本(ben)發明屬(shu)于無機納米材(cai)料和分子影像(xiang)學技術領域，具體(ti)涉及(ji)一種(zhong)多功能納米復合(he)材(cai)料及(ji)其制備方(fang)法和應用。

背景技術：

近年來，金(jin)納(na)米材(cai)料(liao)(liao)由于其優(you)(you)越的(de)(de)(de)(de)物理和(he)化學(xue)(xue)性質(zhi)在癌癥的(de)(de)(de)(de)診(zhen)斷與治療中展現(xian)出了(le)(le)巨大(da)的(de)(de)(de)(de)潛能和(he)優(you)(you)勢。金(jin)納(na)米材(cai)料(liao)(liao)能應(ying)用于生(sheng)物醫學(xue)(xue)領(ling)域，是(shi)基于其引人矚目的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)學(xue)(xue)性質(zhi)，尤其是(shi)基于等離子體(ti)共振而引起的(de)(de)(de)(de)對激發(fa)光(guang)(guang)共振波長的(de)(de)(de)(de)特定(ding)散射與吸收。金(jin)納(na)米材(cai)料(liao)(liao)為多(duo)(duo)種(zhong)生(sheng)物醫學(xue)(xue)應(ying)用提供了(le)(le)多(duo)(duo)功能和(he)多(duo)(duo)層次的(de)(de)(de)(de)平(ping)臺。近期(qi)的(de)(de)(de)(de)研究也證實(shi)了(le)(le)金(jin)納(na)米材(cai)料(liao)(liao)確(que)實(shi)可以被用于癌癥的(de)(de)(de)(de)診(zhen)療技術中。例(li)如，金(jin)納(na)米材(cai)料(liao)(liao)可以被用作光(guang)(guang)學(xue)(xue)手(shou)段檢測痕量生(sheng)物標記(ji)物的(de)(de)(de)(de)基底，也可以被用作多(duo)(duo)種(zhong)光(guang)(guang)學(xue)(xue)成像的(de)(de)(de)(de)造影劑和(he)藥物運(yun)輸與控制(zhi)釋(shi)放的(de)(de)(de)(de)載(zai)體(ti)，還可以被用作破壞癌細胞的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)-熱轉換器(qi)。

金納(na)米(mi)籠(long)(long)(Au nanocage)代(dai)表(biao)了眾多在區(qu)域(yu)局域(yu)表(biao)面(mian)(mian)等離(li)子體共振吸(xi)收峰(feng)在近紅外區(qu)域(yu)可調的(de)金納(na)米(mi)材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)中(zhong)的(de)一(yi)種。這種多功能材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)具(ju)有空心和(he)超薄(bo)多孔壁的(de)結(jie)構，并且可以(yi)通(tong)過相對簡單的(de)步(bu)驟(通(tong)過銀納(na)米(mi)立方塊Ag nanocube和(he)氯金酸在水中(zhong)發生離(li)子置換反應)大量獲得。金納(na)米(mi)籠(long)(long)在近紅外區(qu)域(yu)的(de)吸(xi)收可以(yi)通(tong)過控(kong)制尺寸和(he)壁厚而被精(jing)確(que)調節至任(ren)意波長。金納(na)米(mi)籠(long)(long)的(de)小尺寸、大吸(xi)收截面(mian)(mian)積(幾(ji)乎是(shi)傳統有機染料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)五倍)以(yi)及其(qi)(qi)生物惰性和(he)基(ji)于金-硫醇化學的(de)表(biao)面(mian)(mian)修飾使其(qi)(qi)成(cheng)為可應用于生物醫學的(de)非常(chang)有趣的(de)材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)。

