本發(fā)明屬于功能化氮化碳的開發(fā)，涉及一種富羥基的石墨相氮化碳納米片及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、神經(jīng)膠質(zhì)瘤是最常見的神經(jīng)系統(tǒng)惡性腫瘤，盡管手術(shù)、化療和放療等臨床治療方法取得了重大進展，但膠質(zhì)瘤仍然容易復(fù)發(fā)，副作用幾乎不可逆。雖然近年來已經(jīng)做出了很大的努力，但在改善膠質(zhì)瘤的預(yù)后方面仍然存在局限性。隨著納米科學(xué)的發(fā)展，納米材料和納米技術(shù)在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，推動了納米醫(yī)學(xué)的發(fā)展，為癌癥治療提供了新的前景。納米醫(yī)學(xué)的一個關(guān)鍵方面為使用納米技術(shù)設(shè)計多功能藥物遞送載體來開發(fā)新的藥物配方和治療方法。光動力治療(photodynamic?therapy，pdt)是一種利用光動力效應(yīng)進行疾病診斷和治療的新技術(shù)。光動力治療的主要原理是光化學(xué)反應(yīng)，其基本要素包括氧、光敏劑和可見光(常用激光)。首先，光敏劑被選擇性攝取并儲存于病灶組織內(nèi)，隨后，在適當(dāng)波長光線的局部照射下，光敏劑被激活，產(chǎn)生光敏效應(yīng)，激活的光敏劑將能量傳遞給周圍的氧，生成活性很強的單態(tài)氧。單態(tài)氧與相鄰的生物大分子發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生細(xì)胞毒性作用，進而導(dǎo)致細(xì)胞受損乃至死亡，達到治療目的。pdt使用光敏劑(photosensitizer，ps)作為pdt藥物，與常規(guī)治療相比，可以選擇性地破壞腫瘤細(xì)胞，而對正常組織的損傷較小，副作用較小，同時具有微創(chuàng)和高空間精度的優(yōu)勢，使其成為治療膠質(zhì)瘤的一種有前途的方式。

2、光敏劑可通過i型或ii型pdt反應(yīng)有效產(chǎn)生細(xì)胞毒性活性氧(ros)，直接或間接誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞死亡。在ii型pdt中，光敏劑主要基于產(chǎn)生高毒性的單線態(tài)氧(1o2)殺死腫瘤細(xì)胞。當(dāng)光敏劑被特定波長的光照射后，會吸收光能并轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，然后釋放出能量與周圍的氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成單線態(tài)氧。然而，ii型pdt高度依賴于腫瘤部位的氧氣濃度，而腫瘤往往存在缺氧的固有性質(zhì)，因此治療效果可能不盡如人意。相比之下，i型pdt則是通過光敏劑與底物(如還原性輔酶、氨基酸、維生素和含氮堿基等)之間的電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生超氧化物陰離子(o2-)、過氧化物(h2o2)和羥基自由基(oh·)等活性氧物種。這些活性氧物種也具有細(xì)胞毒性，能夠破壞細(xì)胞內(nèi)的生物分子，導(dǎo)致細(xì)胞損傷和死亡。與ii型pdt相比，i型pdt不需要高濃度的氧氣，因此在乏氧環(huán)境下也能發(fā)揮治療作用。此外，i型pdt中的羥基自由基(oh·)是生物反應(yīng)活性最高的一種活性氧物種，它幾乎對所有的生物分子都具有破壞性，因此被認(rèn)為具有更好的耐乏氧特性。目前的i型pdt反應(yīng)的ps主要包括卟啉衍生物以及金屬基ps，但是卟啉衍生物通常具有平面和擴展的疏水共軛π-π結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致熒光信號減弱，在水介質(zhì)中產(chǎn)生ros的能力較弱。而金屬基ps雖然具有較強的光吸收能力和ros生產(chǎn)能力，但其生物安全性較差，影響其廣泛的使用，因此尋找生物安全性強、ros生成率高的ps勢在必行。

