一维金钴壳核纳米链在核磁共振和肿瘤光热治疗中的应用的制作方法

本发明涉及一种一维金钴壳核纳米链在核磁共振和肿瘤光热治疗中的应用。

背景技术：

肿瘤是21世纪威胁全人类生命健康的最大杀手之一，对其有效的诊断和治疗是当前生物医学研究领域所面临的重大挑战。

据统计，我国每年新患癌症的病人约160万人，每年因癌症死亡的人数约130万人。对早期癌症病人的治疗约有80％-90％以上可以治愈，但是，晚期的癌症病人，在治疗后能生存5年以上的几率很低。早期癌症病人治疗后，不仅提高了生存率，同时也提高了病人的生存质量，癌症病人的死亡率随之也降下来了。所以应提倡癌症病人要早期发现、早期诊断、早期治疗。

钴纳米材料具有良好的铁磁性，在生物领域可用作体内核磁共振成像的造影剂，可对体内肿瘤具有造影增强效果，从而实现肿瘤的早期发现，及时治疗。

目前临床上传统的肿瘤治疗方法如手术、放射和化疗等，由于其各自的局限性，治疗效果并不令人满意，光热治疗技术作为一种新型的治疗策略，已经在肿瘤治疗方面引起了高度关注。基于纳米材料的光热治疗能发挥多种抗肿瘤作用，包括热消融作用、克服化疗耐药作用和抑制肿瘤转移作用等。但是传统的光热治疗材料一般为石墨烯、碳纳米管等碳材料，其光热转化效率低，限制了肿瘤光热治疗技术的发展。金纳米材料由于具有LSPR效应，能在激光照射下快速升温，再加上其易和成、易表征、易修饰、性质稳定、生物相容性好等优点，使其成为肿瘤光热治疗的研究热点之一。但是，金纳米材料有一个缺陷，在光热转化过程中，由于温度升高可能会导致金纳米材料结构不稳定甚至分解，从而影响其光热转化性能、达不到预期肿瘤治疗效果，此外分解后的金纳米材料会对生物安全性造成影响，严重制约了金纳米材料在生物医学领域的应用。因此，如何解决金纳米材料作为光热疗剂在光热转化过程中的稳定性问题、生物安全性及生物相容性问题，对于金纳米材料应用于光热诊断治疗领域的研究与发展具有重要意义。

技术实现要素：

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一维金钴壳核纳米链在肿瘤核磁共振成像和肿瘤光热治疗中的应用，旨在使金纳米材料在肿瘤治疗同时具有肿瘤诊断的能力，同时解决金纳米材料在光热转化过程中的结构不稳定问题、改善其光热转化性能和生物相容性。

本发明解决技术问题，采用如下技术方案：

本发明公开了一维金钴壳核纳米链在核磁共振和肿瘤光热治疗中的应用，其是：用于作为肿瘤诊断的核磁共振成像造影剂；或用于作为肿瘤光热治疗材料，制备肿瘤光热治疗试剂。

所述一维金钴壳核纳米链是由零维金钴壳核纳米球组装而成的链状结构；所述金钴壳核纳米球以钴纳米球为内核，在内核外包覆有作为外壳的金单质层。

所述零维金钴壳核纳米球的直径在80-100nm，所述一维金钴壳核纳米链的链长在1～5μm。

所述一维金钴壳核纳米链按如下步骤进行制备：

(1)将氯化钴溶于水中，获得浓度为0.4M的氯化钴溶液；然后取90μL氯化钴溶液加入至100mL三颈烧瓶中，再加入500mg的PVP和50mL去离子水，超声分散均匀；

(2)将三颈烧瓶置于外加磁场中，并在搅拌下通入氮气以除去水中氧气；

(3)将20mL浓度为0.5mg/mL的NaBH₄溶液通过双注泵以144mL/h的流速注于三颈烧瓶中，继续搅拌反应2min；

(4)将3.4mL浓度为0.01M、pH＝7的HAuCl₄溶液通过双注泵以48mL/h的速度注射于三颈烧瓶中，继续反应30min；

(5)反应结束后，洗涤产物，即获得一维金钴壳核纳米链。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明以一维金钴壳核纳米链作为肿瘤诊断的核磁共振造影剂和肿瘤光热治疗的纳米材料，达到了肿瘤诊断治疗一体化的效果，解决了金纳米材料在光热转化过程中的结构性能不稳定问题和生物相容性、生物安全性问题，改善了金纳米材料的光热稳定性、光热转化效率和生物安全性；且本发明的一维金钴壳核纳米链制备方法简单、条件温和，适合于大规模、产业化生产。

