一種核殼結構的復合納米材料及其制法和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料領域，具體地涉及一種核殼結構的復合納米材料及其制法和應用。
【背景技術】
[0002]基于納米材料的多功能分子探針在惡性腫瘤等重大疾病的診斷和治療中具有重要的應用。特別是貴金屬納米材料，如金、銀、鉑等由于具有制備簡單、水溶性好等優點，成為重要的SERS活性基底材料。眾所周知，在貴金屬納米材料中，銀的SERS活性最高，在相同條件下，銀的SERS增強因子比金或鉑高3個數量級以上。但是，銀納米材料的生物毒性較高，且易氧化導致其SERS活性大大降低。由于其潛在的毒性和不穩定性，單一的銀納米粒子制備的SERS試劑無法適用于體內的成像診斷。
[0003]因此，本領域迫切需要開發一種新型的具有高的SERS活性且適于體內成像診斷的多功能分子探針。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種新型的具有高的SERS活性且適于體內成像診斷的多功能分子探針。
[0005]本發明的第一方面，提供了一種復合納米材料，所述復合納米材料具有核殼結構，且包括:
[0006]作為內核的銀納米顆粒，所述銀納米顆粒表面搭載第一拉曼檢測分子；和
[0007]作為外殼的金和/或鉑層，所述金和/或鉑層包覆于所述銀納米顆粒表面，且所述金和/或鉑層的遠離所述銀納米顆粒的外表面搭載第二拉曼檢測分子。
[0008]在另一優選例中，所述復合納米材料的粒徑為10 — lOOOnm。
[0009]在另一優選例中，所述復合納米材料的粒徑為15 — 800nm,較佳地為20 — 500nm，更佳地為25 - 250nm。
[0010]在另一優選例中，所述復合納米材料的形狀為:球形、棒形、星形、三角片、立方體、
三角錐、或其組合。
[0011]在另一優選例中，所述銀納米顆粒的粒徑為l_500nm。
[0012]在另一優選例中，所述銀納米顆粒的粒徑為3 — 300nm，較佳地為5 — 200nm，更佳地為 8 -1OOnm。
[0013]在另一優選例中，所述銀納米顆粒的形狀為:球形、棒形、星形、三角片、立方體、三角錐、或其組合。
[0014]在另一優選例中，所述金和/或鉑層的厚度為5 - 300nm，較佳地為10 — 200nm，更佳地為15 -1OOnm。
[0015]在另一優選例中，所述第一拉曼檢測分子和所述第二拉曼檢測分子可相同或不同，分別獨立地選自下組:DTTC、氨基苯硫酚、羅丹明、茜素紅、中性紅、甲基藍、氨基苯甲酸、或其組合。
[0016]在另一優選例中，所述第一拉曼檢測分子均勻搭載于所述銀納米顆粒表面。
[0017]在另一優選例中，所述“均勻”指在任一單位面積的所述銀納米顆粒表面所述第一拉曼檢測分子的分布濃度與所述第一拉曼檢測分子在整個所述銀納米顆粒表面的分布濃度的比值為0.8-1.2，較佳地為0.9-1.1o
[0018]在另一優選例中，所述第一拉曼檢測分子對所述銀納米顆粒表面的包覆率為10 - 100%,較佳地為50 - 100%,更佳地為90 — 100%。
[0019]在另一優選例中，所述第二拉曼檢測分子均勻搭載于所述金和/或鉑層表面。
[0020]在另一優選例中，所述“均勻”指在任一單位面積的所述金和/或鉑層表面所述第二拉曼檢測分子的分布濃度與所述第二拉曼檢測分子在整個所述金和/或鉑層表面的分布濃度的比值為0.8-1.2，較佳地為0.9-1.1o
[0021]在另一優選例中，所述第二拉曼檢測分子對所述金和/或鉑層表面的包覆率為10 - 100%,較佳地為50 - 100%,更佳地為90 — 100%。
[0022]在另一優選例中，所述金和/或鉑層對所述銀納米顆粒的包覆率為30 — 100%。
[0023]在另一優選例中，所述金和/或鉑層對所述銀納米顆粒的包覆率為50 — 98%，較佳地為75 — 97 %，更佳地為90 — 95 %。
[0024]本發明的第二方面，提供了一種本發明第一方面所述的復合納米材料的制備方法，所述方法包括如下步驟:
[0025]a)提供第一溶液、第二溶液、第三溶液和第四溶液，其中，
[0026]所述第一溶液包含第一溶劑和溶于第一溶劑中的銀納米顆粒；
[0027]所述第二溶液包含第二溶劑和溶于第二溶劑中的第一拉曼檢測分子；
[0028]所述第三溶液包含第三溶劑和溶于第三溶劑中的金或鉑納米顆粒；
[0029]所述第四溶液包含第四溶劑和溶于第四溶劑中的第二拉曼檢測分子；
[0030]b)在攪拌條件下，混合第一溶液和第二溶液，得到含第一拉曼檢測分子修飾的銀納米粒子的第一混合液；
[0031]c)在攪拌條件下，混合第三溶液和第一混合液，得到含金或鉑層包覆的經第一拉曼檢測分子修飾的銀納米粒子的第二混合液；
[0032]d)在攪拌條件下，混合第四溶液和第二混合液，得到本發明第一方面所述的復合納米材料。
[0033]在另一優選例中，所述第一溶液中銀納米顆粒的摩爾濃度為0.05_10mM，較佳地為0.l-5mM，更佳地為 0.l-3mM。
[0034]在另一優選例中，所述第二溶液中第一拉曼檢測分子的摩爾濃度為0.05_10mM，較佳地為0.l_5mM，更佳地為0.l_3mM。
[0035]在另一優選例中，所述第三溶液中金或鉑納米顆粒的摩爾濃度為0.05-10mM，較佳地為0.l_5mM，更佳地為0.l-3mM。
