一种光热系统及其制造方法与流程

本发明涉及一种光热处理系统以及其制造方法。更具体地，本公开涉及具有诸如发光二极管（led），激光二极管等的光源的纳米材料的光热系统以及用于制造该系统的方法。

背景技术：

纳米材料，如金纳米棒（goldnanorods）具有独特的光学特性，它被广泛用于生命科学，环境，织物等领域。例如，这些纳米粒子的光吸收具有选择性。这些纳米粒子可以用近红外（nir）激光器或发光二极管进行加热。同时具有抗紫外线（uv）性质和抗菌性能。

技术实现要素：

本公开涉及一种光热处理系统及其制成的方法。更具体地说，本公开涉及一种含有纳米材料光热处理系统和制造的方法。光热系统包括发光源和相应的光敏材料。发光器件可以是单波长器件。纳米材料是包含在多层结构内的纳米颗粒。纳米粒子的外层是的纳米粒子高度稳定。具有外层的纳米颗粒可以分散在含水介质中或固化。前述纳米颗粒增强了纳米颗粒的浓度和光吸收。该系统可用于不同的应用。该应用可以治疗皮肤，伤口，异常细胞，癌症等。

附图说明

图1示出了光源的示意图。该系统包括控制部分1，光源2，反射镜3，镜头4，控制和驱动电路可以内置在控制部分。光可以从光源2发射，然后被反射器3反射。透镜可以用来将光束调节到适当的尺寸在一定的距离。

图2示出了带有具有两个新层的原始单层和纳米材料的纳米材料的示例的示意图。两层可以一步一步添加。5代表裸露的纳米粒子。6代表原始单层。7和8代表两个新层。

图3示出了两层纳米材料的示例的示意图。两层可以一步一步添加。可以存在交叉连接层内和层间。第二层可以结合到纳米材料表面。5代表裸露的纳米粒子。6代表原始单层。7和8代表两个新层。

不同图中相同的参考数字代表相同的部分。

发明实施方式

纳米粒子可以通过化学还原法，超声化学法，绿色法等各种方法制备而成。纳米粒子的问题之一是毒性。对于许多方法制备的金纳米棒的表面涂层是十六烷基三甲基溴化铵（ctab）。但是ctab具有细胞毒性。但是，ctab的去除会影响纳米材料的稳定性，极大地减少纳米粒子的寿命。因此，需要新的稳定层来稳定杆纳米粒子的形态。在已有的许多应用中，有多种单层材料被用于进一步稳定纳米粒子。

本发明中提到的纳米粒子包含但是不限于纳米棒、纳米球、纳米线的多种形状，包含金属（如au、ag、pt、pb）、半导体材料（如cdse、cds、zns、tio2、pbs）、磁性材料（如fe2o3或co纳米颗粒）以及复合材料（如fept、copt）。

本发明采用多层的配位体，以锁定保护层附着在纳米粒子表面上。在本发明的一个实施例中，第一层用共价键直接附着到纳米粒子表面。第一层的配体包括至少两个官能团，其中一个配体的官能团通过共价键与粒子表面相连接，另外一个配体的功能团可以与第二层的配体的功能团相连，同时同一层内配位基的配体可以交联连接。

在本发明的一个实施例中，第一层稳定层可以包含具有多个附着点的配体，可以是二维配体或者三维配体。配体上原部分自由结合点附着到了纳米粒子表面上。还有部分自由结合点未发生反应，可以与其他配体进行反应。因为该配体上有多个结合点与纳米棒的表面相连接，所以从纳米棒表面脱离的程度就比较低。

在本发明的一个实施例中，在纳米棒表面有一层直接附着的第一层.第一层配体中有两个以上的官能团，第一层的配体通过适当的反应以保证配体的头官能团能够附着在纳米棒上在第一层上面的配体可以通过有机官能团互相交联。这些互锁会有效减少第一层稳定层从纳米粒子上面的脱离的几率。第一层上的配体中也包含有未反应的官能团可以与其它层例如第二层反应。

在一个实施例中，第一层的配体中可以包含一些含有氮、硫、磷、氧元素的原子的官能团。例如一些树突状聚合物分子，聚酰胺-胺型树枝状高分子poly(amidoamine)(pamam).等。这些分子具有树状的结构，并且可以扩展到更多的分支。随着分支的增多，分子会变得弯曲。在多次扩展之后，有一些胺基的结合点就可以附着到纳米粒子表面，同时有一些未附着的结合点。

在一个实施例中，这些配体可以是二维的，二维配位体还可以是一些同时含有胺基和丙烯酸酯官能团的单体的配位体，例如聚（2-氨基乙基甲基丙烯酸酯-co-甲基丙烯酸甲酯等。在本发明的一个实施例中，二维配位体可以包括同时含有胺基和丙烯酸酯官能团的单体的配位体例如聚（2-氨基乙基甲基丙烯酸酯-co-甲基丙烯酸甲酯）。在一个实施例中，这些配体可以是三维的，三维配位体可以包括一些有三个或者以上官能团同时至少有两个官能团会在同一个平面上的分子，例如蛋白质、肽或者合成高分子等等。

