CN105535972A - 一种c3n4纳米复合材料、制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种C3N4纳米复合材料、制备方法及应用，该C3N4纳米复合材料以负载过渡金属元素的C3N4二维纳米片为载体，所述载体上负载有光敏剂。与现有技术相比，本发明以负载过渡金属元素的C3N4二维纳米片为载体负载有光敏剂，其可被细胞有效的内吞进入癌细胞，过渡金属元素可将癌细胞内的过氧化氢催化分解产生氧气，在激光的照射下，光敏剂可将氧分子有效而迅速的转化为单线态氧，从而对癌细胞产生毒性，将癌细胞杀死，从而具有光动力治疗肿瘤的作用。

Description

一种C3N4纳米复合材料、制备方法及其应用
技术领域
本发明属于纳米医学材料及纳米医学材料肿瘤治疗技术领域，尤其涉及一种C3N4纳米复合材料、制备方法及应用。
背景技术
癌症是导致人类死亡的主要原因之一，目前每年在全球夺去700多万人的生命，而且这一数字还将快速上升。虽然目前的检测手段和治疗技术已经取得了显著的进展，定期检测以及早期干预是提高疗效和存活几率的最佳途径。目前，临床上常用的肿瘤治疗手段以化学治疗、放射治疗和手术治疗为主，但是这些治疗方式均有较大的副作用及复发率。因此，寻求一种有效、无毒副作用、低成本的肿瘤治疗方法来替代上述疗法是当前肿瘤治疗面临的挑战。
光动力治疗是一种新型的非侵入性的安全疗法，是一种联合应用光敏剂及相应光源，利用光动力效应进行疾病诊断和治疗的一种新技术。将光敏剂输入肿瘤部位，一定时间后，以特定波长的光照射肿瘤部位，通过一系列光化学和光生物学反应，在分子氧的参与下，产生单态氧或自由基，氧化破坏组织和细胞中的各种生物大分子，使肿瘤细胞发生不可逆的损伤，最终使细胞死亡，达到治疗目的。光动力治疗的一个优势是副作用低，在无光照的条件下光敏剂不能被激发，从而不会对细胞和组织产生毒害作用。同时，光动力治疗还可以通过聚焦激光到病灶部位简单地实现选择性治疗肿瘤的效果。
虽然光动力治疗已经成为早期肿瘤和晚期肿瘤一个很有前景的治疗选择，然而肿瘤部位的缺氧严重限制了光动力治疗的治疗效率。在实体瘤中，增强的肿瘤增殖活性及肿瘤血管的异常结构导致肿瘤血流不足，从而导致肿瘤组织的缺氧，成为光动力治疗临床应用上的障碍之一。因此，我们迫切需要一种全新的治疗策略来改善肿瘤能氧浓度，并将产氧及光动力过程相结合，从而增强肿瘤细胞内光动力响应，达到理想的肿瘤治疗效果。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种可用于肿瘤治疗的C3N4纳米复合材料、制备方法及应用。
本发明提供了一种C3N4纳米复合材料，以负载过渡金属元素的C3N4二维纳米片为载体，所述载体上负载有光敏剂。
优选的，所述过渡金属元素为铁、钴、镍与铜中的一种或多种。
优选的，所述过渡金属元素的质量为载体质量的1％～10％。
优选的，所述光敏剂为亚甲基蓝和/或原卟啉钠。
优选的，所述载体与光敏剂的质量比优选为1：(0.001～0.1)。
本发明还提供了一种C3N4纳米复合材料的制备方法，包括：
将负载过渡金属元素的C3N4二维纳米片与光敏剂在水中混合，避光搅拌，得到C3N4纳米复合材料。
优选的，所述负载过渡金属元素的C3N4二维纳米片按照以下方法制备：
将层状负载金属元素的C3N4纳米材料在水中进行超声剥离，得到负载过渡性金属元素的C3N4二维纳米片。
优选的，所述层状负载过渡金属元素的C3N4纳米材料在水中的浓度为1～5mg/ml。
本发明还提供了C3N4纳米复合材料在光动力治疗肿瘤中的应用。
本发明还提供了C3N4纳米复合材料在制备光动力治疗试剂中的应用。
本发明提供了一种C3N4纳米复合材料、制备方法及应用，该C3N4纳米复合材料以负载过渡金属元素的C3N4二维纳米片为载体，所述载体上负载有光敏剂。与现有技术相比，本发明以负载过渡金属元素的C3N4二维纳米片为载体负载有光敏剂，其可被细胞有效的内吞进入癌细胞，过渡金属元素可将癌细胞内的过氧化氢催化分解产生氧气，在激光的照射下，光敏剂可将氧分子有效而迅速的转化为单线态氧，从而对癌细胞产生毒性，将癌细胞杀死，从而具有光动力治疗肿瘤的作用。