3、近年來，g-c3n4(cn)納米片作為二維(2d)半導(dǎo)體材料受到了廣泛關(guān)注。cn已被開發(fā)為靶向藥物遞送載體，并表現(xiàn)出優(yōu)異的光化學(xué)和電催化性能。目前正逐步探索作為腫瘤治療的光敏劑。然而，其較差的親水性和較低的ros生成限制了其在pdt中應(yīng)用的有效性。因此，研究人員探索了各種方法以提高cn的性能，包括改性、摻雜和復(fù)合。例如，wei等人利用釕摻雜cn通過緩解腫瘤細(xì)胞的缺氧環(huán)境來增加ros的生成。feng等人在cn中摻雜fe單原子，通過fenton反應(yīng)提高過氧化氫產(chǎn)率，進而進一步增加ros的產(chǎn)生。fe-o鍵的引入增強了cn的親水性，同時降低了反應(yīng)前的吸附能，從而提高了其治療腫瘤的效果。ju等利用cu的變價金屬性質(zhì)，將cu摻雜到cn中，成功抑制了還原性谷胱甘肽對腫瘤細(xì)胞的負(fù)面影響，這顯著增強了pdt治療效果。此外，基于cn的雜化材料表現(xiàn)出良好的生物相容性，并能誘導(dǎo)生物體內(nèi)產(chǎn)生ros。由于其獨特的石墨狀結(jié)構(gòu)，cn可以穿過血腦屏障(bbb)，通過高滲透性和長滯留效應(yīng)(epr)在癌細(xì)胞內(nèi)積累，特別適合治療腦膠質(zhì)瘤。因此，cn作為治療腦膠質(zhì)瘤的光敏劑具有重要的潛力。然而，cn的親水性弱、分散性差、細(xì)胞內(nèi)吞性差、反應(yīng)位點有限以及大尺寸，嚴(yán)重阻礙了其在腫瘤細(xì)胞中活性氧(ros)的生成，從而阻礙了其在光動力治療領(lǐng)域的發(fā)展。因此，必須解決與cn親水性不足、反應(yīng)位點受限和大尺寸有關(guān)的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種富羥基的石墨相氮化碳納米片及其制備方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中石墨相氮化碳親水性差、細(xì)胞內(nèi)吞性差以及光催化性能較差導(dǎo)致其在pdt應(yīng)用過程中性能較差的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、一種富羥基的石墨相氮化碳納米片的制備方法，包括：

4、s1：將三聚氰酸和三聚氰胺加入乙醇中，攪拌分散均勻，得到混合懸浮液；

5、s2：將nas2o3和聚乙二醇加入所述混合懸浮液中，水熱反應(yīng)后，得到前驅(qū)體；

6、s3：對所述前驅(qū)體依次進行兩次熱處理，第二次熱處理的溫度高于第一次熱處理的溫度，得到石墨相氮化碳；

7、s4：對所述石墨相氮化碳進行剝離處理，制得所述富羥基的石墨相氮化碳納米片。

8、優(yōu)選的，步驟s1中，所述三聚氰酸和三聚氰胺的質(zhì)量比為(1～2):(2～1)。

9、優(yōu)選的，所述三聚氰酸和三聚氰胺的總量與nas2o3以及聚乙二醇的比例為1g:25ml:25ml。

10、優(yōu)選的，步驟s2中，所述水熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度180～200℃，反應(yīng)時間為10～12h。

11、優(yōu)選的，步驟s3中，所述第一次熱處理的溫度為300～350℃，處理時間為2～4h。

12、優(yōu)選的，步驟s3中，所述第二次熱處理的溫度為500～550℃，處理時間為4～6h。

13、優(yōu)選的，步驟s4中，在液氮氣氛中對所述石墨相氮化碳進行剝離處理。

14、優(yōu)選的，步驟s4中，所述剝離處理的時間為10～12h。

15、一種富羥基的石墨相氮化碳納米片，通過上述的方法制得。

16、上述的一種富羥基的石墨相氮化碳納米片，所述富羥基的石墨相氮化碳納米片的厚度為0.1-0.2nm。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

