一種金包覆硒化銅納米粒子及其制備方法與應用
【專利摘要】本發明涉及一種金包覆硒化銅納米粒子及其制備方法與應用，制備方法包括以下步驟：(1)制備Cu2?XSe納米晶；(2)制備氯金酸(HAuCl4·3H2O)氯仿溶液和Cu2?XSe納米晶溶液；(3)氯金酸溶液滴加至Cu2?XSe納米晶溶液中，反應得到Cu2?xSe@Au納米粒子；(4)Cu2?xSe@Au納米粒子進行表面修飾得到Cu2?xSe@Au水溶液，即可；制得的金包覆硒化銅納米粒子可用于制備治療癌癥的光熱治療試劑。與現有技術相比，本發明制得的金包覆硒化銅納米粒子具有良好的機械強度、熱穩定性、光熱轉換效率高及耐生物降解性等特性，適合用于腫瘤的治療，具有很好的應用前景。
【專利說明】
一種金包覆砸化銅納米粒子及其制備方法與應用
技術領域
[0001 ]本發明屬于功能材料技術領域，涉及一種金包覆砸化銅納米粒子及其制備方法與應用。
【背景技術】
[0002]隨著環境污染的加劇、飲食結構的轉變以及人們生活方式的變化等方面的影響，導致癌癥病例以驚人的速度增長，在癌癥防治方面面臨著非常嚴峻的挑戰。
[0003]現有的癌癥治療方式主要有手術療法、化學療法和放射療法等，而這些方法都存在著弊端，例如，手術療法很難去除所有的癌細胞，經常導致癌癥復發，并且手術后經常有較大的創口，給患者帶來痛苦。而化學療法和放射療法不能識別癌細胞和正常細胞，經常會殺死正常細胞，給患者帶來較大的毒副作用。
[0004]目前，在納米材料的基礎上，一種新的癌癥治療方法-光熱治療(photothermaltherapy，PTT)技術迅速發展起來。光熱治療是基于光熱轉換的原理進行惡性腫瘤治療的一種方法。該方法以特定波長的光對癌癥病灶部位進行照射，利用光熱試劑將光能轉化為熱能，使病灶部位局部升溫達到治療臨界溫度(47°C)以上，利用過熱殺死惡性腫瘤細胞，是一種高效和毒副作用小的一種微創的治療技術。光熱療法的關鍵在于合適的光熱試劑。光熱試劑需要具有高的熱轉換效率及生物相容性。因此，研究發現光熱試劑在近紅外區域的吸收對其光熱轉換效應非常重要。
[0005]申請號為201510936587.1的中國發明專利公開了一種金-凹土納米復合材料及其制備方法和作為光熱試劑的應用，所述復合材料以天然礦物凹土為模板，通過聚電解質層層自組裝方法對凹土進行修飾，使其表面帶上正電荷，利用靜電作用將帶負電荷的球形金納米粒子自組裝到凹土表面，得到金-凹土納米復合材料。該專利公開的金-凹土納米復合材料在近紅外光區有強吸收(位于670nm處)，可以吸收近紅外光將光能轉化為熱能，且具有高的光熱轉換效率、良好的穩定性和生物相容性，是一種有效殺傷癌細胞的光熱試劑。上述專利公開的技術方案是以天然礦物凹土為模板，過聚電解質層層自組裝方法對凹土進行修飾，使其表面帶上正電荷，利用靜電作用將帶負電荷的球形金納米粒子自組裝到凹土表面，得到金-凹土納米復合材料。這種方法得到復合材料尺寸比較大，長度超過200nm，不利于細胞吞噬，并且通過先合成金納米粒子，然后通過靜電吸附到改性的凹土材料上，步驟比較多，并且過程復雜。不同于上述專利，本發明通過還原反應，金直接生長在Cu2-xSe納米晶表面，合成過程簡單、步驟較少，并且合成的Cu2-xSe@Au納米粒子結構穩定，粒徑大約為15nm，有利于癌細胞吞噬，在激光照射下通過材料的光熱效應能夠更有效的殺死癌細胞。
【發明內容】
[0006]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種結構新穎，光熱性能優異的金包覆砸化銅納米粒子及其制備方法與應用。