金(jin)納(na)米(mi)(mi)籠應(ying)用于癌癥的診療還有一些(xie)隱藏的優點(dian)：(1)單(dan)晶(jing)結(jie)構帶來的機械靈活(huo)性(xing)(xing)、穩定(ding)性(xing)(xing)和平整(zheng)的表面；(2)壁厚在(zai)(zai)2-10nm范圍內(nei)的金(jin)納(na)米(mi)(mi)籠可(ke)以大量(liang)獲得，并(bing)且可(ke)以保證精度(du)為0.5nm；(3)通過在(zai)(zai)反應(ying)中(zhong)控制氯金(jin)酸的加入(ru)量(liang)，金(jin)納(na)米(mi)(mi)籠的局域等離(li)(li)子體共振峰可(ke)以在(zai)(zai)600-1200nm范圍內(nei)被(bei)簡單(dan)而(er)精確地調控；(4)金(jin)納(na)米(mi)(mi)籠的空心可(ke)被(bei)用于包裝(其它材料)；(5)金(jin)納(na)米(mi)(mi)籠的孔(kong)壁可(ke)被(bei)用于藥物(wu)(wu)運(yun)輸，并(bing)通過多(duo)種(zhong)刺激手段(duan)控制藥物(wu)(wu)釋放；(6)金(jin)納(na)米(mi)(mi)籠的尺寸20-500nm范圍內(nei)改(gai)變(bian)從而(er)得到最優的生(sheng)物(wu)(wu)分布，促進其在(zai)(zai)上皮組織(zhi)中(zhong)的滲透或(huo)增加藥物(wu)(wu)負(fu)載(zai)量(liang)；(7)金(jin)納(na)米(mi)(mi)籠的局域等離(li)(li)子體共振峰在(zai)(zai)不同成(cheng)像模式下由其吸收和散射決定(ding)；(8)在(zai)(zai)合成(cheng)過程(cheng)中(zhong)可(ke)在(zai)(zai)壁中(zhong)加入(ru)其他貴金(jin)屬(例如(ru)鈀(ba)和鉑)來改(gai)變(bian)金(jin)納(na)米(mi)(mi)籠的光學性(xing)(xing)質。

配位聚(ju)合物(wu)是(shi)指由(you)含氧、氮(dan)等(deng)(deng)多(duo)齒有(you)機(ji)配體(大多(duo)是(shi)芳香多(duo)酸(suan)和(he)多(duo)堿)與過渡金屬離(li)子(zi)通過自組裝而形(xing)成的(de)(de)雜化材料(liao)。這種(zhong)材料(liao)可以(yi)應(ying)用(yong)在光學(xue)(xue)(xue)(xue)、催化、生(sheng)(sheng)物(wu)傳感、藥(yao)物(wu)傳輸、生(sheng)(sheng)物(wu)成像(xiang)(xiang)和(he)氣體儲存等(deng)(deng)方面，近些年已成為高分子(zi)化學(xue)(xue)(xue)(xue)和(he)物(wu)理、物(wu)理化學(xue)(xue)(xue)(xue)和(he)材料(liao)科學(xue)(xue)(xue)(xue)等(deng)(deng)多(duo)門(men)學(xue)(xue)(xue)(xue)科交叉(cha)的(de)(de)前沿領域。由(you)于(yu)(yu)其(qi)廣泛的(de)(de)應(ying)用(yong)受(shou)到各國(guo)科學(xue)(xue)(xue)(xue)家的(de)(de)重(zhong)視。近年來，配位聚(ju)合物(wu)已經縮(suo)小到了納(na)米尺寸(cun)(NCPs)。與傳統的(de)(de)納(na)米藥(yao)物(wu)載體相比，NCPs具有(you)很多(duo)的(de)(de)優勢，如合成條件比較溫和(he)、形(xing)貌可調(diao)、結構多(duo)樣、載藥(yao)量高、自身(shen)可降解等(deng)(deng)。用(yong)二氧化硅(gui)或者有(you)機(ji)聚(ju)合物(wu)來修飾(shi)NCPs，可改(gai)善(shan)NCPs的(de)(de)穩定性、生(sheng)(sheng)物(wu)相容性。另(ling)外，由(you)于(yu)(yu)NCPs可含有(you)大量的(de)(de)順磁性金屬離(li)子(zi)，所以(yi)它們被(bei)廣泛用(yong)于(yu)(yu)磁共振成像(xiang)(xiang)(MRI)的(de)(de)造影劑。

