用於腫瘤光熱治療的銅的硒屬化合物納米片的可控制備方法與流程
2023-07-02 16:25:02 4
本發明涉及納米材料製備及生物醫學材料應用領域，具體涉及一種用於腫瘤光熱治療的銅的硒屬化合物納米片的可控制備方法。
背景技術：
銅的硒屬化合物是一類很重要的p型半導體材料，有著良好的催化和光電性能，在光熱治療、太陽能電池、光催化、光伏電池等領域有著廣泛的應用。銅的硒屬化合物納米片由於有著較大的比表面積和優良的光電性質，從而引起了研究者的興趣，但是關於用作腫瘤光熱治療材料的銅的硒屬化合物納米片的相關報導較少。目前文獻報導的銅的硒屬化合物納米材料的合成方法有高溫油相合成、水熱法、微波輔助法等。高溫油相合成的銅的硒屬化合物大小均一，但其為疏水性材料，需要通過兩親性物質等才能得到水溶性銅的硒屬化合物納米材料，過程比較繁瑣；而水熱法及微波輔助法通常需要在鹼性條件下合成，反應過程複雜且反應時間長，而且所合成的納米材料因形貌單一、尺寸較大、分散性比較差等缺點限制了應用。因此，在常壓、溫和的條件下，調過簡單的調節，可控合成出多種形貌且大小均一的銅的硒屬化合物納米材料具有較強的挑戰性。
光熱治療是通過光熱材料將近紅外光轉換成熱量，使得腫瘤的局部產生高溫，從而能夠有效的殺死癌細胞。與腫瘤的傳統治療方式相比，光熱治療是一種微創療法，能夠在不影響正常組織的條件下，靶向的殺死癌細胞，因此對腫瘤治療有很好的療效。銅的硫屬化合物，如硫化銅、硒化銅等，原料便宜易得、製備方法比較簡單，而且由於表面等離子效應，在近紅外處有著較強的吸收，因此被廣泛的用於光熱治療。
最早報導的用於光熱治療的Cu2-xSe納米顆粒(Nano letters,2011,11(6):2560-2566)，是通過高溫油相合成，然後用配體進行交換獲得；油相合成的高成本、不友好和繁瑣的配體交換過程限制了其進一步在相關領域的使用。合成親水性的銅的硒屬化合物納米材料用於腫瘤治療方面的文獻較少(Advanced Materials,2016,28(40):8927-8936；Chemistry–An Asian Journal,2016,11(21):3032-3039)，且到目前為止還有沒有二維的銅的硒屬化合物納米片用於光熱治療方面的相關報導。
因此通過簡單的調節，合成親水的銅的硒屬化合物納米片，研究其在光熱性質方面的差異，並且應用於腫瘤的光熱治療，具有很強的創新性和應用價值。
技術實現要素：
為避免上述現有技術所存在的不足之處，本發明提供了一種用於腫瘤光熱治療的銅的硒屬化合物納米片的可控制備方法，旨在解決現有合成方法所合成的銅的硒屬化合物納米材料製備複雜、形貌單一、尺寸不均等方面的缺點。
本發明解決技術問題，採用如下技術方案：
本發明用於腫瘤光熱治療的銅的硒屬化合物納米片的可控制備方法，其特點在於：所述銅的硒屬化合物納米片為表面有親水性配體修飾的CuSe納米片或CuSe2納米片；
所述銅的硒屬化合物納米片按如下步驟製備：
(1)在氮氣保護下，將親水性配體、銅源、二氧化硒、多元醇裝入100mL的三口燒瓶中，通過磁力攪拌形成一個均相溶液；
(2)向所述均相溶液中注入0.5mL～2mL的水合肼，攪拌5～30min後，得反應溶液；
(3)將所述反應溶液升溫至140～180℃，恆溫反應1～4h；然後自然冷卻至室溫，離心分離、洗滌，即獲得目標產物銅的硒屬化合物納米片。
所述銅源與所述二氧化硒的摩爾比為1：4～4：1；所述親水性配體的用量為0～2g。