附图说明
图1为本发明实施例1中得到的C3N4纳米复合材料的透射电镜图；
图2为本发明实施例1～4中制备的C3N4-Fe，C3N4-Co，C3N4-Ni，C3N4-Cu二维纳米片的照片；
图3为实施例1、实施例5、实施例6制备的C3N4-Fe二维纳米片与比较例1中制备的C3N4二维纳米片的照片；
图4为实施例1中得到C3N4-Fe二维纳米片与C3N4纳米复合材料的紫外可见吸收光谱图；
图5为实施例7中得到C3N4-Fe二维纳米片与C3N4纳米复合材料的紫外可见吸收光谱图；
图6为本发明实施例1及比较例1中制备的C3N4纳米复合材料催化过氧化氢产生氧气淬灭[(Ru(dpp)3)]Cl2荧光过程的荧光强度-时间曲线图；
图7为本发明实施例1中C3N4纳米复合材料及C3N4-Fe二维纳米片光动力过程中DPBF紫外吸收强度-时间曲线图；
图8为本发明实施例1中C3N4纳米复合材料在不同浓度条件下的细胞毒性测试结果柱形图；
图9为光动力杀伤癌细的能力测试结果柱形图；
图10为共聚焦荧光显微镜下观察光动力杀伤癌细胞能力的calcein-AM和PI共染色的荧光图片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种C3N4纳米复合材料，以负载过渡金属元素的C3N4二维纳米片为载体，所述载体上负载有光敏剂。
研究表明，癌细胞的缺氧环境使得癌细胞内产生过量的活性氧如过氧化氢，而过渡金属离子对过氧化氢具有催化活性，可持续催化过氧化氢分解产生氧气，从而改善肿瘤细胞内的氧浓度。但游离的金属离子难以进入癌细胞并在癌细胞内富集，因此需要借助合适的载体，将离子运输到细胞内。C3N4二维纳米片中富含N原子并且具有合适的空间结构，可以与过渡金属原子发生配位，形成负载过渡金属元素的C3N4二维纳米片，且其具有适当的尺寸，可被细胞有效的内吞进入细胞。
本发明以负载过渡金属元素的C3N4二维纳米片为载体，其中所述过渡金属元素为本领域技术人员熟知的过渡金属元素即可，并无特殊的限制，本发明中优选为铁、钴、镍与铜中的一种或多种；所述过渡金属元素的质量优选为载体质量的1％～10％，更优选为2％～8％，再优选为2％～5％。过渡金属元素含量过低时，C3N4纳米复合材料催化过氧化氢分解的速率较低，不能有效的提高癌细胞内的氧气浓度，对光动力过程的促进效果不明显，但过渡金属元素含量过高时，过渡金属元素将占据C3N4二维纳米片表面较大面积，将不利于下一步光敏剂的负载，进而使光动力治疗效果削弱。
所述载体上负载有光敏剂；所述光敏剂为本领域技术人员熟知的光敏剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为亚甲基蓝和/或原卟啉钠，更优选为亚甲基蓝或原卟啉钠；所述载体与光敏剂的质量比优选为1：(0.001～0.1)，更优选为1：(0.001～0.05)，再优选为1：(0.01～0.05)，最优选为1：(0.02～0.04)。
本发明以负载过渡金属元素的C3N4二维纳米片为载体负载有光敏剂，其可被细胞有效的内吞进入癌细胞，过渡金属元素可将癌细胞内的过氧化氢催化分解产生氧气，在激光的照射下，光敏剂可将氧分子有效而迅速的转化为单线态氧，从而对癌细胞产生毒性，将癌细胞杀死，从而具有光动力治疗肿瘤的作用。
本发明还提供了一种上述C3N4纳米复合材料的制备方法，包括：将负载过渡金属元素的C3N4二维纳米片与光敏剂在水中混合，避光搅拌，得到C3N4纳米复合材料。
其中，所述负载过渡金属元素的C3N4二维纳米片与光敏剂均同上所述，在此不再赘述。本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制，可为市售，也可为自制。
