空心纳米球的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种聚乙二醇化的Cu3BiS3空心纳米球的制备方法。
【背景技术】
[0002]光热消融治疗作为治疗癌症的一种新方法近年来受到极大地关注，选择合适的光热转换材料尤为重要。目前的光热转换材料主要有四大类:贵金属基光热转换材料、碳基光热转换材料、有机化合物光热转换材料、半导体光热转换材料。在具有超强光热转化效率的纳米材料中，广泛研宄的是贵金属纳米材料，如金纳米颗粒。但是贵金属材料存在成本较高，光稳定性不好，具有一定的生物毒性等不足。特别是，受光激发下，材料会发生形貌变化甚至发生融化，从而导致等离子共振吸收峰会随着光致而偏移，最终影响到光热效果。碳基光热材料存在光热转化效率低，光热效果差等不足。至于有机化合物光热材料，尽管它们的生物毒性较低，但是存在光热转换效率低、光热性能不稳定、易被光漂白、需要使用高功率激光密度等缺点。
[0003]相比而言，铜基半导体光热剂是一类新型近红外响应的光热转换材料，具有生物毒性低、吸收系数大、光稳定性好、价格便宜等优点，在癌症细胞消融方面具有明显优势。但是目前报道的铜基材料存在光学吸收系数小，光热转化率不高；材料尺寸过大不适合生物体系应用；产物未经高分子改性而不稳定、易聚沉；比表面积较小难以载药等不足。
【发明内容】
[0004]本发明为了克服现有技术的不足，提供一种操作过程简便、所需原材料易得，制造成本低的聚乙二醇化的Cu3BiS3空心纳米球的制备方法，该方法制得的Cu 3BiS3空心纳米球可以负载高剂量的药物，具有高效的光热转化效率。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:一种聚乙二醇化的Cu3BiS3S心纳米球的制备方法，包括如下步骤:1)制备A混合溶液:将氯化铜CuCl2、五水硝酸铋Bi (NO3) 35H20，溶于乙二醇中，搅拌I小时后得到A混合溶液，CuCl2、Bi (NO3) 35H20、乙二醇的比例为0.45 mmol: 0.15 mmol: 55 ml;制备B混合溶液:将L-半胱氨酸、PEG (Mn=2000)，溶于乙二醇，搅拌I小时后得到B混合溶液；L-半胱氨酸、PEG、乙二醇的比例为0.6 mmol:4 mL:5 mL ；
CuCl2、Bi (NO3) 35H20和L-半胱氨酸的摩尔比为3:1:4 ;
2)将步骤I)得到的A混合溶液在200 °C条件下油浴回流反应I h，得到A反应液；将步骤I)得到的B混合溶液注入A反应液中，搅拌I小时后转移到高压釜中，在200 °C条件下反应I h，冷却，离心，洗涤，干燥，即得聚乙二醇化的Cu3BiS3空心纳米球。
[0006]进一步的，所述步骤I)中B混合溶液的PEG分子量为2000，用量为4mL。
[0007]进一步的，所述步骤2)中高压釜为150 mL的聚四氟乙烯不锈钢反应釜。
[0008]所述步骤2)中洗涤过程采用为水、乙醇各洗涤3-5次。
[0009]进一步的，制得的所述Cu3BiS3空心纳米球应用于红外光激发的药物传递、热疗、热疗协同化疗杀死癌细胞
本发明制得的纳米Cu3BiS3经聚乙二醇修饰后，则可以阻止它们被蛋白质吸附、提高它们的生物相容性及防止它们在生物环境下的团聚；当纳米Cu3BiS^ijg成空心结构时，则有利于光在其空腔中的多次反射，从而增加了光能利用率；同时，空心纳米球具有大的比表面积，可以负载高剂量的药物；因此，制备聚乙二醇化的空心结构的Cu3BiS3纳米球，既可以保证满足生物医学应用要求，又增强了红外光的利用率，表现为提高了其光热转化效率；且具有高比表面积的纳米空心球，又可以负载高剂量的药物，同时实现药物传递、光热释药及光热协同药物疗法来治愈癌细胞。
[0010]综上所述，本发明具有以下优点:1)本发明具有环境友好、原材料廉价易得、操作过程简便、重复率高等优点；2)本发明的产物在溶液中的分散性好，稳定性高；可以很好的分散在水、乙醇、甲苯等极性与非极性溶剂中。3)本发明制得的聚乙二醇化的Cu3BiS3S心纳米球具有可以忽略的细胞毒性；4)本发明制得的聚乙二醇化的Cu3BiS3S心纳米球在近红外区有很强的吸收，能有效的将近红外光转换成热；在对人体安全功率为0.72 WcnT2的980 nm的激光照射下，5 min内含本发明制得的Cu3BiS3空心纳米球的水溶液能升高30 V’而纯水仅升高3 °C；5)本发明提供的聚乙二醇化的Cu3BiS3空心纳米球具有多功能性，在红外光激发下能够实现药物传递，光热杀死癌细胞，以及光热协同药物杀死癌细胞。
