一种金-硫化铋纳米异质结构光热转换材料及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及纳米异质结构光热转换材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]恶性肿瘤(癌症)由于其极强的转移性和侵染性，目前已经成为威胁人类生命健康的第二大致死疾病，且其发病率保持逐年上升的趋势。尽管已经有很多的治疗技术被开发出来用于治疗癌症，但是癌症患者的存活率仅仅提高了 10%左右。目前，传统的外科手术、化疗和放疗等方法的治疗效果非常有限且副作用很大，使得其在治疗后期(特别是癌症晚期患者)很难得到理想的治疗效果。因此，如何能够显著提高癌症治愈率以及降低治疗毒副作用是亟待解决的问题。光热治疗是近些年来发展起来的一种新型微创恶性肿瘤治疗技术，这种方法被称为“绿色疗法”。其作用原理是利用小剂量的光热转换纳米材料将吸收的光能有效地转换为热能，对肿瘤组织进行加热，从而使得肿瘤组织局部温度升高杀死肿瘤细胞。当肿瘤组织温度达到42°C以上时，肿瘤细胞开始发生细胞凋亡;产生不可逆的光热消融而导致肿瘤组织的坏死。
[0003]理想的光热转换材料应该具有以下性质:在近红外光区域(650nm?950nm)具有较强的吸收，较高的光热转换效率，水溶性好且低毒性。目前，主要研究的近红外光热转换材料主要分为有机光热转换材料和无机光热转换材料。有机光热转换材料主要是指传统有机近红外染料如吲噪菁绿，聚苯胺等;无机光热转换材料主要指的是碳纳米材料(如碳纳米管，石墨稀，还原性石墨稀)和金纳米材料(如金纳米棒、金纳米壳和金纳米笼)等。虽然，这些光热转换材料已经取得了令人瞩目的进步，但是它们在具体生物医学应用方面有很多的局限性，例如“融化效应”，生物安全性问题，缺乏临床试验，材料昂贵，需要相对复杂和严格的合成过程等。此外，这些材料的种类还是比较有限的。因此，开发新型的光热转换纳米材料用于肿瘤治疗是人们的研究热点。
【发明内容】
[0004]本发明要解决现有的吲哚菁绿、聚苯胺、碳纳米管、石墨烯和金纳米材料等已开发的光热转换材料其光热性能和生物安全性有待提高，且合成过程复杂的问题，而提供一种金-硫化祕纳米异质结构光热转换材料及其制备方法。
[0005]—种金-硫化祕纳米异质结构光热转换材料，金-硫化祕纳米异质结构光热转换材料粒径为20nm?200nm，光热转换效率达到15 %?30 %。
[0006]—种金-硫化铋纳米异质结构光热转换材料的制备方法，具体是按照以下步骤进行的:
[0007]—、将铋盐和表面保护剂溶解在溶剂中，在温度为10°C?50°C的水浴中超声混合均匀，得到反应混合物；
[0008]所述的铋盐的质量与表面保护剂的体积比为lg:(2?20)mL；所述的铋盐的质量与溶剂的体积比为lg: (40?150)mL;
[0009]二、将反应混合物利用惰性气体进行脱气，得到脱气后的反应混合物，以升温速率为2°C/min?20°C/min，将脱气后的反应混合物加热到100°C?250°C，然后在温度为100°C?250°C的条件下，向脱气后的反应混合物中加入硫源溶液与金源溶液，反应5min?60min，反应后冷却至室温，利用有机混合溶剂离心分离并洗涤1次?5次，在温度为20°C?120°C的条件下真空干燥，得到表面保护剂保护的金-硫化铋纳米材料；
[0010]所述的脱气后的反应混合物与硫源溶液的体积比为1:(0.1?1.5);
[0011 ]所述的硫源溶液与金源溶液的体积比为1: (0.1?2);
[0012]所述的硫源溶液是按以下步骤制备的:将十八稀用氩气脱气lmin?lOmin，再加入硫源，搅拌均匀，得到硫源溶液;所述的十八烯与硫源的体积比为1:(0.01?0.25);
[0013]所述的金源溶液是按以下步骤制备的:将金源溶于油胺中并脱气，脱气后在温度为40°C?80°C的条件下加热，直到溶液变成酒红色，得到金源溶液;所述的金源的质量与油胺的体积比为lg: (30?200)mL;