所述銅源為氯化亞銅、氯化銅、硝酸銅、醋酸銅、溴化亞銅、碘化亞銅、硝酸銅、醋酸銅中的一種或多種。
所述多元醇為乙二醇、三乙二醇、丙三醇、戊二醇、苯甲醇中的一種或幾種。
所述親水性配體為聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、十六烷基氯化三甲基溴化銨、十二烷基磺酸鈉、十六烷基氯化三甲基氯化銨、檸檬酸鈉、透明質酸、聚乙烯亞胺中的一種或幾種。
本發明的有益效果體現在：
1、本發明在溫和的條件下、調過簡單的調節，即可合成出形貌均勻的銅的硒屬化合物納米片，方法簡單、原料便宜易得、反應時間短，所得產物具有很好的分散性。
2、本發明在實施例中所合成的三種不同組成的銅的硒屬化合物(Cu2Se、CuSe、CuSe2)都有很好的升溫效果，光熱轉換效率均高達40％以上，尤其以CuSe效果最佳。因此，本發明所合成的硒屬化合物納米片有望成為一種理想的光熱納米材料用於腫瘤的光熱治療，在生物材料等領域挺有著廣闊的應用前景。
附圖說明
圖1為實施例1所製備的CuSe納米片的X-射線衍射圖；
圖2為實施例1所製備的CuSe納米片的透射電鏡圖；
圖3為實施例2所製備的Cu2Se納米顆粒的X-射線衍射圖；
圖4為實施例2所製備的Cu2Se納米顆粒的透射電鏡圖；
圖5為實施例3所製備的CuSe2納米片的X-射線衍射圖；
圖6為實施例3所製備的CuSe2納米片的透射電鏡圖；
圖7a為CuSe納米片、Cu2Se納米顆粒、CuSe2納米片的紫外-可見吸收光譜圖；圖7b為其在不同瓦數下的升溫效果比較圖；
圖8為不同濃度CuSe納米片水溶液在808nm雷射照射10min的光熱升溫曲線圖；
圖9為CuSe納米片水溶液在808nm雷射下的光熱穩定效果圖；
圖10為不同濃度CuSe納米片水溶液對Hela細胞光熱殺傷效果圖。
具體實施方式
下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例
實施例1：CuSe納米片的製備
(1)在氮氣保護下，將1mmol氯化亞銅、1mmol二氧化硒、0.6g聚乙烯吡咯烷酮以及20mL乙二醇加入100mL的三口燒瓶中，磁力攪拌1h，形成一個均相溶液；
(2)向均相溶液中注入1mL的水合肼，繼續攪拌30min，得反應溶液；
(3)將反應溶液升溫至160℃，恆溫反應1h；然後自然冷卻至室溫，離心分離，用超純水和乙醇依次洗滌產物，即獲得目標產物CuSe納米片。
圖1為本實施例所得產物的X-射線衍射圖，與標準卡片06-0427對應，證明產物為CuSe納米片。
圖2為本實施例所得產物的透射電鏡圖，可以看出產物為CuSe納米片，其大小為50～400nm。
實施例2：Cu2Se納米顆粒的製備
(1)在氮氣保護下，將2mmol氯化亞銅、1mmol二氧化硒、0.6g聚乙烯吡咯烷酮以及20mL乙二醇加入100mL的三口燒瓶中，磁力攪拌1h，形成一個均相溶液；
(2)向均相溶液中注入1mL的水合肼，繼續攪拌30min，得反應溶液；
(3)將反應溶液升溫至165℃，恆溫反應3h；然後自然冷卻至室溫，離心分離，用超純水和乙醇依次洗滌產物，即獲得目標產物Cu2Se納米顆粒。
圖3為本實施例所得產物的X-射線衍射圖，與標準卡片65-2982對應，證明產物為Cu2Se納米顆粒。
圖4為本實施例所得產物的透射電鏡圖，可以看出產物為球形顆粒且大小均一，其大小為10～150nm。