18、本發(fā)明公開一種富羥基的石墨相氮化碳納米片，利用三聚氰酸和三聚氰胺作為原料，其中三聚氰酸上含有豐富的親水性羥基，通過在原料中加入三聚氰酸，可有效改善產(chǎn)物cn表面親水性基團的數(shù)量，另外，在合成過程中，加入聚乙二醇，有效避免了三聚氰酸基團上的羥基在反應(yīng)過程中被取代，確保了產(chǎn)物上羥基基團的數(shù)量，在反應(yīng)過程中加入nas2o3，有效提高了三聚氰酸和三聚氰胺在聚乙二醇中的分散性，使得反應(yīng)過程中，三聚氰胺表面的氨基被活化，能提升后續(xù)反應(yīng)中π-π共軛面的形成。在反應(yīng)過程中，對前驅(qū)體進行了兩次熱處理，且第二次熱處理的溫度高于第一次熱處理的溫度，其中，第一次熱處理使得前驅(qū)體有效轉(zhuǎn)變?yōu)楦涣u基的中間產(chǎn)物，并通過第二次更高溫度的熱處理，使得富羥基的中間產(chǎn)物充分轉(zhuǎn)變?yōu)楦涣u基的石墨相氮化碳，然后對其進行剝離后，得到富羥基的石墨相氮化碳納米片。因此，本發(fā)明以三聚氰胺和三聚尿酸為前體，通過自上而下的合成方法精確控制表面羥基密度，同時通過peg修飾增強材料的親水性，得到的產(chǎn)物具有良好的親水性。多層的石墨相氮化碳在剝離過程中，層間的范德華力和堆積作用力被破壞，形成薄層結(jié)構(gòu)，極大程度減小了體積，使腫瘤細(xì)胞的epr作用增強，更容易在腫瘤細(xì)胞內(nèi)富集。羥基含量的增強提高了材料的親水性、分散性以及細(xì)胞內(nèi)吞性，增強了靶向作用的能力，另外，cn表面羥基含量的增加使得在光激發(fā)過程中促進共軛三嗪環(huán)內(nèi)n→π*躍遷，這增加了電子和空穴的分離效率，從而顯著提高了多重ros(h2o2、·oh、1o2和·o2-)的產(chǎn)率，提高了pdt治療腫瘤的效果，并且得到的產(chǎn)物具有良好的生物相容性，無明顯毒性，可通過正常代謝從細(xì)胞排出，具有良好的應(yīng)用潛能。

19、進一步的，步驟s1中，所述三聚氰酸和三聚氰胺的質(zhì)量比為(1～2):(2～1)，可有效調(diào)控產(chǎn)物表面的羥基濃度，使產(chǎn)物表面的羥基濃度適中，當(dāng)產(chǎn)物表面的羥基濃度太低時，在液體中分散性降低，難以通過epr效應(yīng)在腫瘤細(xì)胞內(nèi)富集，而當(dāng)產(chǎn)物表面的羥基濃度太高時，難以穿透bbb達到腫瘤細(xì)胞附近。

20、進一步的，所述三聚氰酸和三聚氰胺的總量與nas2o3以及聚乙二醇的比例為1g:25ml:25ml，可使得三聚氰胺表面有效被氨基活化，以及三聚氰酸表面羥基固定。

21、進一步的，步驟s2中，所述水熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度180～200℃，反應(yīng)時間為10～12h，可使得三聚氰酸和三聚氰胺充分接觸，以及表面基團活化。

22、進一步的，步驟s3中，所述第一次熱處理的溫度為300～350℃，處理時間為2～4h，可使得生成中間產(chǎn)物蜜勒胺，原料充分接觸反應(yīng)。

23、進一步的，步驟s3中，所述第二次熱處理的溫度為500～550℃，處理時間為4～6h，可使得中間產(chǎn)物蜜勒胺進一步縮合成石墨相氮化碳。

24、進一步的，步驟s4中，在液氮氣氛中對所述石墨相氮化碳進行剝離處理，可使得石墨相氮化碳層間的弱作用力和堆積作用力減弱，將多層結(jié)構(gòu)剝落成薄層結(jié)構(gòu)。

25、進一步的，步驟s4中，所述剝離處理的時間為10～12h，可使得剝落更加充分，且在一定時間范圍內(nèi)不會破壞石墨相氮化碳的表面結(jié)構(gòu)。