[0036]在另一優選例中，所述第四溶液中第二拉曼檢測分子的摩爾濃度為0.05_10mM，較佳地為0.l_5mM，更佳地為0.l_3mM。
[0037]在另一優選例中，所述第一溶劑、第二溶劑、第三溶劑和第四溶劑可相同或不同，分別獨立地選自下組:水、醇類、二甲基亞砜、或其組合。
[0038]在另一優選例中，所述醇類為1-3元低級醇，選自下組:甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、或其組合。
[0039]在另一優選例中，所述銀納米顆粒、所述第一拉曼檢測分子和所述第二拉曼檢測分子如本發明第一方面所述。
[0040]在另一優選例中，所述金或鉬納米顆粒的粒徑為l_50nm，較佳地為2_30nm，更佳地為 3-15nm。
[0041]在另一優選例中，所述金或鉑納米顆粒的形狀為:球形、棒形、星形、三角片、立方體、三角錐、或其組合。
[0042]在另一優選例中，所述第一溶液、所述第二溶液、所述第三溶液和所述第四溶液的使用體積比為 1-100:1-10:1-10:l-10o
[0043]在另一優選例中，所述第一溶液、所述第二溶液、所述第三溶液和所述第四溶液的使用體積比為 1-50:1-3:1-8:1-5，較佳地為 1-30:1-2:1-6:1_3。
[0044]在另一優選例中，步驟b)和/或步驟c)和/或步驟d)所述攪拌的攪拌時間為5-120min，較佳地為 10_80min。
[0045]在另一優選例中，在步驟b)和/或步驟c)和/或步驟d)之后還任選地包括如下步驟:
[0046]1-1)離心所得混合液，收集固體產物；
[0047]1-2)任選地清洗步驟1-1)所得產物；
[0048]1-3)將步驟1-2)所得產物重新分散于所述第一溶劑中。
[0049]在另一優選例中，步驟1-2)所述清洗所用的清洗液優選為水，清洗次數優選為1-50次，較佳地為3-15次，更佳地為5-10次。
[0050]在另一優選例中，步驟1-3)中所述第一溶劑的體積與步驟b)所述第一溶液的體積近似，優選為相同。
[0051]本發明的第三方面，提供了一種組合物，所述組合物包括:
[0052]本發明第一方面所述的復合納米材料；和
[0053]藥學上可接受的載體。
[0054]本發明的第四方面，提供了一種本發明第一方面所述的復合納米材料或本發明第三方面所述的組合物的用途，用于選自下組的一種或多種用途:
[0055]i)制備腫瘤治療的光熱治療用藥物組合物；
[0056]ii)制備腫瘤診斷的SERS成像診斷用藥劑；
[0057]iii)制備多模診療聯用藥物組合物。
[0058]在另一優選例中，所述光熱治療用藥物組合物可在近紅外光照射下產熱將細胞殺死。
[0059]本發明的第五方面，提供了一種制品，所述制品含有本發明第一方面所述的復合納米材料或由本發明第一方面所述的復合納米材料制成。
[0060]在另一優選例中，所述制品選自下組:藥物組合物、藥劑、診斷試劑、診療一體化試劑。
[0061]本發明的第六方面，提供了一種非治療性、非診斷性SERS成像方法，所述方法包括步驟:將本發明第一方面所述的復合納米材料或本發明第三方面所述的組合物施用于待處理細胞或組織，并檢測待處理細胞或組織的拉曼信號。
[0062]應理解，在本發明范圍內中，本發明的上述各技術特征和在下文(如實施例)中具體描述的各技術特征之間都可以互相組合，從而構成新的或優選的技術方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
【附圖說明】
[0063]圖1是本發明實施例1所得銀@金納米星結構的TEM圖。
[0064]圖2是本發明實施例3所得銀@金納米殼結構在808nm激光輻照下的溫度隨輻照時間的變化曲線。
[0065]圖3是本發明實施例4所得銀@金納米星結構的紫外-可見吸收光譜。
[0066]圖4是本發明實施例5所得銀@鉑納米顆粒結構的紫外-可見吸收光譜。
[0067]圖5是本發明實施例6所得銀@鉑納米殼結構的紫外-可見吸收光譜。
[0068]圖6是本發明實施例7所得銀@金納米星結構在帶瘤裸鼠體內的SERS光譜圖。
[0069]圖7是注射本發明實施例7所得銀@金納米星結構的MCF-7細胞存活率隨近紅外光輻照時間的變化情況。
[0070]圖8是在體內注射本發明實施例7所得銀@金納米星結構的帶瘤裸鼠的腫瘤尺寸變化曲線。
[0071]圖9是本發明實施例7所得銀@金納米星結構和對比例I所得復合納米材料Cl的SERS光譜圖。
【具體實施方式】
[0072]本發明人經過長期而深入的研宄，意外地發現通過將毒性低且穩定性好的貴金屬金和/或鉑復合在毒性高且穩定性差的銀納米顆粒表面制得一種核殼結構的納米材料后，分別在銀內核表面和金和/或鉑外殼表面搭載拉曼檢測分子，可獲得一種SERS活性顯著增強的復合納米材料。具體地，所述復合納米材料中，一方面由于采用毒性低且穩定性好的貴金屬金和/或鉑作為外殼包覆在毒性高且穩定性差的銀納米顆粒表面，可顯著改善銀納米顆粒呈現出的生物毒性，同時還可有效阻止銀納米顆粒的氧化，從而在很大程度上抑制了其SERS活性的降低；另一方面通過在銀內核表面和金和/或鉑外殼表面兩次搭載拉曼檢測分子，可明顯提高所得復合納米材料的SERS