附图说明

图1为一维金钴壳核纳米链的光学照片(a)。

图2为零维金钴壳核纳米球扫描照片(a)、一维金钴壳核纳米链扫描照片(b)、零维金钴壳核纳米球透射照片(c)、一维金钴壳核纳米链透射照(d)。

图3为同浓度的零维、一维金钴壳核纳米材料的近红外吸收光谱。

图4为同浓度的零维、一维金钴壳核纳米材料在808nm激光器以1.0W/cm²功率照射下的升温数据。

图5为一维金钴壳核纳米材料在808nm激光器以1.0W/cm²功率照射下，经过三次升温/降温循环的温度变化趋势。

图6为一维金钴壳核纳米链的1×PBS溶液以1mg/mL、100μL剂量注射入BALB/c小鼠皮下长有的4T1肿瘤内前后核磁共振成像图片。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下列实施例中所用试剂、材料等如无特殊说明，均可从商业途径获得。

下述实施例中溶液的光热转化性能测试均采用搭建的光热平台，包括一套808nm激光发射器，一组光学平台，一部美国FLUKE红外热成像仪。

实施例1

本实施例按如下步骤制备链状金纳米肿瘤光热治疗材料：

(1)将0.47586g的CoCl₂·5H₂O溶于5mL水中，获得浓度为0.4M的氯化钴溶液；然后取90μL氯化钴溶液加入至100mL三颈烧瓶中，再加入500mg的PVP和50mL去离子水，超声分散15min；

(2)超声完成后，将三颈烧瓶置于外加磁场中(两块800-1000高斯的磁铁平行放置于三颈烧瓶两侧)，并在100rpm的转速搅拌下通入氮气30min(通氮气速度不宜过快，流速约0.5L/min)，以除去水中氧气；

(3)关闭氮气，将20mL浓度为0.5mg/mL的NaBH₄溶液通过双注泵以144mL/h的流速注于三颈烧瓶中(注射器容积为20mL，内径为20mm)，继续搅拌反应2min；

(4)在3.4mL浓度为0.01M的HAuCl溶液中加入183μL浓度为1M的NaOH，使其pH调节至7.0，然后通过双注泵以48mL/h的速度注射于三颈烧瓶中，继续搅拌反应30min；

(5)反应结束后，用乙醇将反应物离心洗涤三遍(8000rpm/min，每次10min)，即获得一维金钴壳核纳米链。

为进行对比，在步骤(2)中不施加外加磁场，按同样的方式进行制备，获得零维金钴壳核纳米球。

图1为本实施例所得一维金钴壳核纳米链分散在纯水中的光学照片(a)。图2为本实施例所得零维金钴壳核纳米球扫描照片(a)、一维金钴壳核纳米链扫描照片(b)、零维金钴壳核纳米球透射照片(c)、一维金钴壳核纳米链透射照(d)。从图中可以看出一维金钴壳核纳米材料可以均匀分散在水中。一维金钴壳核纳米链是由零维金钴壳核纳米球组装而成的链状结构，长度约为2μm；每个金钴壳核纳米球的直径约80nm。

图3为本实施例所得零维、一维金钴壳核纳米光热材料的水溶液在50μg/mL浓度下的近红外吸收光谱。从图中可以看出：在相同浓度条件下，一维钴金壳核纳米链的近红外吸收值比零维金钴壳核纳米球要高，并且在808nm波长处有更大吸收值。

图4为50μg/mL的零维、一维金钴壳核纳米光热材料的水溶液在808nm激光发射器1W/cm²功率照射下的升温情况。从图中可以看出：同浓度同条件下，随着光照时间的增加，两种材料的溶液温度也逐步升高；在相同光照时间条件下，一维金钴壳核纳米链材料的溶液温度比零维金钴壳核纳米球材料的溶液温度更高，其中50μg/mL的一维金钴壳核纳米材料在5min光照条件下，其溶液温度在室温基础上升高了25℃以上。

图5为50μg/mL的一维金钴壳核纳米链的水溶液在808nm激光器以1.0W/cm²功率照射下，经过三次升温/降温循环的温度变化趋势。从图中可以看出：一维金钴壳核纳米材料经过三次升温/降温循环后，其升温能力依旧保持在正常范围内，其材料稳定性没有收到光热转化过程影响。

图6为一维金钴壳核纳米链的1×PBS溶液以1mg/mL、100μL剂量注射入BALB/c小鼠皮下长有的4T1肿瘤内前后核磁共振成像图片。从图中可以看出：在材料注射后，小鼠的肿瘤区域有了明显的核磁造影增强效果。

以上所述仅为本发明的示例性实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。