光(guang)(guang)學成(cheng)像(xiang)(xiang)操作(zuo)簡便、成(cheng)本低(di)，可(ke)以(yi)(yi)與(yu)簡單、無損、實(shi)時(shi)和(he)便攜式(shi)的(de)操作(zuo)系統相(xiang)結(jie)合(he)，更好(hao)(hao)的(de)服務臨床(chuang)，但是(shi)靈(ling)敏(min)度(du)低(di)、組(zu)織穿透性不好(hao)(hao)、近紅(hong)外熒光(guang)(guang)染料(liao)易(yi)發生淬滅。MRI具有空間時(shi)間分(fen)辨(bian)率高(gao)(gao)、對(dui)(dui)比度(du)好(hao)(hao)、軟組(zu)織顯(xian)像(xiang)(xiang)好(hao)(hao)、可(ke)同(tong)時(shi)獲(huo)得解剖和(he)生理信息(xi)等優(you)點(dian)，但也具有靈(ling)敏(min)度(du)不高(gao)(gao)的(de)缺點(dian)。而(er)光(guang)(guang)聲(sheng)成(cheng)像(xiang)(xiang)雖然(ran)結(jie)合(he)了純光(guang)(guang)學成(cheng)像(xiang)(xiang)的(de)高(gao)(gao)對(dui)(dui)比度(du)特性和(he)純超聲(sheng)成(cheng)像(xiang)(xiang)的(de)高(gao)(gao)穿透深度(du)特性的(de)優(you)點(dian)，但分(fen)辨(bian)率沒有MRI高(gao)(gao)。所以(yi)(yi)一(yi)種(zhong)可(ke)以(yi)(yi)同(tong)時(shi)進行多(duo)模態成(cheng)像(xiang)(xiang)的(de)探(tan)針(zhen)便成(cheng)為材(cai)料(liao)界和(he)醫學界的(de)研究(jiu)熱(re)點(dian)之一(yi)。

技術實現要素：

本(ben)發明的(de)目的(de)是提(ti)供一種多功能(neng)納米復合材料，具有良好的(de)生物(wu)相容性(xing)，具有優良的(de)光(guang)熱、光(guang)動力學、磁學性(xing)質(zhi)，在生物(wu)領域用于(yu)成(cheng)像(xiang)造影(ying)劑(ji)，實現診療(liao)一體(ti)化。

本發明的(de)另一個目的(de)是(shi)提供一種上述(shu)多功能納米復合材料的(de)制(zhi)備方法(fa)。

本發明是以多元醇為還原劑，以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為表面活性劑，先合成出形貌均一的Ag nanocube，然后以此為模板，通過置換反應，用氯金酸將Ag nanocube刻蝕成具有籠型結構的Au nanocage。由PVP保護的Au nanocage表面帶負電荷，用一端帶巰基另一端帶氨基的聚乙二醇(SH-PEG-NH₂)進(jin)行表面配體交(jiao)換后，表面電荷由負變為正。

另一方面，以一種銥配合物，2-苯基喹啉-3,3’-聯吡啶二羧酸銥與醋酸鏑為原料，以聚乙烯吡咯烷酮為表面活性劑，在二甲基亞砜中加熱反應生成配位聚合物。將表面包裹了SH-PEG-NH₂的(de)Aunanocage與(yu)配(pei)位聚(ju)合物溶液反應，最后經過透析得到(dao)表面包(bao)裹Ir-Dy配(pei)位聚(ju)合物的(de)Aunanocage。

本發明(ming)的目(mu)的可(ke)以(yi)通過(guo)以(yi)下方(fang)案來(lai)實現：

一種(zhong)多(duo)(duo)功(gong)能納(na)米(mi)復(fu)合材料(liao)，其特征在(zai)于：該復(fu)合材料(liao)以(yi)金納(na)米(mi)籠為核，在(zai)核的外表面包裹銥配(pei)位聚合物。優選的，該多(duo)(duo)功(gong)能納(na)米(mi)復(fu)合材料(liao)的銥配(pei)位聚合物的厚(hou)度(du)為30-40nm；多(duo)(duo)功(gong)能納(na)米(mi)復(fu)合材料(liao)的粒徑為80-100nm。

