一种荧光载药光热多功能CuS纳米盘聚集体复合纳米胶囊的制备方法与流程

本发明属于纳米复合材料领域，更具体涉及一种荧光载药光热多功能CuS纳米盘聚集体复合纳米胶囊的制备方法，适用于核壳复合纳米胶囊的制备及光热治疗与荧光诊断、药物治疗一体化的生物医学领域。

背景技术：

新近发现的半导体CuS纳米材料具有宽波段吸收和高光热转换效率高等优点，在近红外光激发下会产生局域性升温，能有效光热杀死癌细胞，在癌症治疗领域具有广泛应用前景。高质量的CuS纳米晶通常采用高温有机相合成法制备，在表面油性配体分子的作用下，纳米晶的生长具有各向异性，常呈现出纳米盘结构。同时，表面油性配体分子使CuS纳米盘具有很强的疏水性和自组装特性（参考文献：ACSNano, 2013, 7(8): 7352-7369.），难以分散于生物水环境，限制了其生物光热治疗应用。

通过水溶性配体交换(ACS Nano 2011,5,9761-9771)和水溶性聚合物包覆（Small, 2015,11(33)：4183-4190)能改善CuS纳米盘的亲水性，但是交换配体分子和包覆聚合物的稳定性在生物水环境中受到机械扰动、温度变化、生化酸碱性和无限稀释等因素的影响。目前开发人员主要是利用烷基铵盐类的离子型表面活性剂（比如十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）等），采用微乳液法制备CuS@SiO₂介孔复合纳米胶囊（Chemical Communications, 2015, 51(46): 9447-9450.），以期通过二氧化硅壳的包覆提高CuS纳米材料的水溶性、生物相容性和稳定性。但是这些离子表面活性剂分子本身具有一定的生物毒性，且难以完全除去。此外，这种CuS@SiO₂介孔复合纳米胶囊的孔道结构和物理化学特性使其对疏水性抗癌药物、荧光染料和光热纳米颗粒的负载效率较低，难以同时实现癌症细胞的荧光识别和治疗。

本发明采用探针超声辅助自组装技术组装Pluronic F127胶束，在胶束化过程中将疏水性CuS纳米盘聚集体、烷氧基硅烷、疏水性抗癌药物分子和疏水性荧光染料分子负载进胶束内核， 同时利用CuS纳米盘聚集体间的烷基链与疏水性抗癌药物分子以及疏水性荧光染料分子间的疏水-疏水相互作用，将二者进行共负载，在烷氧基硅烷水解后矿化形成SiO₂壳层，实现荧光载药光热多功能CuS@SiO₂复合纳米胶囊的制备。该纳米胶囊综合了CuS的近红外光热性能、抗癌药物对癌细胞的杀伤特性，荧光染料的荧光性能和SiO₂壳层的生物兼容性，有望实现癌症的荧光诊断、光热治疗和药物治疗的高效结合。

本发明的目的是在于提供了一种荧光载药光热多功能CuS纳米盘聚集体复合纳米胶囊的制备方法。以生物兼容性好的两亲性嵌段聚合物Pluronic F127自组装胶束高效负载CuS纳米盘聚集体、疏水性抗癌药物分子和疏水性荧光染料分子获得荧光载药光热多功能CuS纳米盘聚集体复合纳米胶囊，有望于在实现CuS纳米盘光热癌症治疗的基础上与癌症的荧光诊断和药物治疗的高效结合。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

