%)和良好的光热稳定性。同时其生物相容性良好，具有低的细胞毒性，并成功应用癌细胞的近红外光光热治疗。在近红外光激发下，该金纳米星显示出很好的光声信号，并成功地被应用于癌细胞的光声成像。
[0007]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种金纳米星:纳米金的形貌为多枝状星形，金纳米星具有可见区到近红外区的吸收，粒径为20-500纳米。
[0008]制备方法包括以下步骤:
(1)将氯金酸溶解于水中，搅拌并升温至20-100°C；
(2)将还原剂溶解于水中，在快速搅拌下，加到氯金酸溶液中；
(3)反应至溶液不再变色为止，离心分离水洗3次，得金纳米星，重新分散于水中保存。
[0009]氯金酸与还原剂的摩尔比为0.1-1:1-10。
[0010]所述的还原剂为植物多酚。
[0011]所述的植物多酹为没食子酸(gallic acid, GA)、单宁酸(tannic acid, TA)、表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate, EGCG)、表没食子酸儿茶素(epicatechin gal late, ECG)、茶多酌.、鞋花酸(el lagic acid, EA)、槲皮素(quercetin)、桑色素(morin)、柚皮素(naringenin)、芦丁(rutin)、柚苷(naringin)中的一种或多种。
[0012]在金纳米星表面修饰生物相容性配体，避光保存于2_8°C下。
[0013]所述的生物相容性配体为巯基修饰聚乙二醇、壳聚糖、氨基修饰聚乙二醇、岩藻糖、透明质酸、二氧化硅、脂质体、聚乙烯吡咯烷酮、明胶、葡聚糖、白蛋白中的一种或多种。
[0014]所述的金纳米星用于制备光声成像和光热治疗药物。
[0015]本发明的显著优点如下:
(1)金纳米星的制备方法简单、温和、绿色、快速、免晶种、无需额外添加表面活性剂、低能耗、易规模化；
(2)金纳米星所用还原剂为植物多酚，是自然可取的，成本低、绿色健康；
(3)金纳米星的尺寸、形貌、局域等离子吸收可以通过改变反应物浓度(氯金酸、还原齐U)可控合成；
(4)金纳米星界面干净易于进一步修饰，修饰配体的金纳米星具有生物相容性好、水中分散性良好等优点；
(5)金纳米星具有高的光热转换效率(达到η= 24.37%)和良好的光热稳定性，可用于疾病、肿瘤等的光热治疗；同时，金纳米星有良好的光声成像能力，可以用于细胞、组织的光声成像。
【附图说明】
[0016]图1实施例1中利用没食子酸为还原剂，可控合成金纳米星的吸收波长，图中金纳米星的吸收峰随着加入没食子酸(100 mM)体积增大而逐渐红移，其中没食子酸(100 mM)体积:(I) 20 μ L、(2) 40 μ L、(3) 60 μ L、(4) 80 μ L、(5) 100 μ L、(6) 120 μ L、(J)160 μ L、(8) 200 μ L、(9) 300 μ L、(10) 400 μ L。
[0017]图2实施例1中利用没食子酸为还原剂，合成的金纳米星的透射电镜表征图，图中(a) AuNSs-1、 (b) AuNSs-2、 (c) AuNSs-3、 (d) AuNSs-4、 (e) AuNSs-5 and (f) AuNSs-6分别为加入不同体积的没食子酸(100 mM)合成的金纳米星，分别为:20 μ L.60 μ L, ,120μ L>160 μ L>200 μ L、400 μ L。
[0018]图3实施例2中利用单宁酸为还原剂合成金纳米星的透射电镜表征图。
[0019]图4不同浓度金纳米星溶液在2 W.cm_2 808 nm激光光照下温度变化曲线，光照时间为(0-10分钟)。
[0020]图5 HeLa细胞与不同浓度的金纳米星(0、5、10、20、30 yg mL—1)孵育后加激光光照(808 nm、2 W.cm_2)或者不光照的细胞活力结果。
[0021]图6 HeLa细胞与不同浓度金纳米星(10、20 μ g 孵育12小时后，金纳米星在细胞内的光声成像图。
【具体实施方式】
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