[0014]三、将表面保护剂保护的金-硫化铋纳米材料溶于氯仿中，然后加入浓度为150g/L?300g/L的含有水溶性高分子聚合物的水溶液，在温度为30°C?60°C的油浴中搅拌反应12h?36h，搅拌反应后利用洗涤溶剂离心并洗涤，最后分散水中，得到金-硫化铋纳米异质结构光热转换材料；
[0015]所述的表面保护剂保护的金-硫化祕纳米材料的质量与氯仿的体积比为lg:(1500?3000)mL;所述的表面保护剂保护的金-硫化铋纳米材料与含有水溶性高分子聚合物的水溶液的质量比为1: (200?400)。
[0016]本发明的有益效果是:
[0017](1)纳米材料的制备过程简单；
[0018](2)纳米材料的尺寸大小可以自由控制，通过简单地改变反应所需的温度和反应时间可以改变纳米材料的尺寸，粒径为20nm?200nm ；
[0019](3)所得的纳米材料粒径均一，经水溶性高分子转换为水溶性之后，在水溶液中分散性较好，可在水溶液中长期稳定存在；
[0020](4)所得的纳米材料具有较高的光热转换效率(15%?30% )和光热稳定性。
[0021]本发明用于一种金-硫化铋纳米异质结构光热转换材料及其制备方法。
【附图说明】
[0022]图1是实施例一制备的金-硫化铋纳米异质结构光热转换材料的TEM图；
[0023]图2是实施例一制备的金-硫化铋纳米异质结构光热转换材料的SEM图；
[0024]图3是实施例一制备的金-硫化铋纳米异质结构光热转换材料的XRD图谱；
[0025]图4是实施例一制备的金-硫化祕纳米异质结构光热转换材料的能谱分析图；
[0026]图5是傅里叶红外光谱；1为实施例一步骤二制备的油胺保护的Au_Bi2S3纳米材料，2为PVP，3为实施例一制备的金-硫化铋纳米异质结构光热转换材料；
[0027]图6是不同浓度金-硫化铋纳米异质结构光热转换材料水溶液的紫外吸收光谱；1为浓度为20ug/mL，2为浓度为40ug/mL，3为浓度为60ug/mL，4为浓度为80ug/mL，5为浓度为100ug/mL；
[0028]图7是不同浓度金-硫化铋纳米异质结构光热转换材料水溶液808nm处吸收值的线性拟合图；
[0029]图8为不同浓度金-硫化铋纳米异质结构光热转换材料水溶液光热升温曲线图，1为浓度为Oyg/mL，2为浓度为10yg/mL，3为浓度为50yg/mL，4为浓度为100yg/mL，5为浓度为200yg/mL，6 为浓度为400yg/mL ；
[0030]图9是不同浓度金-硫化铋纳米异质结构光热转换材料水溶液光热升温温差图；
[0031]图10是去离子水、金-硫化铋纳米异质结构光热转换材料水溶液光热升温和冷却曲线图；1为去离子水，2为100yg/mL的金-硫化铋纳米异质结构光热转换材料水溶液；
[0032]图11是金-硫化铋纳米异质结构光热转换材料水溶液激光关闭冷却阶段时间常数(τ8)拟合图；
[0033]图12为金-硫化铋纳米异质结构光热转换材料的光热升温循环图，1为关闭激光器，2为开启激光器。
【具体实施方式】
[0034]本发明技术方案不局限于以下所列举的【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】之间的任意组合。
[0035]【具体实施方式】一:本实施方式所述的一种金-硫化祕纳米异质结构光热转换材料，金-硫化祕纳米异质结构光热转换材料粒径为20nm?200nm，光热转换效率达到15%?30%。
[0036]【具体实施方式】二:本实施方式所述的一种金-硫化祕纳米异质结构光热转换材料的制备方法，具体是按照以下步骤进行的:
[0037]一、将铋盐和表面保护剂溶解在溶剂中，在温度为10°C?50°C的水浴中超声混合均匀，得到反应混合物；
[0038]所述的铋盐的质量与表面保护剂的体积比为lg:(