一种荧光载药光热多功能CuS纳米盘聚集体复合纳米胶囊的制备方法，其步骤是：

a.将2.0-4.0 mg 硫化铜（CuS）纳米盘、0.1-0.2 mg 荧光染料粉末以及2.0-4.0 mg疏水性抗癌药物粉末和15-60 mg 普朗尼克聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物（Pluronic F127：PEO₁₀₀-PPO₆₅-PEO₁₀₀)粉末, 20-60 μL烷氧基硅烷溶液，加入到1-4mL四氢呋喃中,超声处理0.5-1 h后，得到透明的CuS-荧光染料-抗癌药物-Pluronic F127-烷氧基硅烷混合溶液；

b.用注射器将步骤a中获得的混合溶液，以每毫升1-4 小时的速度缓慢滴加到100-400 w超声振荡的装有5-15 mL水溶液的玻璃瓶中，滴加结束后，继续超声5-30 min；

c. 将步骤b中的超声结束后的玻璃瓶，在22－25 ℃室温下，使用300-1000 rpm的磁力搅拌器搅拌反应24-72 h后，经过透析，离心，干燥后即得到荧光载药光热CuS纳米盘聚集体复合纳米胶囊的粉末。

通过常规技术将获得的荧光载药光热CuS纳米盘聚集体复合纳米粉末制备成荧光载药光热CuS纳米盘聚集体复合纳米胶囊。

所述的荧光染料为尼罗红、香豆素-6、JC-1等油性荧光染料分子

所述的抗癌药物为紫杉醇、喜树碱、阿霉素、姜黄素、多西他赛等疏水性抗癌药物。

所述的烷氧基硅烷为四甲氧基硅烷、正硅酸四乙酯等疏水性的烷氧基硅烷偶联剂

所述的CuS纳米盘表面螯合油胺或油酸，粒径为10-30 nm，厚度5-10 nm，吸收波段为700-1400 nm的近红外光。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

本发明的目的是在于提供了一种荧光载药光热多功能CuS纳米盘聚集体复合纳米胶囊的制备方法。以生物兼容性好的两亲性嵌段聚合物Pluronic F127自组装胶束高效负载CuS纳米盘聚集体、疏水性抗癌药物分子和疏水性荧光染料分子获得荧光载药光热多功能CuS纳米盘聚集体复合纳米胶囊。CuS纳米盘聚集体不仅能增加等离子体耦合的强度，提高光热转换效率而且可通过烷基链自组装负载疏水性功能分子。方法易行，操作简便，室温温和条件下反应，不需要复杂的后处理工艺。本发明提出的新颖的纳米胶囊制备方法有望于在实现CuS纳米盘光热癌症治疗的基础上与癌症的荧光诊断和药物治疗的高效结合。

附图说明

图1为实施例1合成的纳米胶囊的TEM照片。

说明：图1为复合纳米胶囊的投射电子显微照片，可以清晰的看出胶囊内部是自组装的纳米盘，外部有SiO₂的壳层

图2为实施例1合成的纳米胶囊水溶液的吸收光谱图。

说明：图2的吸收图谱：239 nm处的吸收峰为抗癌药物紫杉醇的特征吸收峰；400-550 nm是疏水尼罗红染料的吸收波段；800-1400 nm的近红外区域是CuS纳米盘的吸收；整个图谱说明我们能够同时负载疏水的CuS纳米盘,抗癌药物分子和荧光染料分子。

图3为实施例1合成的纳米胶囊水溶液的荧光发射光谱图。

说明：纳米胶囊在530 nm 波长的激光激发下的荧光光谱图，600-660 nm波段有强烈的荧光，属于胶囊内部的疏水尼罗红染料的荧光波段；

图4为实施例1合成的纳米胶囊水溶液（0.2mg/mL ）在980nm波长，功率密度为1W/cm²的激光照射下，温度随时间的变化图。

说明：图3：纳米胶囊水溶液（0.2mg/mL ）在980nm波长，功率密度为1W/cm²的激光照射下，15分钟内升温24 ℃。具有很好的光热转换效果。

图5为实施例1-3通过调节CuS纳米盘的量得到不同动力学粒径（DLS）变化图；2.0 mg(a，实施例1)，3.0 mg(b，实施例2)，4.0 mg(c，实施例3)。