上述(shu)多功能納米復(fu)合(he)材(cai)料的制備方法，其步驟包括：

(1)在表面包裹PVP的金納米籠中加入SH-PEG-NH₂，攪拌8-20小時，離心洗滌后獲得表面包裹SH-PEG-NH₂的金納米籠；

(2)在2-苯基(ji)喹啉-3,3’-聯吡(bi)啶(ding)二(er)羧酸銥溶液中加入PVP，加熱至(zhi)100-120℃，保持10-40分鐘；然后(hou)快(kuai)速滴(di)入醋(cu)酸鏑溶液反(fan)應4-10小時(shi)，獲得(de)反(fan)應液；

(3)將步驟(1)中獲得的SH-PEG-NH₂包(bao)裹(guo)的(de)金納(na)米籠(long)與步驟(zou)(2)中(zhong)的(de)反應(ying)液混合，透析反應(ying)3-7小時(shi)，離心洗(xi)滌。

所述步驟(1)中(zhong)，表面包裹(guo)PVP的金納(na)米籠的制備方法為，

(A)二乙二醇在磁力攪拌下加熱，分別加入PVP溶液、Na2S溶液、HCl溶液和CF₃COOAg溶液(ye)反應(ying)1-5小(xiao)時，獲得表面包(bao)裹PVP的銀納(na)米立方體(ti)；

進一步優選的，所述步驟(A)中，PVP的濃度為0.3-0.4mmol/L，Na₂S溶液的濃度為2-4mmol/L，HCl溶液的濃度為25-35mmol/L，CF₃COOAg溶液(ye)的濃度為(wei)2.5-3.5mol/L。

(B)在PVP溶液中加入表面包裹PVP的銀納米立方體，加熱至80-100℃，然后逐滴加入HAuCl₄溶液，保持5-20分鐘即可。優選的，所述HAuCl₄溶液，控制滴(di)加速度為45mL/h。

優選的，所述步驟(B)中，PVP溶液的濃度為0.05-0.15mmol/L，所述HAuCl₄溶液(ye)的濃度為(wei)0.5-1.5mmol/L。

進一步優選的，所述步驟(B)中，PVP溶液、表面包裹PVP的銀納米立方體及HAuCl₄溶液的加入量配(pei)比(bi)為3-7mL：1mg：1-5mL。

所述步驟(1)中，表面包裹PVP的金納米籠與SH-PEG-NH₂的配比(bi)為(wei)1mL：2-8mg。優選(xuan)的，所(suo)述表面包裹PVP的金納米(mi)籠的濃度為(wei)1-2mg/mL。

所(suo)述(shu)步驟(zou)(2)中，2-苯基(ji)喹啉-3,3’-聯吡啶二羧酸(suan)銥溶(rong)液的濃(nong)度(du)為0.5-1.0mg/mL；醋酸(suan)鏑溶(rong)液的濃(nong)度(du)為0.5-1.5mg/mL。

優選的，所述步驟(2)中，2-苯基喹啉-3,3’-聯吡啶二羧酸(suan)銥溶(rong)液(ye)和醋酸(suan)鏑溶(rong)液(ye)的溶(rong)劑為DMSO。

所(suo)述步驟(2)，2-苯基喹啉-3,3’-聯吡啶二羧酸銥溶液、PVP及醋(cu)酸鏑溶液的加入了配比為1-5mL：20-30mg：1mL。

所述步驟(3)中，SH-PEG-NH₂包裹的(de)金納(na)米籠與反(fan)應液(ye)的(de)體積比為1:1-3。

所述(shu)多功能納米復(fu)合材料(liao)在(zai)(zai)成(cheng)(cheng)像造(zao)影(ying)劑中的(de)(de)應用。優選的(de)(de)，該多功能納米復(fu)合材料(liao)在(zai)(zai)光(guang)聲成(cheng)(cheng)像造(zao)影(ying)劑、光(guang)學(xue)成(cheng)(cheng)像造(zao)影(ying)劑及核磁(ci)共振成(cheng)(cheng)像造(zao)影(ying)劑的(de)(de)應用，并且可(ke)以用于光(guang)熱治(zhi)療(liao)(liao)與(yu)光(guang)動力學(xue)治(zhi)療(liao)(liao)中。

