一種金-凹土納米復(fù)合材料及其制備方法和作為光熱試劑的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金-凹土納米棒狀復(fù)合材料，由于其具有獨(dú)特的光熱轉(zhuǎn)換能力，使其能夠用作為殺傷癌細(xì)胞的光熱試劑，屬于生命科學(xué)和材料化學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光熱治療是基于光熱轉(zhuǎn)換的原理進(jìn)行惡性腫瘤治療的一種方法。該方法以特定波長(zhǎng)的光對(duì)癌癥病灶部位進(jìn)行照射，利用光熱試劑將光能轉(zhuǎn)化為熱能，使病灶部位局部升溫達(dá)到治療臨界溫度(47°C)以上，利用過(guò)熱殺死惡性腫瘤細(xì)胞。光熱療法的關(guān)鍵在于合適的光熱試劑。光熱試劑需要具有高的熱轉(zhuǎn)換效率及生物相容性。傳統(tǒng)的光熱試劑是一些有機(jī)分子，如 indocyanine green (Urbanska K, Romanowska-Dixon Β, Matuszak Ζ, OszajcaJ, Nowak-Sliwinska P, Stochel G, Indocyanine green as a prospective sensitizer forphotodynamic therapy of melanomas, Acta B1chim.Pol.49(2002)387-391), MalachiteGreen 和 Rhodamine 6G (Du H, Fuh RCA, Li JZ,Corkan LA, Lindsey JS,PhotochemCAD:Acomputer-aided design and research tool in photochemistry, Photochem.Photob1l.68 (1998) 141-142.)。但是這些有機(jī)分子具有穩(wěn)定性差且不易在腫瘤部位富集的缺陷。
[0003]隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，人們?cè)O(shè)計(jì)了多種納米材料并將其作為光熱試劑。納米材料克服了有機(jī)分子的缺點(diǎn)，如熱穩(wěn)定高、容易在腫瘤病灶處富集等。在這些納米材料中，金納米材料是研究的熱點(diǎn)，因?yàn)榻鸺{米材料可以通過(guò)控制其形貌將其等離子振動(dòng)峰調(diào)控到近紅外區(qū)，使其在近紅外區(qū)具有強(qiáng)的吸收，并且金納米材料還具有光吸收截面面積大、光熱轉(zhuǎn)換效率高、化學(xué)穩(wěn)定性高及生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)。但是只有棒狀、籠狀、殼層結(jié)構(gòu)及多枝結(jié)構(gòu)的金納米粒子才能夠在近紅外區(qū)產(chǎn)生強(qiáng)的吸收，而這些結(jié)構(gòu)的金納米粒子相比于球形金納米粒子(其表面能最低)較難合成，尤其難以大量合成；并且，金作為一種貴金屬，其在地殼中儲(chǔ)量有限，價(jià)格昂貴，這些都導(dǎo)致其難以商業(yè)化并大規(guī)模的應(yīng)用于臨床。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種能夠有效殺傷癌細(xì)胞的光熱試劑，即一種金-凹土納米復(fù)合物及其制備方法。
[0005]本發(fā)明的另一目的還在于提供一種所述納米復(fù)合物作為光熱治療試劑的應(yīng)用。
[0006]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種金-凹土納米復(fù)合材料，其特征在于，所述的復(fù)合材料呈納米棒狀，球形金納米粒子自組裝在凹土表面。
[0008]所述的復(fù)合材料的紫外光譜上，670nm處存在特征吸收峰。
[0009]所述的復(fù)合材料中，球形金納米粒子粒徑優(yōu)選為4?40nm。
[0010]所述的復(fù)合材料以天然礦物凹土為模板，首先通過(guò)聚電解質(zhì)層層自組裝方法對(duì)凹土進(jìn)行修飾，使其表面帶上正電荷，利用靜電作用將帶負(fù)電荷的粒徑為4?40nm的球形金納米粒子自組裝到凹土表面，得到所述的金-凹土納米復(fù)合材料。
[0011 ] 本發(fā)明的金-凹土納米復(fù)合材料制備方法包括如下步驟:
[0012]1、將凹土加入PBS溶液中，控制pH值范圍在7 - 7.5間，超聲分散0.5 - 2小時(shí)，得到0.5 - 5mg/mL的凹土分散液；
[0013]2、凹土的修飾:將步驟1所制得的凹土分散液與聚電解質(zhì)溶液混合并攪拌60min以上，離心分離，去離子水洗滌；得到的沉淀中加入離子水并超聲分散，形成0.5 - 5mg/mL的凹土分散液；
[0014]3、將得到的凹土分散液重復(fù)步驟2兩次以上進(jìn)行凹土的修飾，使其表面帶上正電荷，離心分離，去離子水洗滌；將產(chǎn)物超聲分散到PBS溶液中，形成0.5 - 5mg/mL已修飾的凹土分散液；
[0015]4、金-凹土納米復(fù)合材料的制備:第3步驟中所得的已修飾的凹土分散液中，邊攪拌邊逐滴加入粒徑4?40nm的金納米溶液，連續(xù)攪拌12小時(shí)以上，通過(guò)正負(fù)電荷的靜電吸引作用，將金納米粒子(Au NPs)自組裝到凹土表面，形成金-凹土復(fù)合材料的懸池液；
[0016]5、將金-凹土復(fù)合材料的懸濁液離心分離，用去離子水洗滌除去未吸附的金納米粒子(AuNPs)，得到以凹土為模板的棒狀金-凹土納米復(fù)合材料。