實施例3：CuSe2納米片的製備
(1)在氮氣保護下，將1mmol氯化亞銅、2mmol二氧化硒、0.6g聚乙烯吡咯烷酮以及20mL乙二醇加入100mL的三口燒瓶中，磁力攪拌1h，形成一個均相溶液；
(2)向均相溶液中注入1mL的水合肼，繼續攪拌30min，得反應溶液；
(3)將反應溶液升溫至160℃，恆溫反應3h；然後自然冷卻至室溫，離心分離，用超純水和乙醇依次洗滌產物，即獲得目標產物CuSe2納米片。
圖5為本實施例所得產物的X-射線衍射圖，與標準卡片71-0047對應，證明產物為CuSe2納米晶。
圖6為本實施例所得產物的透射電鏡圖，可以看出產物為CuSe2納米片，其大小為0.5μm～3μm。
實施例4：光熱升溫測試
圖7a為50μg/mL的CuSe納米片、Cu2Se納米顆粒、CuSe2納米片的水溶液(去離子水，下同)的紫外-可見吸收光譜，從圖中可以看出，CuSe納米片在808nm處的紫外吸收高於Cu2Se納米顆粒和CuSe2納米片，CuSe納米片較強的近紅外光吸收特性表明了CuSe納米片能夠用於近紅外光誘導的光熱治療。圖7b為20μg/mL的CuSe納米片、Cu2Se納米顆粒、CuSe2納米片的水溶液在不同瓦數808nm雷射器下的升溫效果比較，從圖中可以看出，在相同條件下，CuSe納米片有著更好的升溫效果。
取3mL不同濃度(0～50μg/mL)的CuSe納米片水溶液置於粒度池中，將數顯溫度計的探頭浸入溶液中，用808nm雷射器以2W的功率照射10min，每10秒中記錄一次溶液的溫度，測試不同濃度CuSe納米片的光熱升溫曲線。圖8為CuSe納米片的光熱升溫曲線圖，從圖中可以看出，在808nm雷射照射下，CuSe納米片在較低的濃度下便可以達到較高的溫度，表明硒化銅納米片是一種理想的光熱納米材料。
圖9為40μg/mL CuSe納米片水溶液在808nm雷射下的光熱穩定效果圖。具體是取3mL濃度為40μg/mL的CuSe納米片水溶液置於粒度池中，然後用808nm雷射器以2W的功率照射10min，接著關掉808nm雷射器，讓其自然冷卻至起始溫度，在此過程中用溫度計記錄溫度的變化，如此循環5次。可以看出，CuSe納米片有著良好的光熱穩定性。
實施例5：用MTT法考察CuSe納米片的光熱毒性
在96孔板中加入Hela細胞，在細胞培養箱中培養24h，加入不同濃度(0、5、10、20、30、40、50、60μg/mL)的CuSe納米片水溶液3組，並將每個孔用808nm近紅外雷射以6W/cm2的功率密度分別照射不同時間，再接著培養24h。然後在每個細胞孔中加入20μL 5mg/mL的MTT溶液，培養4h後，吸出培養基，再在每個孔中加入150μL二甲亞碸，用酶標儀分別測試每個孔在490nm處的紫外吸收值，最後計算細胞的相對活力。
圖10為不同濃度CuSe納米片對Hela細胞光熱殺傷效果圖，可以看出：同一濃度下隨著雷射照射時間的增長，細胞的存活率逐漸下降；相同時間下，隨著納米片濃度的增加，細胞的存活率也逐漸下降。在CuSe納米片的濃度為60μg/mL時，808nm雷射照射5min後，大多數的Hela細胞已經死亡。結果表明，CuSe納米片可以用於腫瘤的光熱治療，並且具有良好的治療效果。
以上所述僅為本發明的示例性實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。