[0007]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0008]一種金包覆砸化銅納米粒子的制備方法，該方法具體包括以下步驟:
[0009](I)將一價銅鹽加入到含有油胺與烯的有機溶劑中，通入惰性氣體，除去氧氣和水分，再攪拌加熱至250-310°C，制得混合反應溶液；
[0010](2)將砸粉與油胺混合，通入惰性氣體，加熱至150-230°C，使砸粉完全溶解，再冷卻至100°C，迅速注射至步驟(I)的混合反應溶液中，保持溫度為250-310°C，反應10-30min，再迅速冷卻至室溫，后經離心分離、洗滌，制得Cu2-XSe納米晶；
[0011](3)將步驟(2)制得的Cu2-XSe納米晶置于含有油胺的氯仿中，配制成Cu2-XSe納米晶溶液；
[0012](4)配制可溶性金鹽的氯仿溶液，并將可溶性金鹽的氯仿溶液緩慢滴加至步驟(3)的Cu2-xSe納米晶溶液中，于5-40°C，攪拌反應，后經離心分離、洗滌，制得Cu2-xSe@Au納米粒子；
[0013](5)將步驟(4)制得的Cu2-xSe@Au納米粒子置于乙醇溶液中，再加入mPEG-SH，超聲攪拌，后經離心分離、洗滌，即制得所述的金包覆砸化銅納米粒子。
[0014]其中，所述的Cu2-XSe中X的取值范圍為O彡X彡I。
[0015]所述的一價銅鹽與砸粉的摩爾比為1:0.4-0.5，并且所述的一價銅鹽在有機溶劑中的摩爾濃度為0.1-0.4mmol/mLo
[0016]步驟(I)所述的有機溶劑中油胺與烯的體積比為1:1，并且所述的烯為1-十八烯。
[0017]步驟(2)所述的砸粉在油胺中的摩爾濃度為0.1-0.2mmol/mL。
[0018]步驟(3)所述的Cu2-xSe納米晶溶液中Cu2-xSe納米晶與油胺、氯仿的用量之比為40mg:l-4mmol:6_15mL0
[0019]步驟(4)所述的可溶性金鹽的氯仿溶液中可溶性金鹽與油胺、氯仿的用量之比為
2.5mmol:0.5_2mmol:5—15mL;
[0020]步驟(5)所述的mPEG-SH在乙醇溶液中的質量濃度為0.01-0.15g/mL。
[0021 ] 所述的一價銅鹽為CuCl，所述的可溶性金鹽為HAuCl4.3H20。
[0022 ]采用上述制備方法制備而成的金包覆砸化銅納米粒子。
[0023]所述的金包覆砸化銅納米粒子在制備治療癌癥的光熱治療試劑中的應用。
[0024]本發明中，所述的mPEG-SH(中文名稱為:甲氧基聚乙二醇巰基)為巰基化聚乙二醇，通過其巰基可以與Au結合，從而Cu2-xSe@Au納米粒子表面連接上聚乙二醇，聚乙二醇是水溶性和生物相容性很好的物質，從而提高Cu2-xSe@Au納米粒子的生物相容性和穩定性。
[0025]本發明制備方法中，在氮氣保護環境下，CuCl在油胺和油酸混合液中，高溫條件下與Se反應，生成粒徑約為12nm的Cu2-xSe納米晶。可溶性金鹽與油胺發生氧化還原反應，油胺將氯金酸的金離子還原，沉積在Cu2-xSe納米粒子表面，從而形成穩定的Cu2-xSe@Au核殼納米粒子。
[0026]本發明合成的Cu2—xSeOAu納米粒子的粒徑較小，為8?30nm之間，較小的粒徑有利于癌細胞的吞噬，在激光照射下，能夠更充分的發揮Cu2-xSe(Mu納米粒子的光熱效應，從而能夠更有效的殺死癌細胞。
[0027]本發明所述的金包覆砸化銅納米粒子在近紅外光區具有強的吸收，能將光能轉化為熱能，并且細胞毒性低，具有良好的機械強度、熱穩定性、光熱轉換效率高及耐生物降解性等特性，可用于制備高效的癌細胞光熱治療試劑。
