[发明专利]近红外光富集半胱氨酸修饰的硫化铋空心球的制备方法及其在光热治疗与药物控释中的应用

说明书

本发明公开了一种近红外光富集半胱氨酸修饰的硫化铋空心球的制备方法及其在光热治疗与药物控释中的应用，解决了现有技术中材料光热转换效率较低和难以实现光热与药物协同治疗的问题。本发明先利用聚乙烯吡咯烷酮作配位剂，在甘油/乙醇混合溶剂中制备出铋复合物前驱体微球；然后以铋复合物微球为模板，选择L‑半胱氨酸作硫源和表面修饰剂，水热合成得到L‑Cys/Bi₂S₃空心球，该空心球由纳米棒组成，平均粒径为250~300 nm。本发明所得到的硫化铋空心球具有明显增强的近红外光捕获能力和光热转换效应，并具有较强的药物负载和控释性能，可用于肿瘤光热消融与药物化疗的联合治疗。

技术领域

本发明属于生物医学技术和纳米材料科学领域，涉及肿瘤光热成像与光热治疗技术领域，具体涉及一种近红外光富集半胱氨酸修饰的硫化铋空心球的制备方法及其在光热治疗与药物控释中的应用。

背景技术

铋（Bi）是唯一兼具相对价廉、低毒和低放射性等特性的金属元素。由于独特的“绿色”性质，铋化合物在医药卫生与环境能源领域得到了广泛应用。Bi₂S₃是一种具有层状结构的窄禁带半导体材料（Eg≈1.3eV），窄能隙和大吸光率使其成为理想的近红外光吸收材料，其吸光性能取决于带宽、纳米结构、形貌与尺寸。

光热治疗（photothermal therapy，PTT）是基于光热试剂对近红外光进行吸收（NIR，λ=700~1100nm）并将其转化为热量，使肿瘤部位温度升高，从而诱导细胞凋亡或对细胞产生直接致死效应的一种微创肿瘤治疗技术。目前，肿瘤光热治疗面临的瓶颈问题是材料生物相容性差、光热转换效率低、药物负载量小与精准释放难。

空心微球具有低密度、大比表面积、大空腔容积和高流动性等特性，在催化、传感、储氢及药物控释方面有良好的应用前景。最近研究表明，纳米空心球还具有光富集效应。鉴于此，特提出本发明技术方案，构建半胱氨酸修饰的新型L-Cys/Bi₂S₃空心球，为实现肿瘤的高效光热消融与药物协同治疗提供技术保障。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的第一目的在于提供了一种集光热治疗与药物输送于一体的近红外光富集半胱氨酸修饰的硫化铋空心球的制备方法。

本发明的第二目的在于提供近红外光富集半胱氨酸修饰的硫化铋空心球用于制备具有光热治疗效应的药物或者用于制备光热转换器件。

本发明的第三目的在于提供近红外光富集半胱氨酸修饰的硫化铋空心球作为分子探针用于CT成像检测或者作为药物载体用于药物负载和控释，由于空心球表面修饰有L-半胱氨酸，因此具有较好的生物相容性。

本发明为实现上述目的采用如下技术方案，近红外光富集半胱氨酸修饰的硫化铋空心球的制备方法，其特征在于具体步骤为：

步骤S1：将铋盐溶于甘油与乙醇的混合溶剂中得到摩尔浓度为0.05~0.10mol/L的铋盐溶液，再将聚乙烯吡咯烷酮加入到上述混合溶液中，于140~180℃进行溶剂热反应3~6小时，反应结束后自然冷却至室温，然后经离心分离、洗涤和干燥处理制得铋复合物微球；

步骤S2：将步骤S1制得的铋复合物微球分散于蒸馏水中，再加入L-半胱氨酸后搅拌得到混合溶液，将混合溶于于140~160℃水热反应6~12小时，反应结束后自然冷却至室温，经离心分离、洗涤和干燥处理制得具有较好生物相容性的近红外光富集半胱氨酸修饰的硫化铋空心球。

进一步优选，所述铋盐为五水硝酸铋或氯化铋。

进一步优选，所述甘油与乙醇的混合溶剂中甘油与乙醇的体积比为1:1~1:1.5。

进一步优选，所述L-半胱氨酸与铋复合物的投料摩尔比为2:1~3:1。