[发明专利]一种具有光热增强效应的金纳米星@硫化铜光热探针的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及纳米探针技术领域，采用籽晶生长法和异质生长法制备了一种具有光热增强效应的金纳米星@硫化铜光热探针，实现对癌细胞的靶向光热治疗。

背景技术

癌症仍然是威胁最大和最具挑战性的疾病之一。据统计,2008年约760万人死于癌症，这一数字在2030年预计将达到1310万，人类与癌症的斗争还任重道远。近年来，纳米材料的光热疗法是生物医学领域内的一个研究热点，所谓的光热疗法是指利用纳米材料的强吸收效应，将入射光中的光子能量转换为热能或声子，产生局部高温，从而杀死其周围的癌细胞，达到癌症治疗的目的。硫化铜(CuS)纳米材料作为新兴的光热治疗材料，是一种P型半导体材料，具有良好的光学和电学性质，已在光热治疗、药物传输、传感器、分子成像等领域得到广泛的应用。其优势在于:一方面，CuS作为一种半导体纳米颗粒，具有制备工艺简单、颗粒尺寸较小、价格低廉、毒性较低等内在特征，非常适用于生物医学领域的研究和应用；另一方面，硫化铜纳米颗粒的光学吸收特性集中在近红外光(700-1100nm)波段，光热治疗过程中使用的正是对生物组织穿透能力较强的近红外光光源，可以有效降低生物组织对光的吸收，同时由于CuS材料的吸收特性来源于其铜离子内部带隙间的d-d能级跃迁，其吸收波段基本不受外界介质的干扰，提高了其光学稳定性。基于以上两个原因，CuS纳米颗粒被视为最具前景的纳米光热材料之一。近年来，硫化铜以其制备工艺简单、颗粒尺寸小、价格低廉、毒性低等优点被科研人员视为理想的光热探针的首选，但是硫化铜材料的光热转换效率相对偏低一直是科研人员的一块心病。

发明内容

为了提高硫化铜纳米材料的光热转换效率，制备纳米金属与硫化铜的复合结构，本发明利用了纳米金属的局域表面等离子体共振(LSPR)效应实现对硫化铜光热转换效率的提高。基于此，本发明的第一目的在于提供一种具有光热增强效应的金纳米星@硫化铜光热探针的制备方法。

本发明的另一目的在于提供所述方法制备的光热探针。

本发明的还一目的在于提供所述制备方法及其制备的探针在肿瘤治疗中的应用。

在本发明中通过液相方法制备了金纳米星@硫化铜的光热探针，基于金纳米星的局域表面等离子体共振效应增强硫化铜的光热转换效率，达到增强光热治疗的目的。复合光热探针基于纳米颗粒的强吸收效应可以实现癌细胞的光热治疗。利用金纳米星良好的生物特性提高复合探针的生物相容性。

本发明采用籽晶生长法与异质生长法制备金纳米星@硫化铜光热探针。首先利用水热方法制备小金纳米颗粒，对小金纳米颗粒用十六烷基溴化铵进行表面修饰；在十六烷基溴化铵修饰的小金纳米颗粒中加入硫代苯甲酸镍和铜盐，然后将混合溶液进行高温处理，得到金颗粒@硫化铜颗粒；然后以金颗粒@硫化铜颗粒为籽晶，通过籽晶生长法制备金纳米星@硫化铜复合结构；最后在复合结构表面进行交联剂的修饰以方便链接各种生物分子，得金纳米星@硫化铜光热探针。

具体地，本发明的方法包括以下步骤：

(1)小金纳米颗粒@硫化铜的制备:

向50mL质量分数为0.015mmol的氯金酸溶液中加入0.1mL-50mL浓度为1％的柠檬酸钠(或者硼氢化钠、抗坏血酸、四羟甲基氯化磷)溶液，反应10-360分钟后，得小金纳米颗粒；向反应溶液中加入10mL浓度为0.5M的CTAB(十六烷基溴化铵)进行修饰；然后将硫代苯甲酸镍和铜盐加入到小金纳米颗粒中，然后将此混合物放入高压釜中，进行100-300摄氏度反应1至96小时，对制备的小金纳米颗粒@硫化铜颗粒进行离心洗涤，溶解在20mL高纯水中；

(2)金纳米星@硫化铜复合结构的制备：

向50mL物质的量为0.02mmol的HAuCl₄中加入4mL的步骤(1)所得小金纳米颗粒@硫化铜颗粒后搅拌5分钟，该溶液中混有50uL HCl溶液；然后加入硝酸银和0.025mol的抗坏血酸，反应1分钟后进行离心后备用；

(3)金纳米星@硫化铜光热探针的制备：

利用金纳米星@硫化铜复合结构表面的修饰基团与多种生物分子进行交联反应，得金纳米星@硫化铜光热探针。

优选的，所述小金纳米颗粒为金纳米球、金纳米棒、金纳米立方体、金多边形中的任意一种。

优选的，步骤(1)中所述硫代苯甲酸镍与氯金酸摩尔比为1:0.1至1:2；所述铜盐与硫代苯甲酸镍的摩尔比为1:0.3至1:10，铜盐可以是氯化铜、硫酸铜、硝酸铜。

优选的，步骤(2)中所述硝酸银与氯金酸的摩尔比为1：10至1：40。