[0028]與現有技術相比，本發明具有以下特點:
[0029]I)首先制備得到Cu2-XSe納米晶，并以Cu2-XSe納米晶為模板進行合成，其，具有大的比表面積和強的吸附能力，可使得球形的金納米粒子自組裝在其表面，在近紅外區有強的吸收，將光能轉化為熱能；
[0030]2)本發明制得的金包覆砸化銅納米粒子具有良好的機械強度、熱穩定性、光熱轉換效率高和耐生物降解性等特性，適合用于腫瘤的治療；
[0031]3)制備方法簡單易行，大大降低了金的用量，減少了成本，可控性好，能夠實現量產，具有很好的應用前景。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發明中制備的Cu2-xSe@Au納米粒子的TEM圖片；
[0033]圖2為本發明中制備的Cu2-xSe@Au納米粒子的紫外-可見-近紅外吸收圖片；
[0034]圖3為本發明中制備的Cu2-xSe@Au納米粒子的光熱性能圖片。
【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0036]實施例1
[0037](I)無水CuCl (0.099g，Immol)加入到含有5mL油胺和5mL 1-十八烯混合溶劑的反應瓶中，通氮氣，加熱至80 °C保持Ih以除去體系中的氧氣和水分，攪拌加熱至300 °C。另外一反應瓶中，通氮氣，將0.039g砸粉(0.5mmol)和3mL油胺混合物加熱至150°C保持lh，然后加熱至230°C保持Ih，讓砸粉完全溶解，然后溶液冷卻至100 0C后迅速注射至含有CuCl的反應瓶中，保持在300°C反應15分鐘。迅速冷卻至室溫，加入5mL甲苯至反應體系中，加入乙醇后反復離心洗滌2次，最后得到的Cu2-xSe納米晶分散在1mL氯仿中。
[0038](2)2.5mmol氯金酸(HAuCl4.3出0)溶于1mL氯仿和Immol油胺中，另外制備1mL包含40mg的Cu2-xSe納米晶和2mmo I油胺的氯仿溶液。
[0039](3)在攪拌下，氯金酸溶液慢慢的滴加至Cu2-xSe納米晶溶液中，攪拌20h后，用正己烷和乙醇交替反復離心洗滌1次，分散在I OmL得到Cu2-xSe@Au乙醇溶液，TEM圖見圖1;
[0040](4)101^得到012—46_11乙醇溶液加入0.18 mPEG-SH，超聲攪拌24h，離心，分散在20mL去離子水中，得到Cu2-xSe@Au水溶液，在近紅外區域有很強的吸收，見圖2。
[0041 ] (5)用808nm激光(功率為2W)輻照Cu2-xSe@Au水溶液360 s，結果見圖3，溫度從29 °C升高達到76.4°C，升高的溫度足以有效地殺死癌細胞，治療癌癥。由此可見，該納米材料擁有良好的光熱轉換性能。
[0042]實施例2
[0043](I)無水CuCl (0.099g，Immol)加入到含有5mL油胺和5mL 1-十八烯混合溶劑的反應瓶中，通氮氣，加熱至80 °C保持Ih以除去體系中的氧氣和水分，攪拌加熱至280 °C。另外一反應瓶中，通氮氣，將0.039g砸粉(0.5mmol)和3mL油胺混合物加熱至150°C保持lh，然后加熱至230°C保持Ih，讓砸粉完全溶解，然后溶液冷卻至100 0C后迅速注射至含有CuCl的反應瓶中，保持在280°C反應15分鐘。迅速冷卻至室溫，加入5mL甲苯至反應體系中，加入乙醇后反復離心洗滌2次，最后得到的Cu2-xSe納米晶分散在1mL氯仿中。
