一种PEG修饰的二维纳米片光热转换材料及其应用的制作方法

(一)技术领域

本发明涉及一种新型二维纳米片光热转换材料及其应用。

(二)

背景技术：

近年来，基于光热转换纳米材料的肿瘤光热治疗已成为新兴的癌症治疗热点，其原理在于光热转换材料能够吸收近红外光能，将光能转换为过高热能，用于热致死肿瘤细胞，起到肿瘤治疗目的。其吸收的近红外光，可有效透过人体皮肤，到达深肿瘤组织，是病灶部位的天窗。同时，其照射波长可调，照射范围可控，对人体损伤较小，很多生物材料学家致力于合成这种新型材料，已成为生物应用上的研究热点。

众所周知，金纳颗粒具有一定的光热转换效应。如金纳米棒，可将吸收的光能量，引起表明等离子共振作用，而将光能转换为热能，用于肿瘤的光热疗法。进一步研究发现，空心结构的金属纳米颗粒因其具有独特的表面等离子体增强效应，使光热转换效率更为明显。表面等离子体(surfaceplasmons，sps)是指在金属表面存在的自由振动的电子与光子相互作用而产生的沿着金属表面(截面)传播的电子疏密波，它能够被电子或光波激发，进而增强周边荧光发射及产生光热转换效应。空腔结构的金属纳米颗粒由于其空腔结构所形成的大吸收截面，故具有更高的光热转换效应，通过高温可以有效地杀死癌细胞，从而达到治疗的目的。但由于重金属毒性问题，其临床转换受到限制。此外，碳基光热材料，如碳纳米管，石墨烯，还原性石墨烯等。虽然具有光热转换作用，但其局限性在于光吸收系数较低，光热转换效率低，制备过程及功能化程序繁琐。有机化合物，如吲哚菁绿，虽然具有一定的光热转换能力，但其严重的光漂白作用，导致其无法稳定的用于肿瘤的光热治疗。

(三)

技术实现要素：

本发明涉及一种具有良好的光热转换效率与光热稳定性的新型二维纳米片光热转换材料及其应用。

本发明采用的技术方案是：

由四羟基蒽醌与二价铜离子配位自组装，再经peg修饰而成，所述纳米片平面尺寸为500～800nm×500～800nm，其中四羟基蒽醌、二价铜离子摩尔用量之比为1.5～2：1。

cu(ii)与四羟基蒽醌的羰基c＝o与甲氧基c-o配位，并在亲-疏水作用力，π堆积力，范德华力作用、金属配位作用力共同作用下，自组装形成二维纳米片。

本发明利用四羟基蒽醌单体有机化合物，通过其蒽环上的羟基、羰基与铜离子共配位，形成一种二维纳米片，其具有较大的截面积，较高的光吸收系数，在近红外光照射下，具有良好的光热转换效率与光热稳定性。其光热转换效率达到38.9％。

所述二维纳米片可由如下方法制得：

(1)将四羟基蒽醌溶液与cucl2中性溶液(ph7.4)混合，搅拌1hrs，得二维纳米片的混合液；

(2)将步骤(1)得到的混合液，经过离心、中性pbs洗涤，得到纯的二维纳米片，然后将其逐滴加入到双氨基-聚乙二醇中，搅拌12～24h，然后离心，得到peg修饰的二维纳米片光热转换材料。

所述纳米片与双氨基-聚乙二醇质量用量之比优选为1：10。

具体方法可如下：利用天平称取1mg的四羟基蒽醌，加入40μl四氢呋喃(thf)，然后利用水溶液稀释至1ml，并向其中加入含有等质量铜离子的cucl2(ph7.4)溶液，并强烈搅拌1hr后，利用中性的pbs溶液，洗涤，离心，重悬，反复3次。然后分散在pbs缓冲溶液中备用。将获得的二维纳米片：双氨基-聚乙二醇混合(peg-(nh2)2)的质量比为1:10混合过夜，并利用中性的pbs洗涤，离心，重悬反复3次，获得peg修饰的二维纳米片。