【附图说明】
[0011]图1为本发明制备的聚乙二醇化的Cu3BiS3S心纳米球的透射电镜照片。图2为本发明制备的聚乙二醇化的Cu3BiS3空心纳米球的XRD花样。
[0012]图3为本发明制备的聚乙二醇化的Cu3BiS3空心纳米球的红外光谱。
[0013]图4为本发明制备的Cu3BiS3S心纳米球的紫外吸收光谱。
[0014]图5为本发明制备的Cu3BiS3空心纳米球的细胞毒理性图片。
图6为本发明制备的Cu3BiS3空心纳米球在功率为0.72 WcnT2的980 nm激光器照射下温度-时间曲线图。
[0015]图7为Hela细胞在不同浓度的Cu3BiS3纳米球存在下，经功率为0.72 WcnT2的980nm激光照射5 min后细胞的抑制情况。
[0016]图8为不加纳米粒子的正常Hela细胞、本发明制备的Cu3BiS3空心纳米球(5g/mL)处理Hela细胞24 h后的显微图像及本发明制备的Cu3BiS3空心纳米球(5g/ml)在0.72WcnT2的980 nm激光器照射Hela细胞5 min显微图像三者间的对比图。
[0017]图9为制备的聚乙二醇化的Cu3BiS3空心纳米球在不同pH条件下，光热释放药物情况。
[0018]图10为热疗、药疗及热疗协同药疗杀死癌细胞的情况。
【具体实施方式】
[0019]为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
[0020]实施例1
制备聚乙二醇化的Cu3BiS3空心纳米球 I)制备A混合溶液:将0.45 mmol氯化铜CuCl2、0.15 mmol五水硝酸铋Bi (NO3)35H20，溶于55 ml乙二醇中，然后搅拌，得到A混合溶液；
制备B混合溶液:将0.6 mmol L-半胱氨酸、4 ml PEG (Mn=2000)，溶于5 ml乙二醇，然后搅拌，得到B混合溶液；其中，CuCl2、Bi (NO3) 35H20和L-半胱氨酸的摩尔比为3:1: 4。
[0021]2)将步骤I)得到的A混合溶液在200 °C条件下油浴回流反应I h，得到A反应液中；将步骤I)得到的B混合溶液迅速注入A反应液中，搅拌I小时候，立即转移到150ml的聚四氟乙烯不锈钢反应釜内，于200 °C条件下反应I h，冷却，离心，洗涤，干燥，即得所述光热转换材料，其中，所述洗涤为水、乙醇各洗涤3-5次；透射电镜照片显示产物为空心纳米球，粒径为100-150 nm，如图1所示；粉末X-射线衍射研宄表明产物为纯相的Cu3BiS3,如图2所示；红外光谱表明，产物表面含有聚乙二醇，如图3所示。紫外漫反射谱测试显示Cu3BiS3空心纳米球对红外光有很好的吸收性能，如图4所示。
[0022]实施例2
将实施例1制得的12 mg聚乙二醇化的Cu3BiS3空心纳米球分别超声分散在4 ml水、乙醇与甲苯中。12小时后观察，，聚乙二醇化的Cu3BiS3空心纳米球仍然可以在中保持很好的分散性与稳定性。
[0023]实施例3
1)用96孔细胞培养板培养HeLa细胞，保证每个孔的细胞数为5X 13个，用含胎牛血清培养基(DMEM)在0)2含量5%的37 °0恒温细胞培养箱中培养24小时；
2)24小时后吸掉培养液，并用PBS冲洗一次HeLa细胞，洗掉已凋零死亡的HeLa细胞；加入无血清DMEM培养基，在0)2含量5%的37 °0恒温细胞培养箱中培养12小时；
3)12小时后吸掉培养液，用含胎牛血清DMEM培养基分散实施例1中制得的Cu3BiS3S心纳米球配成浓度为I mg/ml的Cu3BiS3S心纳米球培养基溶液，用DMEM稀释成一系列浓度的溶液(0.5，5，10，20，100 μ g/ml)，并用这一系列浓度的溶液代替细胞培养基进行HeLa细胞培养，每个浓度都设置10个副孔，同时另外设置10个孔为阴性对照组(加不含Cu3BiS3空心纳米球的胎牛血清培养基，随后其余实验条件一致)在0)2含量5%的37 °C恒温细胞培养箱中培养24小时；
4)24小时后，每个孔中加入20μ I (5 mg/ml) 3- (4，5-二甲基噻唑-2)-2，5-二苯基四氮唑溴盐(MTT)，随后放入0)2含量5%的37 °0恒温细胞培养箱中培养4小时；
5)4小时后，出现蓝色大颗粒结晶，加入200μ 1DMS0，放到低速摇床上震荡10 min，用酶标仪测得490 nm下的光学密度值。细胞毒理