一种表面改性的氧化钌水合物及其制备及应用
【技术领域】
[0001]本发明属于氧化钌水合物的制备及其应用领域，具体是涉及一种聚乙烯吡咯烷酮表面改性的氧化钌水合物的制备方法及其在近红外光热治疗癌症方面的应用。
【背景技术】
[0002]光热治疗是在近红外光(700-1100nm)的辐照下，通过光热试剂将光能转换为热能，进而使癌细胞热死的一种新兴癌症治疗技术。由于该技术操作简便、易于控制、设备简单、成本低廉等特点，近年来越来越受到科学家的青睐。光热试剂在该技术中发挥着最关键的作用一将光能有效转换成热能。
[0003]目前有较多的近红外光热转换材料被用作光热试剂应用与癌症的热疗，如贵金属(金和钯)材料。这类材料因其表面独特的局域表面等离子体共振效应，在近红外区域有很强的吸收，因而表现出很好的光热转换效率，但是这类材料的价格昂贵、光稳定性差等因素限制了其在该领域的大规模实际应用。因此，开发寻求一些价格低廉、生物兼容性好、光热转换效率高并且光稳定性强的光热转换材料具有重要意义。
[0004]钌的价格相对于以上金和钯等贵金属而言要廉价许多，已有钌的配合物被报道用于抗肿瘤的研宄，但作为光热试剂的研宄目前没有见报道。本发明通过简单的水热反应合成了氧化钌水合物(RuO2.XH2O)，该材料在水溶液中表现出很强的近红外光吸收，并且拥有很高的光热转换效率。通过表面改性的方法提高了材料的生物兼容性，体外光热实验也表明:该材料在功率密度为1.0W/cm2的808纳米波长的激光辐照下可以快速、有效的杀死癌细胞。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种表面改性的氧化钌水合物的制备方法，并将之作为一类新型的光热试剂用于热疗癌症。本发明具有合成方法简单、反应原料单一、操作过程简便、环境友好等特点，可以大规模生产应用。
[0006]为了达到上述目的，本发明提供了一种表面改性的氧化钌水合物，其特征在于，通过对氧化钌水合物使用聚合物进行表面改性得到。
[0007]本发明还提供了上述的表面改性的氧化钌水合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0008]步骤1:称取原料三氯化钌水合物(RuCl3.XH2O)加水搅拌溶解，转入聚四氟乙烯内胆水热反应釜中进行水热反应，冷却至室温后，离心分离，洗涤，得到氧化钌水合物，分散于水中；
[0009]步骤2:将所得的分散液于室温进行第一次超声，加入聚合物，进行第二次超声，室温反应，经离心，洗涤后得到表面改性的氧化钌水合物。
[0010]优选地，所述的水热反应于鼓风干燥箱中进行。
[0011]优选地，所述的水热反应的反应温度为160-200°c，反应时间为6-24小时。
[0012]优选地，所述的第一次超声的时间为0.5-2.0小时，超声功率为300W，所述的第二次超声的的时间为0.5-2.0小时，超声功率为300W。
[0013]优选地，所述的室温反应的反应时间为2-48小时。
[0014]优选地，所述的步骤2中的聚合物为聚乙烯吡咯烷酮。
[0015]优选地，所述的步骤2中的分散液中氧化钌水合物与水的比例为Ig: 50_200mL。
[0016]优选地，所述的步骤2中的分散液中的氧化钌水合物与聚合物的重量比为I: 0.5-20.0o
[0017]本发明还提供了上述的表面改性的氧化钌水合物作为近红外光热转换试剂在制备癌细胞体外热疗制剂中的应用。
[0018]本发明的一种表面改性的氧化钌水合物的应用，所述最终产物在功率为1.0W/cm2功率的808纳米波长的激光辐照下，可以快速、有效的杀死癌细胞，首次开发了氧化钌水合物光热转换材料并用于治疗癌症。
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0020](I)本发明关于氧化钌水合物材料的制备具有合成简单、生物兼容性好等特点；本发明制备的表面改性的氧化钌水合物，可以均匀分散于磷酸缓冲液，具有良好的生物兼容性，并且表现出优异的光热转换性能，可以作为近红外光热治疗制剂，应用与体内外热疗癌症。
[0021](2)本发明制备的氧化钌水合物材料展现出很强的近红外吸收特性，在探针、光电催化、光热转换等领域有潜在的应用价值；
[0022](3)本发明制备的氧化钌水合物材料在808纳米波长的激光器辐照下，具有很高的光热转换效率，可以使溶液温度升高5-50°C，可以快捷、高效地杀死癌细胞，在癌症治疗反面用于广阔的应用前景。
【附图说明】
[0023]图1是本发明中制备的RuO2.XH2O材料在低倍(a)和高倍(b)下的TEM图片；
[0024]图2是本发明中制备的RuO2.XH2O材料的XRD图；
[0025]图3是本发明中制备的RuO2.χΗ20材料的紫外吸收图(a)及近红外激发下的升温及降温曲线图(b);
[0026]图4是本发明中制备的RuO2 -XH2O材料的相对MCF-7的细胞毒性(a)和台盼蓝染色的体外光热消融癌细胞图(b)；
【具体实施方式】
[0027]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0028]实施例1
[0029]一种表面改性的氧化钌水合物，通过对氧化钌水合物使用聚乙烯吡咯烷酮进行表面改性得到。
[0030]所述的表面改性的氧化钌水合物的制备方法为:
