[发明专利]一种碳酸钙包裹的金纳米棒、其制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种碳酸钙包裹的金纳米棒，由包括聚乙烯亚胺修饰的金纳米棒、聚乙二醇修饰的聚氨基酸、钙盐和碱金属碳酸盐制备得到。本发明提供的由聚乙烯亚胺修饰的金纳米棒、聚乙二醇修饰的聚氨基酸、钙盐和碱金属碳酸盐由静电吸附形成层层结构，由钙盐和碱金属碳酸盐形成的碳酸钙外层包裹在聚乙烯亚胺修饰的金纳米棒外，制备得到的碳酸钙包裹的金纳米棒可以同时实现光声增强、光热治疗及超声治疗功能。本发明提供的碳酸钙包裹的金纳米棒应用于光声增强还可以明显提高光声信号，同时应用于超声治疗具有较高的细胞的杀伤率，应用于光热和超声联合治疗具有较高的细胞的杀伤率。同时，制备得到的碳酸钙包裹的金纳米棒分散性能良好。

技术领域

本发明涉及生物医用新材料技术领域，尤其是涉及一种碳酸钙包裹的金纳米棒、其制备方法及应用。

背景技术

光热治疗(Photothermal Therapy,PTT)是指光热转换材料在激光照射下，由光能转换为热能，从而损伤、杀死肿瘤细胞，达到治疗癌症的目的。一般来说，近红外波长在600～1000nm之间，由于血液和组织在近红外光区域基本是透明的，正常组织几乎对近红外光没有吸收，因此对机体正常组织副作用较小。目前，文献报道有多种材料可用于光热治疗，如金纳米材料、硫化铜纳米粒、碳纳米材料和钯纳米片等。金纳米材料是一种常见的光热纳米材料(参见Wang H,Huff T,Zweifel D,et al.In vitro and in vivo two-photonluminescence imaging of single gold nanorods.Proc Natl Acad Sci,2005,102(44),15752-15756.)，主要包括金纳米壳、金纳米粒、金纳米笼和金纳米棒等纳米结构。金纳米材料主要是通过金的表面等离子体共振现象(Localized Surface Plasmon Resonance,LSPR)，可以产生高效的光热转换效率。在这些金纳米材料中，金纳米壳和金纳米笼的形成相对复杂，涉及一个复杂的金包裹的过程。而金纳米棒由于其结构通有两个LSPR峰，其中包括横向峰，其位置与金纳米粒的峰位置相同，而纵向峰可以随着近纳米棒的纵横比大小而发生改变，其中，纵横比越大，峰位置越靠近近红外区，因此，可以调节纵横比实现近红外的吸收。另外，金纳米棒合成采用传统的晶种生长法，合成比较简便且可以大规模的合成。但残留的CTAB带来的毒性影响金纳米棒的临床应用(参见Connor E,Mwamuka J,Gole A,etal.Gold nanoparticles are taken up by human cells but do not cause acutecytotoxicity.Small,2005,1(3),325-327.)。光声成像主要利用光声效应，由短脉冲激光发射器发射的近红外光照射机体组织，机体组织在吸收近红外光后，局部升温后发生热弹性膨胀，然后挤压周围组织产生超声波作用，经超声探头采集超声波信息，最后利用数学算法重建图像。由于组织中的水分和血红蛋白等对近红外光的吸收和散射均较弱，因此近红外光能深入穿透皮下组织5cm左右。与光学成像和超声成像相比，兼具了光学成像和超声成像的优点，具有较高的分辨率和对比度，同时具有较高的成像深度(参见Ntziachristos V,Razansky D.Molecular imaging by means of multispectral optoacoustictomography(MSOT).Chem Rev,2010,110(5),2783-2794.)。金纳米棒由于其对光的吸收和散射能力强于有机染料，且稳定性较好，可以用于光声成像。现有的金纳米棒仅仅能实现光声成像功能，并且效果不佳；同时无法实现超声治疗。为实现较好的抗肿瘤效果，对肿瘤进行精准治疗是比较有效的治疗方法之一。精准治疗的前提需要进行精准诊断，在此基础上，具有较好的治疗效果。因此，需要开发良好的诊疗一体的、能够同时实现光声增强、光热治疗和超声治疗功能的抗肿瘤材料。

发明内容