本發明的有益效(xiao)果是：

1、本發明通過對Au nanocage進(jin)行表面配體交換，改變其表面電荷，并利(li)用靜電相互作用，使配位聚合物(wu)Ir-Dy-PVP結合在(zai)Au nanocage表面，從(cong)而得到一種兼具(ju)多模(mo)態(tai)成(cheng)像與多模(mo)式治療的(de)納米復合材料。

2、本發(fa)明制備得到(dao)的(de)多功能納米(mi)復合(he)材料(liao)(liao)，具(ju)有良好的(de)T2成(cheng)像(xiang)對比(bi)度、升溫效果(guo)顯著，可以作為光聲成(cheng)像(xiang)/光學成(cheng)像(xiang)/磁共(gong)振(zhen)成(cheng)像(xiang)造影劑(ji)，同時又具(ju)備進行光熱治療(liao)與(yu)光動力(li)學治療(liao)的(de)功能，是一種實現腫瘤診療(liao)一體(ti)化的(de)納米(mi)材料(liao)(liao)。

3、本發(fa)明的合成(cheng)過程(cheng)簡單，成(cheng)本低廉。

附圖說明

圖1為實施例1所制備(bei)的Ag nanocube的掃(sao)描電鏡圖。

圖2為(wei)實(shi)施(shi)例1所制備的(de)Aunanocage的(de)掃描電鏡圖。

圖3為實施(shi)例2所制備(bei)的多功能納米復合材料的掃描(miao)電鏡圖。

圖(tu)4為實施例2所制備的多功能納(na)米復合(he)材料的透射電(dian)鏡圖(tu)。

圖5為(wei)實施(shi)例2所制備(bei)的多功能納米復合材料的溶液PA圖。

圖(tu)(tu)6為實施例2所制備的多功能(neng)納(na)米復合材料的溶液光熱升溫圖(tu)(tu)。

圖7為(wei)實施例2所(suo)制備(bei)的多功(gong)能納米(mi)復(fu)合(he)材料的細胞(bao)LSCM圖。

圖8為(wei)實施例2所(suo)制(zhi)備的多功(gong)能(neng)納米(mi)復(fu)合(he)材料的溶(rong)液MRI圖。

具體實施方式

下面(mian)結合實施(shi)例，對本發明(ming)作進(jin)一(yi)步說明(ming)：

實施例1

(1)、Ag nanocube的合成

分別配制如下溶液：

0.36mmol/L PVP溶液(分子量(liang)55000，取125mg，溶于6.25mL二(er)乙二(er)醇)；

3mmol/L Na₂S溶液(取10mg，溶于1mL二(er)(er)乙二(er)(er)醇，取出0.1mL，用二(er)(er)乙二(er)(er)醇稀釋(shi)成(cheng)1mL)；

30mmol/L的HCl溶液(取25μL 38％的濃HCl，溶于10mL二乙二醇，用之前取出0.25mL，用二乙二醇稀釋成0.5mL)；0.28mol/L的CF₃COOAg溶液(取125mg，溶于2mL二乙(yi)二醇(chun))。

在100mL圓底燒瓶中，加入25mL二乙二醇，磁力攪拌下，加熱至150℃。向150℃的二乙二醇中加入300μL Na₂S溶液。4min后，加入0.5mL HCl溶液和3mL PVP溶液。2min后，加入2mL CF₃COOAg溶(rong)液，反應3h。冷(leng)卻后，離心(xin)洗(xi)滌(di)得(de)到(dao)20-30nm的Ag nanocube，其掃描電鏡表征如圖1所示，形成了非常均勻的Ag nanocube；