[0044](2)2.5mmol氯金酸(HAuCl4.3出0)溶于81111^氯仿和11]11]101油胺中，另外制備121111^包含40mg的Cu2-xSe納米晶和2mmo I油胺的氯仿溶液。
[0045](3)在攪拌下，氯金酸溶液慢慢的滴加至Cu2-xSe納米晶溶液中，攪拌24h后，用正己烷和乙醇交替反復離心洗滌10次，分散在1mL得到Cu2-XSeMu乙醇溶液；
[0046](4)101^得到012—$6_11乙醇溶液加入0.158 mPEG-SH，超聲攪拌24h，離心，分散在20mL去離子水中，得到Cu2-xSe@Au水溶液。
[0047]實施例3
[0048]本實施例金包覆砸化銅納米粒子的制備方法，具體包括以下步驟:
[0049](I)將一價銅鹽加入到含有油胺與烯的有機溶劑中，通入惰性氣體，除去氧氣和水分，再攪拌加熱至250°C，制得混合反應溶液；
[0050](2)將砸粉與油胺混合，通入惰性氣體，加熱至150°C，使砸粉完全溶解，再冷卻至100°C，迅速注射至步驟(I)的混合反應溶液中，保持溫度為250°C，反應30min，再迅速冷卻至室溫，后經離心分離、洗滌，制得Cu2-XSe納米晶；
[0051](3)將步驟(2)制得的Cu2-XSe納米晶置于含有油胺的氯仿中，配制成Cu2-XSe納米晶溶液；
[0052](4)配制可溶性金鹽的氯仿溶液，并將可溶性金鹽的氯仿溶液緩慢滴加至步驟(3)的Cu2-xSe納米晶溶液中，于5°C，攪拌反應，后經離心分離、洗滌，制得Cu2-xSe@Au納米粒子；
[0053](5)將步驟(4)制得的Cu2-xSe@Au納米粒子置于乙醇溶液中，再加入mPEG-SH，超聲攪拌，后經離心分離、洗滌，即制得所述的金包覆砸化銅納米粒子。
[0054]本實施例中，一價銅鹽與砸粉的摩爾比為1:0.4，一價銅鹽在有機溶劑中的摩爾濃度為0.1mmol/mL。一價銅鹽為CuCl，可溶性金鹽為HAuCl4.3H20。
[0055]步驟(I)中，有機溶劑中油胺與烯的體積比為1:1，并且烯為1-十八烯。
[0056]步驟(2)中，砸粉在油胺中的摩爾濃度為0.lmmol/mL。
[0057]步驟(3)中，Cu2-xSe納米晶溶液中Cu2-xSe納米晶與油胺、氯仿的用量之比為40mg:lmmol:6mL0
[0058]步驟(4)中，可溶性金鹽的氯仿溶液中可溶性金鹽與油胺、氯仿的用量之比為2.5mmol:0.5mmol:5mL；
[0059]步驟(5)中，mPEG-SH在乙醇溶液中的質量濃度為0.01g/mL。
[0060]本實施例制備而成的金包覆砸化銅納米粒子可用于制備治療癌癥的光熱治療試劑。
[0061 ] 實施例4
[0062]本實施例金包覆砸化銅納米粒子的制備方法，具體包括以下步驟:
[0063](I)將一價銅鹽加入到含有油胺與烯的有機溶劑中，通入惰性氣體，除去氧氣和水分，再攪拌加熱至310°C，制得混合反應溶液；
[0064](2)將砸粉與油胺混合，通入惰性氣體，加熱至230°C，使砸粉完全溶解，再冷卻至100°C，迅速注射至步驟(I)的混合反應溶液中，保持溫度為310°C，反應lOmin，再迅速冷卻至室溫，后經離心分離、洗滌，制得Cu2-XSe納米晶；
[0065](3)將步驟(2)制得的Cu2-XSe納米晶置于含有油胺的氯仿中，配制成Cu2-XSe納米晶溶液；
[0066](4)配制可溶性金鹽的氯仿溶液，并將可溶性金鹽的氯仿溶液緩慢滴加至步驟(3)的Cu2-xSe納米晶溶液中，于40°C，攪拌反應，后經離心分離、洗滌，制得Cu2-xSe@Au納米粒子；