[0017]所述的聚電解質(zhì)選自聚二烯丙基二甲基銨鹽酸鹽(roDA)、聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)、聚丙烯甲酸酯(PMAA)及聚醚酰亞胺(PEI)中的一種或幾種，優(yōu)選TODA和/或PMAA。所述的聚電解質(zhì)溶液的質(zhì)量濃度優(yōu)選0.5 - 5mg/mL，凹土分散液與聚電解質(zhì)溶液的體積比優(yōu)選為1:10。
[0018]所述的金納米溶液優(yōu)選15nm金納米溶液。
[0019]所述的金-凹土納米復(fù)合材料具有吸收光能并將之轉(zhuǎn)化為熱能的特征，比如其分散液(100 μ g/mL)經(jīng)808nm的激光以0.5W/cm2的能量密度光照15min后，溫度上升到52.8°C，光熱轉(zhuǎn)化效率達(dá)到20 %。
[0020]因此，本發(fā)明還涉及所述的金-凹土納米復(fù)合材料在制備治療癌癥的光熱治療試劑中的應(yīng)用。
[0021]本發(fā)明所述的金-凹土納米復(fù)合材料在近紅外光區(qū)具有強(qiáng)的吸收，能將光能轉(zhuǎn)化為熱能，并且細(xì)胞毒性低，是一種高效的癌細(xì)胞光熱治療試劑。
[0022]所述復(fù)合材料具有良好的生物相容性，將其(0-200 μ g/mL分散液)與癌細(xì)胞A549共同孵育12h，MTT實(shí)驗(yàn)表明細(xì)胞的活性仍高達(dá)92%以上。將該復(fù)合物(100 μ g/mL分散液)與A549細(xì)胞(?1X105個(gè))共同孵育12h，在室溫下用808nm的激光以0.5W/cm2的能量密度光照40min后，評(píng)價(jià)細(xì)胞的凋亡情況，結(jié)果表明98%的A549細(xì)胞死亡。
[0023]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的凹凸棒石粘土(凹土 )為模板的金-凹土納米復(fù)合材料，相比于傳統(tǒng)的金納米材料，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1)該復(fù)合材料是以天然礦物凹土為模板進(jìn)行合成的，凹土是一種納米尺寸的天然棒狀化合物，具有大的比表面積和強(qiáng)的吸附能力，可以通過(guò)對(duì)凹土進(jìn)行改性，使得球形的金納米粒子自組裝在其表面，并且該復(fù)合物呈現(xiàn)棒狀特征，在近紅外區(qū)有強(qiáng)的吸收，將光能轉(zhuǎn)化為熱能。2)凹土還具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、耐生物降解性以及對(duì)蛋白質(zhì)的高度親和性等特性，尤其是具有低細(xì)胞毒性，適合用于細(xì)胞的治療。3)本發(fā)明的合成方法簡(jiǎn)單易行，并大大降低了金的用量，減少了成本，可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。因此該復(fù)合材料可以作為一種有效的且具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的殺傷腫瘤細(xì)胞的光熱試劑使用。
[0024]總之，本發(fā)明的金-凹土納米復(fù)合材料的制備方法操作簡(jiǎn)單、條件溫和、環(huán)境友好，且金-凹土納米棒狀復(fù)合材料具有高的光熱轉(zhuǎn)換效率、良好的穩(wěn)定性和生物相容性，這為癌細(xì)胞的光熱治療提供了良好的條件。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明的金-凹土納米棒狀復(fù)合材料的透射電鏡圖。
[0026]圖2為本發(fā)明的金-凹土納米棒狀復(fù)合材料的UV-vis圖，圖中a為凹土，b為金-凹土納米棒狀復(fù)合材料，c為納米金。
[0027]圖3為本發(fā)明的金-凹土納米棒狀復(fù)合材料的光熱轉(zhuǎn)化效率圖。
[0028]圖4為細(xì)胞光熱治療后的活性評(píng)價(jià)圖。治療過(guò)程中，所使用的光熱試劑為本發(fā)明的金-凹土納米棒狀復(fù)合材料，激光波長(zhǎng)為808nm，功率密度為0.5W/cm2，光照時(shí)間0_15mino
【具體實(shí)施方式】
[0029]實(shí)施例一
[0030]一種金-凹土納米復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0031]1、將凹土加入到0.lmol/L PBS溶液中(pH 7.4)，超聲分散1小時(shí)，得到lmg/mL的凹土分散液；
[0032]2、凹土的修飾:將lmL濃度lmg/ml的凹土分散液與10mL lwt %的FODA溶液混合并攪拌60min，離心分離，得到沉淀并用水洗沉淀三次。沉淀中加入lmL去離子水，并超聲分散。向分散的溶液中加入10mL ^^%的？祖4溶液并攪拌6011^11，離心分離，得到沉淀，用水洗三次后再次分散在lmL去離子水中。向分散的溶液中加入10mL 1被％的TODA溶液并攪拌60min，離心分離，得到沉淀并用水洗三次，將產(chǎn)物分散到lmL PBS(0.lmol/L)溶液中。
[0033]3、制備納米金溶膠:在配有冷凝管的250ml圓底燒瓶中加入100ml HAuC14(lmmol/L)劇烈攪拌，加熱至沸騰；快速加入10ml檸檬酸鈉溶液(38.8mmol/L)，溶液顏色由淡黃色變?yōu)榫萍t色；繼續(xù)加