(2)、表面包裹SH-PEG-NH₂的(de)Au nanocage的(de)制備。

配制0.1mmol/L的PVP溶液(分子量55000，取25mg，溶于10mL水中)。配制1mmol/L的HAuCl₄溶液(取39.4mg HAuCl₄·3H₂O，溶于10mL水中，取1mL上述溶液稀釋成10mL)。在圓底燒瓶中，加入10mL PVP溶液，然后加入1mL Ag nanocube(濃度為2mg/mL)，加熱至90℃，并保持10min。逐滴滴加3mL HAuCl₄溶液(ye)，控(kong)制滴(di)加速(su)度(du)為(wei)45mL/h，并保持(chi)10min。冷卻后，離(li)心洗(xi)滌得到(dao)20-35nm的Au nanocage，其(qi)掃描(miao)電鏡表征如(ru)圖2所示，其(qi)粒徑均勻(yun)。

取2mLAu nanocage，加18mLH₂O，10mg的SH-PEG-NH₂，攪拌過夜，離心洗滌后得到表面包裹SH-PEG-NH₂的Au nanocage。

實施例2

稱取(qu)3.5mg的2-苯基喹啉-3,3’-聯(lian)(lian)吡啶(ding)二羧酸(suan)銥，溶于(yu)5mL DMSO，制備得到2-苯基喹啉-3,3’-聯(lian)(lian)吡啶(ding)二羧酸(suan)銥溶液(ye)；稱取(qu)2.1mg醋(cu)酸(suan)鏑，溶于(yu)2mL DMSO，制備得到醋(cu)酸(suan)鏑溶液(ye)。

向單頸燒瓶中加入5mL 2-苯基喹啉-3,3’-聯吡啶二羧酸銥溶液，然后加入PVP(50mg，m.w.＝55000)，加熱至110℃，保持20min。快速加入2mL醋酸鏑溶液，反應7h。待反應液冷卻至室溫，取實施例1中獲得的SH-PEG-NH₂包裹的Au nanocage 1mL，與(yu)2mL反應液相混合(he)，轉入透析袋，透析5h，離(li)心(xin)洗(xi)滌得到(dao)多功能納米(mi)復合(he)材(cai)料，其掃(sao)描電鏡(jing)表(biao)征(zheng)如圖3，粒(li)徑為80-100nm。

圖4為本發明所制備的多功能納米復合材料的透射電鏡圖，從圖中可知，配位聚合物Ir-Dy-PVP對Au nanocage形成了(le)有效包(bao)裹。

圖(tu)5為本發明所制備的(de)(de)多功能納米復合材(cai)(cai)料的(de)(de)溶液PA圖(tu),從圖(tu)中可知(zhi)，材(cai)(cai)料的(de)(de)光(guang)聲信號強度具有很強的(de)(de)濃度依(yi)賴性(xing)，這也為進一步的(de)(de)細(xi)胞/活(huo)體應用提供了依(yi)據。

圖(tu)6為本發(fa)明(ming)所制(zhi)備的(de)多功能(neng)納米復合材料的(de)溶(rong)液光熱升(sheng)溫(wen)圖(tu),從圖(tu)中可知，隨著濃度升(sheng)高，材料的(de)升(sheng)溫(wen)效果逐漸增強。

圖(tu)7為本(ben)發明所制備的(de)多功能(neng)納米復合材料(liao)的(de)細(xi)胞LSCM圖(tu)，從圖(tu)中(zhong)可(ke)知，材料(liao)具有可(ke)以被細(xi)胞內吞進(jin)細(xi)胞質并且進(jin)行光學成像的(de)效果。

圖8為本發明所制(zhi)備的(de)多功能納米復合材料的(de)溶(rong)液MRI圖，從圖中可(ke)知，隨著濃度(du)改(gai)變，材料具有良好(hao)的(de)T2成像對比度(du)。

以(yi)上(shang)所(suo)述為本(ben)發(fa)(fa)明的(de)較佳實(shi)施(shi)例(li)而已，但本(ben)發(fa)(fa)明不(bu)應該(gai)局限于該(gai)實(shi)施(shi)例(li)所(suo)公(gong)(gong)開(kai)的(de)內容。所(suo)以(yi)凡是不(bu)脫離本(ben)發(fa)(fa)明所(suo)公(gong)(gong)開(kai)的(de)精神下完(wan)成的(de)等效(xiao)或修改，都(dou)落入本(ben)發(fa)(fa)明保護的(de)范圍。