[0067](5)將步驟(4)制得的Cu2-xSe@Au納米粒子置于乙醇溶液中，再加入mPEG-SH，超聲攪拌，后經離心分離、洗滌，即制得所述的金包覆砸化銅納米粒子。
[0068]本實施例中，一價銅鹽與砸粉的摩爾比為1:0.5，一價銅鹽在有機溶劑中的摩爾濃度為0.4mmol/mL。一價銅鹽為CuCl，可溶性金鹽為HAuCl4.3H20。
[0069]步驟(I)中，有機溶劑中油胺與烯的體積比為1:1，并且烯為1-十八烯。
[0070]步驟(2)中，砸粉在油胺中的摩爾濃度為0.2mmol/mL。
[OO71 ] 步驟(3)中，Cu2-xSe納米晶溶液中Cu2-xSe納米晶與油胺、氯仿的用量之比為40mg:4mmol:15mL0
[0072]步驟(4)中，可溶性金鹽的氯仿溶液中可溶性金鹽與油胺、氯仿的用量之比為2.5mmol:2mmol:15mL；
[0073]步驟(5)中，mPEG-SH在乙醇溶液中的質量濃度為0.015g/mL。
[0074]本實施例制備而成的金包覆砸化銅納米粒子可用于制備治療癌癥的光熱治療試劑。
[0075]實施例5
[0076]本實施例金包覆砸化銅納米粒子的制備方法，具體包括以下步驟:
[0077](I)將一價銅鹽加入到含有油胺與烯的有機溶劑中，通入惰性氣體，除去氧氣和水分，再攪拌加熱至280°C，制得混合反應溶液；
[0078](2)將砸粉與油胺混合，通入惰性氣體，加熱至200°C，使砸粉完全溶解，再冷卻至100°C，迅速注射至步驟(I)的混合反應溶液中，保持溫度為280°C，反應20min，再迅速冷卻至室溫，后經離心分離、洗滌，制得Cu2-XSe納米晶；
[0079](3)將步驟(2)制得的Cu2-XSe納米晶置于含有油胺的氯仿中，配制成Cu2-XSe納米晶溶液；
[0080](4)配制可溶性金鹽的氯仿溶液，并將可溶性金鹽的氯仿溶液緩慢滴加至步驟(3)的Cu2-xSe納米晶溶液中，于25°C，攪拌反應，后經離心分離、洗滌，制得Cu2-xSe@Au納米粒子；[0081 ] (5)將步驟(4)制得的Cu2-xSe@Au納米粒子置于乙醇溶液中，再加入mPEG-SH，超聲攪拌，后經離心分離、洗滌，即制得所述的金包覆砸化銅納米粒子。
[0082]本實施例中，一價銅鹽與砸粉的摩爾比為1:0.45，一價銅鹽在有機溶劑中的摩爾濃度為0.2mmol/mL。一價銅鹽為CuCl，可溶性金鹽為HAuCl4.3H20。
[0083]步驟(I)中，有機溶劑中油胺與烯的體積比為1:1，并且烯為1-十八烯。
[0084]步驟(2)中，砸粉在油胺中的摩爾濃度為0.16mmol/mL。
[0085]步驟(3)中，Cu2-xSe納米晶溶液中Cu2-xSe納米晶與油胺、氯仿的用量之比為40mg:3mmol:1mL0
[0086 ]步驟(4)中，可溶性金鹽的氯仿溶液中可溶性金鹽與油胺、氯仿的用量之比為2.5mmol:1.5mmol:12mL；
[0087]步驟(5)中，mPEG-SH在乙醇溶液中的質量濃度為0.012g/mL。
[0088]本實施例制備而成的金包覆砸化銅納米粒子可用于制備治療癌癥的光熱治療試劑。
