[发明专利]一种TiN纳米粒子光热制剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种TiN纳米粒子光热制剂及其制备方法和应用，所述方法包括：将TiO₂纳米粉末置于氨气流中进行原位氮化制得TiN纳米粒子，然后通过超声反应法在其表面包覆聚二丙烯基二甲基氯化铵和聚苯乙烯磺酸钠两层聚电解质，洗涤、离心后，得到TiN纳米粒子光热制剂。本发明还提供由所述方法制得的TiN纳米粒子光热制剂及其应用。本发明所提供的TiN纳米粒子光热制剂的制备方法简单，产量高。光热制剂的稳定性高、光热性能优异，能够有效杀死癌细胞，生物相容性好，可在细胞层面进行肿瘤的光热治疗。

技术领域

本发明涉及生物医用纳米材料技术领域，特别是一种TiN纳米粒子光热制剂及其制备方法和应用。

背景技术

光热治疗是一种非侵入式的肿瘤治疗技术，主要机制是利用光热试剂对近红外光的吸收，并将吸收的光能转换成热能，使肿瘤局部温度升高并达到一定温度（42 ºC以上），从而杀死肿瘤细胞，具有快速、高效、微创和毒副作用小的优点，特别适合于不宜手术的重要器官肿瘤的治疗。与紫外和可见光相比，波长在800~1200 nm的近红外光对机体组织的透过率最高，能够照射到皮下深层组织，且对人体组织的损害最小。因此，光热治疗技术的关键是开发在近红外光区具有具有良好吸收特性，且生物相容性好、高效、稳定的光热转换材料。

金纳米棒具有横向和纵向两个等离子共振吸收峰，纵向吸收峰位于近红外光区，且金纳米棒具有很大的吸收截面和很高的光热转换效率，近年来成为光热治疗中引人注意的一种材料。然而，金纳米棒的制备工艺复杂、产率低，制备过程中需要加入十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作为结构导向剂和保护剂，而CTAB具有很强的毒性，需要复杂的表面修饰或表面包覆等过程改善其生物相容性。此外，在持续的激光照射过程中，金纳米棒的形貌和结构易发生改变，使其光热转换性能降低，上述原因限制了金纳米棒在肿瘤光热治疗方面的广泛应用。近年来，各种不同形貌、不同尺寸的纳米光热制剂被研制，如发明专利CN106517356A公开了一种片状Cu9Fe9S16纳米花光热材料及其制备方法，CN106335885A公开了一种黑磷纳米片和其制备方法及作为光热制剂的应用。上述材料均表现出良好的光热性能，但普遍存在制备工艺复杂，产品产率低的问题。

氮化钛(TiN)是一种性能优异的无机功能材料，具有极高的化学稳定性和热稳定性，而且由于特殊的电子结构特性，TiN表现出与金类似的表面等离子体共振效应，对近红外光具有很强的吸收。另外，TiN价格低廉、制备工艺简单、稳定性高、生物相容性好，因此被视为具有广阔应用前景的新型等离子体材料。然而，现有的技术文献中还没有基于TiN纳米粒子的光热制剂及其制备方法的报道。

发明内容

鉴于此，本发明提供的目的在于提出一种TiN纳米粒子光热制剂及其制备方法和应用，该纳米光热制剂的稳定性高、光热性能优异，能够有效杀死癌细胞，可在细胞层面上进行癌症的光热治疗；且该纳米光热制剂具有良好的生物形容性，可通过生物降解或者正常的生理途径排除体外，生物安全性高。

本发明提供的一种TiN纳米粒子光热制剂由TiN纳米粒子和吸附在所述TiN纳米粒子表面的聚二丙烯基二甲基氯化铵和聚苯乙烯磺酸钠两层聚电解质组成。所述聚二丙烯基二甲基氯化铵为阳离子聚电解质，通过静电引力吸附在表面带负电的TiN纳米粒子表面，形成第一层吸附，所述聚苯乙烯磺酸钠为阴离子聚电解质，通过静电引力进一步吸附在聚二丙烯基二甲基氯化铵吸附的TiN纳米粒子表面，形成第二层吸附。本发明所述的聚二丙烯基二甲基氯化铵和聚苯乙烯磺酸钠具有良好的水溶性和生物相容性，在TiN纳米粒子表面包覆后，可以有效避免TiN纳米粒子的团聚，提高纳米粒子在细胞环境中的水溶性和稳定性。