说明：图4，不同CuS剂量的条件下，复合纳米胶囊的动力学尺寸会随着CuS量的增加而增加，但总体尺寸小于100 nm，易于在癌症部位聚集。

具体实施方式

实施例1：

一种荧光载药光热多功能CuS纳米盘聚集体复合纳米胶囊的制备方法，其步骤是：

a.将2.0 mg CuS纳米盘, 0.2 mg 尼罗红染料粉末以及2.0 mg疏水性抗癌药物紫杉醇（PTX）粉末和30 mg Pluronic F127( PEO₁₀₀-PPO₆₅-PEO₁₀₀)粉末, 40μL四甲氧基硅烷溶液（TMOS）,加入到1 mL四氢呋喃中,超声处理1h后，得到透明的CuS-尼罗红-PTX-Pluronic F127-TMOS混合溶液；

b.用注射器将步骤a中的混合溶液，以每毫升1-4 小时的速度缓慢滴加到200 w超声振荡的装有10 mL水溶液的玻璃瓶中，滴加结束后，继续超声15 min；

c.将步骤b中的超声结束后的玻璃瓶，在25℃室温下，使用500 rpm的磁力搅拌器搅拌反应36 h后，经过透析，离心，即干燥后即得到荧光载药光热CuS纳米盘聚集体复合纳米胶囊的粉末。

所述的CuS纳米盘表面螯合油胺或油酸，粒径为10-30 nm，厚度5-10 nm，吸收波段为700-1400 nm的近红外光。

实施例2：

一种荧光载药光热多功能CuS纳米盘聚集体复合纳米胶囊的制备方法，其步骤是：

a.将3.0 mg CuS纳米盘, 0.2 mg 尼罗红染料粉末以及2.0 mg疏水性抗癌药物紫杉醇（PTX）粉末和30 mg Pluronic F127( PEO100-PPO65-PEO100)粉末, 40μL四甲氧基硅烷溶液（TMOS）,加入到1 mL四氢呋喃中,超声处理1h后，得到透明的CuS-尼罗红-PTX-Pluronic F127-TMOS混合溶液；

b.用注射器将步骤a中的混合溶液，以每毫升1-4 小时的速度缓慢滴加到200 w超声振荡的装有10 mL水溶液的玻璃瓶中，滴加结束后，继续超声15 min；

c.将步骤b中的超声结束后的玻璃瓶，在25℃室温下，使用500 rpm的磁力搅拌器搅拌反应36 h后，经过透析，离心，即干燥后即得到荧光载药光热CuS纳米盘聚集体复合纳米胶囊的粉末。

所述的CuS纳米盘表面螯合油胺或油酸，粒径为10-30 nm，厚度5-10 nm，吸收波段为700-1400 nm的近红外光。

实施例3：

一种荧光载药光热多功能CuS纳米盘聚集体复合纳米胶囊的制备方法，其步骤是：

a.将4.0 mg CuS纳米盘, 0.2 mg 尼罗红染料粉末以及2.0 mg疏水性抗癌药物紫杉醇（PTX）粉末和30 mg Pluronic F127( PEO₁₀₀-PPO₆₅-PEO₁₀₀)粉末, 40μL四甲氧基硅烷溶液（TMOS）,加入到1 mL四氢呋喃中,超声处理1h后，得到透明的CuS-尼罗红-PTX-Pluronic F127-TMOS混合溶液；

b.用注射器将步骤a中的混合溶液，以每毫升1-4 小时的速度缓慢滴加到200 w超声振荡的装有10 mL水溶液的玻璃瓶中，滴加结束后，继续超声15 min；

c.将步骤b中的超声结束后的玻璃瓶，在25℃室温下，使用500 rpm的磁力搅拌器搅拌反应36 h后，经过透析，离心，即干燥后即得到荧光载药光热CuS纳米盘聚集体复合纳米胶囊的粉末。

所述的CuS纳米盘表面螯合油胺或油酸，粒径为10-30 nm，厚度5-10 nm，吸收波段为700-1400 nm的近红外光。