在一个实施例中，第一，第二和第三层配体包括但是不限于巯基，胺，胺官能团，丙烯酸酯官能团，聚乙二醇，树状聚合物壳聚糖，多肽，生物大分子单体及其组合。例如，这些配体包括硫醇化-聚乙二醇（hs-peg）或包括胺（nh2-）的其它头部基团。一个单层配体包含一个或多个配体。不同的层可以通过共价键结合，其中共价键可以是c-n或c-c键。该键也可以是金-官能团键，例如金-硫醇键。

在本发明的一个实施例中，所有的这些反应（包括增加配体层，交联等反应）都是在水或者水性溶液中完成。不同的配体之间的反应都可以在室温下进行，在本发明的一个实施例中，聚乙二醇层可以采用如下步骤制造。

配体溶液的浓度范围为0.00001m至0.5m。反应时间和温度可以随着不同配体而变化。例如，1小时，2小时，24小时或甚至更长。反应温度可以是4℃，25℃，35℃，60℃等。混合过程之后可以蒸发溶剂，中和并最终洗出。额外的表面活性剂可以通过连续离心除去。加热纳米复合材料的溶液导致相分离和从液相纳米复合材料形成固相纳米复合材料。

在一个实施方案中，所有反应步骤都在水或水溶液中进行。

在一个实施方案中，所有反应步骤均在有机溶液中进行。

在一个实施方案中，配体内部的交联可以在层间或层内形成。在一个实施方案中，新层或成瘾物质可以与配体中的多个末端反应。

在一个实施方案中，纳米粒子可以与多肽溶液混合24小时。混合过程可形成新的纳米稳定外层。

在一个实施方案中，壳聚糖可以溶解在纳米粒子分散体中。凝胶状固体壳聚糖-纳米粒子通过将溶液倒入容器中，然后在25℃下干燥24小时而获得。溶液的浓度可以根据不同的干燥时间而变化。例如，浓度可以是5％w/v。干燥后，获得的凝胶在周围环境中稳定，用naoh溶液碱化5分钟。浓度可以调整。可以用另外的添加剂进一步处理凝胶以增强不同的性能。

在一个实施方案中，所述混合物可以通过首先将大分子在水中在特定的ph值下溶解，随后加入纳米粒子在水中的悬浮液来制备。室温下24小时内形成凝胶。浓度可以变化。在一个实施方案中，凝胶可以用另外的添加剂进一步加工以增强不同的性质。

发光装置可以是单波长装置，其发射波长在800和1260nm之间的窄波长的红外光。光源可以是发光二极管或激光二极管。

系统包括控制部分1，光源2，反射镜3，镜头4，控制和驱动电路可以内置在控制部分。光可以从光源2发射，然后被反射器3反射。透镜可以用来将光束调节到适当的尺寸在一定的距离。在一个实施例中，光源是发光二极管。在另一个实施例中，光源是激光二极管，在该应用中反射器3不是必需的。

该发光装置可以是单个光源，也可以是光源的阵列。

图1中仅为示意图，不代表任何特定的尺度。在一个实施例中，发光装置厚度不超过50mm。

该系统可用于不同的应用。在一个实施例中，发光源和相应的光敏材料必须被组合以取得相应的效果。前述纳米颗粒增强了纳米颗粒的浓度和光吸收。

在一个实施方案中，该应用可以用于治疗皮肤。新的纳米材料可以涂在皮肤上。纳米材料可以单独使用，也可以与其他材料混合使用以增强效果，前述纳米粒子在皮肤表面或者渗透入皮下，增强纳米粒子的浓度和光吸收，在这些位置提高温度，加速血液循环。

在一个实施例中，该应用可以是治疗伤口。新的纳米材料可以涂在伤口处，纳米材料可以单独使用，也可以与其他材料混合使用。伤口内的前述纳米颗粒增强了纳米颗粒的浓度和光吸收。在光照作用下，该装置可以加速伤口的恢复。

在一个实施方案中，该应用可以治疗异常细胞如癌细胞。上述纳米颗粒可被异常细胞吸收，而正常细胞不受影响。前述的异常细胞内的纳米颗粒增强了纳米颗粒的浓度和光吸收。光线加热可以杀死细胞。

本说明书中使用的术语旨在描述特定的实施例，而不是限制性的。除非另有明确说明，否则术语“一”，“一个”和“该”也包括复数形式。当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指明所述特征，整体，步骤，操作，元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或更多其他特征，整体，步骤，操作，元素和/或组件。

关于前面的描述，应当理解，可以在不脱离本公开的范围的情况下，尤其在所使用的材料以及部件的形状，尺寸和布置方面进行详细的改变。本说明书和所描述的实施例仅是示例性的，本公开的真实范围和精神由随后的权利要求指示。