[0031](I)称取0.19g的RuCl3.χΗ20，加入水50mL，室温搅拌0.5小时溶解后，转入60mL聚四氟乙烯内胆水热反应釜中置于鼓风干燥箱中进行水热反应，反应温度为180°C，反应时间为24小时，冷却至室温后，离心分离，将所得的固体水洗三次，离心分离，得到直径为
2-5nm的氧化钌水合物纳米粒子；取0.1g氧化钌水合物纳米粒子均匀分散于20mL的水中，冰箱冷减备用；
[0032]所得的氧化钌水合物纳米粒子的??Μ图如图1中(a)和(b)所示。取氧化钌水合物纳米粒子冷冻干燥后进行X射线衍射实验，产物晶相与标准氧化钌数据吻合(如图2所示)O
[0033](2)移取2.0mL上述氧化钌水合物纳米粒子分散液，加入20mL水，在超声功率为300W的条件下于室温超声0.5小时，加入0.2g PVP-K30，在超声功率为300W的条件下超声40分钟后，室温反应12小时，经离心、用水洗涤后得到PVP表面改性的氧化钌水合物，分散于磷酸盐缓冲液(PBS)中备用。
[0034]所得的PVP表面改性的氧化钌水合物能够很好的分散在PBS中，并且具有很强的近红外光吸收性能(如图3中(a)所示)。
[0035]实施例2
[0036]采用与实施例1相同的方法制备PVP表面改性的氧化钌水合物，将其分散于磷酸盐缓冲液(PBS)得到氧化钌浓度为1600ppm(lppm= lmg/kg)的PBS分散液，用功率密度为1.0W/cm2的808nm激光器辐照5分钟，水温直接升高了 25.5摄氏度(如图3中(b)所示)。
[0037]实施例3
[0038]将2X 14个MCF-7细胞在DMEM细胞培养基中在37°C条件下培养得到MCF-7细胞培养液。采用与实施例1相同的方法制备PVP表面改性的氧化钌水合物，将其分散于磷酸盐缓冲液(PBS)，取系列不同氧化钌溶度的PBS分散液各10微升分别加入至0.1mL MCF-7细胞培养液中在37°C条件下孵化24小时，MTT法评估氧化钌水合物的毒性(如图4中(a)所示)，材料的生物兼容性良好。
[0039]将10微升氧化钌水合物浓度为16mg/mL的PBS分散液加入至0.1mL MCF-7细胞培养液中，在37°C条件下孵化2小时后用功率密度为1.0W/cm2的808nm激光器辐照10分钟，经台盼蓝染检验可以看出(如图4中(b)所示)，癌细胞基本完全死亡。
【主权项】
1.一种表面改性的氧化钌水合物，其特征在于，通过对氧化钌水合物使用聚合物进行表面改性得到。2.权利要求1所述的表面改性的氧化钌水合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:称取原料三氯化钌水合物加水搅拌溶解，转入聚四氟乙烯内胆水热反应釜中进行水热反应，冷却至室温后，离心分离，洗涤，得到氧化钌水合物，分散于水中； 步骤2:将所得的分散液于室温进行第一次超声，加入聚合物，进行第二次超声，室温反应，经离心，洗涤后得到表面改性的氧化钌水合物。3.如权利要求2所述的表面改性的氧化钌水合物的制备方法，其特征在于，所述的水热反应于鼓风干燥箱中进行。4.如权利要求2所述的表面改性的氧化钌水合物的制备方法，其特征在于，所述的水热反应的反应温度为160-200°C，反应时间为6-24小时。5.如权利要求2所述的表面改性的氧化钌水合物的制备方法，其特征在于，所述的第一次超声的时间为0.5-2.0小时，超声功率为300W，所述的第二次超声的的时间为0.5-2.0小时，超声功率为300W。6.如权利要求2所述的表面改性的氧化钌水合物的制备方法，其特征在于，所述的室温反应的反应时间为2-48小时。7.如权利要求2所述的表面改性的氧化钌水合物的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中的聚合物为聚乙烯吡咯烷酮。8.如权利要求2所述的表面改性的氧化钌水合物的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中的分散液中氧化钌水合物与水的比例为Ig: 50-200mL。9.如权利要求2所述的表面改性的氧化钌水合物的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中的分散液中的氧化钌水合物与聚合物的重量比为1: 0.5-20。10.权利要求1中所述的表面改性的氧化钌水合物作为近红外光热转换试剂在制备癌细胞体外热疗制剂中的应用。
【专利摘要】本发明提供了一种表面改性的氧化钌水合物及其制备及应用。所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：称取原料三氯化钌水合物(RuCl3·xH2O)加水搅拌溶解，转入聚四氟乙烯内胆水热反应釜中进行水热反应，冷却至室温后，离心分离，洗涤，得到氧化钌水合物，分散于水中；步骤2：将所得的分散液于室温进行第一次超声，加入聚合物，进行第二次超声，室温反应，经离心，洗涤后得到表面改性的氧化钌水合物。本发明制备的表面改性的氧化钌水合物，可以均匀分散于磷酸缓冲液，具有良好的生物兼容性，并且表现出优异的光热转换性能，可以作为近红外光热治疗制剂，应用与体内外热疗癌症。
【IPC分类】B82Y30/00, C01G55/00
【公开号】CN104961165
【申请号】CN201510349235
【发明人】胡俊青, 肖志音, 黄小娟, 李博, 刘锡建, 邹儒佳, 徐开兵
【申请人】东华大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月19日