[0089]上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和使用發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于上述實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種金包覆砸化銅納米粒子的制備方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟: (1)將一價銅鹽加入到含有油胺與烯的有機溶劑中，通入惰性氣體，除去氧氣和水分，再攪拌加熱至250-310°C，制得混合反應溶液； (2)將砸粉與油胺混合，通入惰性氣體，加熱至150-230°C，使砸粉完全溶解，再冷卻至100C，迅速注射至步驟(I)的混合反應溶液中，保持溫度為250-310°C，反應10-30min，再迅速冷卻至室溫，后經離心分離、洗滌，制得Cu2-XSe納米晶； ⑶將步驟(2)制得的Cu2-XSe納米晶置于含有油胺的氯仿中，配制成Cu2-XSe納米晶溶液； (4)配制可溶性金鹽的氯仿溶液，并將可溶性金鹽的氯仿溶液緩慢滴加至步驟(3)的Cu2-xSe納米晶溶液中，于5-40°C，攪拌反應，后經離心分離、洗滌，制得Cu2-xSe@Au納米粒子； (5)將步驟(4)制得的Cu2-xSeOAu納米粒子置于乙醇溶液中，再加入mPEG_SH，超聲攪拌，后經離心分離、洗滌，即制得所述的金包覆砸化銅納米粒子； 其中，所述的Cu2-XSe中X的取值范圍為O彡X彡I。2.根據權利要求1所述的一種金包覆砸化銅納米粒子的制備方法，其特征在于，所述的一價銅鹽與砸粉的摩爾比為1:0.4-0.5，并且所述的一價銅鹽在有機溶劑中的摩爾濃度為0.1-0.4mmol/mL03.根據權利要求1所述的一種金包覆砸化銅納米粒子的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述的有機溶劑中油胺與烯的體積比為1:1，并且所述的烯為1-十八烯。4.根據權利要求1所述的一種金包覆砸化銅納米粒子的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的砸粉在油胺中的摩爾濃度為0.1-0.2mmol/mL。5.根據權利要求1所述的一種金包覆砸化銅納米粒子的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述的Cu2-xSe納米晶溶液中Cu2-xSe納米晶與油胺、氯仿的用量之比為40mg: 1-4mmo 1:6-15mL06.根據權利要求1所述的一種金包覆砸化銅納米粒子的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述的可溶性金鹽的氯仿溶液中可溶性金鹽與油胺、氯仿的用量之比為2.5mmo 1:0.5-2mmol:5_15mL07.根據權利要求1所述的一種金包覆砸化銅納米粒子的制備方法，其特征在于，步驟(5)所述的mPEG-SH在乙醇溶液中的質量濃度為0.01-0.15g/mL。8.根據權利要求1所述的一種金包覆砸化銅納米粒子的制備方法，其特征在于，所述的一價銅鹽為CuCl，所述的可溶性金鹽為HAuCl4.3H20o9.采用權利要求1至8任一項所述的制備方法制備而成的金包覆砸化銅納米粒子。10.如權利要求9所述的金包覆砸化銅納米粒子在制備治療癌癥的光熱治療試劑中的應用。
【文檔編號】B22F1/02GK106075443SQ201610557212
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月15日
【發明人】劉錫建, 陸杰, 王燁穎, 任蘭芳, 鄧國英, 王謙, 周峰
【申請人】上海工程技術大學, 上海市第人民醫院, 上海市第一人民醫院