铜是参与人体内多种酶类所必须的微量元素，微量对人体有益。本发明基于四羟基蒽醌同属蒽环类化合物，在空间上具有一定的平面结构，并且四羟基蒽醌的羰基c＝o和甲氧基c-o均与二价金属铜离子cu(ii)配位，设计合成了一种新型二维纳米片光热转换材料。其合成操作简便，四羟基蒽醌的羰基c＝o和甲氧基c-o均与二价金属铜离子cu(ii)配位，并范德华力作用、π堆积力及配位作用力下，在水中自组装而制备出纳米尺度均匀的二维纳米片，并利用peg进行修饰，得到具有良好水溶性与生物相容性的二维纳米片。其具备较高的吸收系数，光热稳定性，以及光热转换能力，其具有良好的临床应用前景。

本发明二维纳米片，具备较高的吸收系数，光热稳定性，以及光热转换能力。可用于肿瘤的光热治疗。

本发明还涉及所述的二维纳米片光热转换材料在制备肿瘤光热治疗药物中的应用。所述二维纳米片通过不同的剂量给药，这取决于早期成像诊断的癌症患者临床状况。本发明二维纳米片的给药剂量和浓度，可由临床医生例行确定。用药方案取决于各种因素，例如成像的癌细胞，组织或肿瘤是分散还是局部，患者的健康程度，年龄等。

本发明所构建二维纳米片可通过三种已知的给药途径给药，包括静脉给药，腹腔给药，以及局部给药的区域递送形式。

本发明的有益效果主要体现在：本发明提供了一种新型二维纳米片光热转换材料，具有较大的截面积，较高的光吸收系数，在近红外光照射下，具有良好的光热转换效率与光热稳定性，其光热转换效率达到38.9％，可用于肿瘤的光热治疗，具有较好应用前景。

(四)附图说明

图1为二维纳米片的透射电镜；

图2为二维纳米片的紫外可见近红外吸收光谱；

图3为二维纳米片的光热转换曲线。

(五)具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1：

利用电子天平称取1mg的四羟基蒽醌粉末溶解在盛有40μl去四氢呋喃溶液中，然后加入950μl去离子水，混匀后，向其中加入10mg/mlcucl2(ph7.4，用naoh调节ph)10μl，并搅拌1h。13000rpm/min，离心，获得沉淀后，加入中性pbs溶液洗涤，13000rpm/min，离心，反复3次，后分散在pbs缓冲液中备用。

将获得的二维纳米片：双氨基-聚乙二醇混合(peg-(nh2)2)的按照质量比为1:10混合过夜，并利用中性的pbs洗涤，离心，重悬反复3次，获得peg修饰的二维纳米片。

实施例2：

实施例1制备二维纳米片尺寸约500～800nm×500～800nm，具备较高的吸收系数，光热稳定性，以及光热转换能力。可用于肿瘤的光热治疗。

使用透射电镜(tem)、紫外-可见分光光度计(uv-vis-nir)对二维纳米片进行表征，并光热检测器检测二维纳米片808nm激光照射后的升温情况，具体测试结果如下：

(1)透射电镜(tem)

透射电镜表示二维纳米片的形貌和纳米尺寸。结果参照图1，表示在0.2μm的标尺下，检测二维纳米片的分布及形貌，其说明二维纳米片尺寸均一，形貌一致。

(2)紫外-可见-近红外分光光度计(uv-vis-nir)

紫外-可见-近红外吸收光谱，表示二维纳米片的特征光谱。结果参照图2，二维纳米片的在600-1000nm具有较高的吸收系数，其500nm左右具有较高单峰，其与cu离子的吸收一致。证明通过配位作用出新的二维纳米片。

(3)二维纳米片的光热曲线

结果见图3。由图可见，二维纳米片在808nm的激光照射下，与pbs溶液相比，二维纳米片在5min内升高到57.8℃，表明其具有良好的光热转换能力。