所述负载过渡金属元素的C3N4二维纳米片按照以下方法制备：将层状负载金属元素的C3N4纳米材料在水中进行超声剥离，得到负载过渡性金属元素的C3N4二维纳米片。其中，所述层状负载金属元素的C3N4纳米材料的制备方法为本领域技术人员熟知的方法即可，并无特殊的限制，优选将氮化碳反应前驱物与过渡金属化合物在水中混合，蒸干，然后在惰性气体保护的条件下经高温高压反应得到；所述层状负载金属元素的C3N4纳米材料在水中的浓度优选为1～5mg/ml，更优选为1～3mg/ml，再优选为1～2mg/ml，最优选为1mg/ml；所述超声剥离的时间优选为12～30h，更优选为12～25h，再优选为14～20h，最优选为15～18h；超声剥离后，优选进行离心，得到负载过渡金属元素的C3N4二维纳米片；所述离心的速率优选为5000～10000g；所述离心的时间优选为20～30min；更优选先进行低速离心，然后进行高速离心。
将负载过渡金属元素的C3N4二维纳米片与光敏剂在水中混合，避光搅拌，所述搅拌的时间优选为12～16h，更优选为12～14h，最优选为12h。
本发明C3N4纳米复合材料的制备方法简单方便。
本发明还提供了一种C3N4纳米复合材料在光动力治疗肿瘤中的应用。
其中，所述C3N4纳米复合材料同上所述，在此不再赘述。所述光动力治疗中激光的波长优选为650～670nm，更优选为650～660nm。
本发明C3N4纳米复合材料能够简单的实现提高肿瘤中的氧浓度，显著提高单线态氧的产生速率，促进肿瘤细胞的凋亡速率，从而具有良好的肿瘤治疗效果。
本发明还提供了一种C3N4纳米复合材料在制备光动力治疗试剂中的应用。
其中，所述C3N4纳米复合材料同上所述，在此不再赘述。所述光动力治疗试剂中C3N4纳米复合材料的浓度优选为10～100μg/ml，更优选为20～80μg/ml。
本发明以C3N4二维纳米片负载光敏剂及金属原子，在提高肿瘤组织中氧浓度的同时促进了光敏剂的光动力速率，加速单线态氧的产生，从而提高了对肿瘤细胞的杀伤效力，使C3N4-M/PS(M代表金属原子，PS代表光敏剂)复合物成为很有前景的光动力试剂，可应用于肿瘤治疗。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种C3N4纳米复合材料、制备方法及应用进行详细描述。
以下实施例中所用的试剂均为市售。
实施例1
1.1称取双聚氰胺10g，氯化铁1g溶于50mL超纯水，在80℃下搅拌，直至将水分蒸发完全；将得到的砖红色固体粉末放入管式炉，在氮气保护下，以每分钟2.3℃的速度程序升温至600℃并在600℃维持4小时，然后自然冷却，得到淡棕色的层状C3N4-Fe纳米材料。
1.2称取1.1中得到的100mg层状C3N4-Fe纳米材料，分散于100mL超纯水，超声剥离16小时；将上述混合溶液在5000g的离心力下离心10分钟，弃去底部沉淀，将上清液继续在10000g下离心10分钟,弃上清，获得底部产物即为C3N4-Fe二维纳米片。
1.3称取1mg1.2中得到的C3N4-Fe二维纳米片分散于10mL超纯水中，加入500μg/mL的亚甲基蓝溶液60μL，将此混合溶液避光搅拌12小时，离心并以超纯水洗涤3次，得到C3N4纳米复合材料。
利用透射电子显微镜(TEM)对实施例1中得到的C3N4纳米复合材料进行分析，得到其透射电镜图，如图1所示。从图1中可以看到该复合材料为二维纳米片层结构，尺寸均一，尺寸在200nm左右。
实施例2
2.1称取双聚氰胺10g，氯化钴1g溶于50mL超纯水，在80℃下搅拌，直至将水分蒸发完全；将得到的红色固体粉末放入管式炉，在氮气保护下，以每分钟2.3℃的速度程序升温至600℃并在600℃维持4小时，然后自然冷却，得到粉红色的层状C3N4-Co纳米材料；
2.2称取2.1中得到的100mg层状C3N4-Co纳米材料，分散于100mL超纯水，超声剥离16小时；将上述混合溶液在5000g的离心力下离心10分钟，弃去底部沉淀，将上清液继续在10000g下离心10分钟,弃上清，获得底部产物即为C3N4-Co二维纳米片。
实施例3
3.1称取双聚氰胺10g，氯化镍1g溶于50mL超纯水，在80℃下搅拌，直至将水分蒸发完全；将得到的绿色固体粉末放入管式炉，在氮气保护下，以每分钟2.3℃的速度程序升温至600℃并在600℃维持4小时，然后自然冷却，得到绿色的层状C3N4-Ni纳米材料。
3.2称取3.1中得到的100mg层状C3N4-Ni纳米材料，分散于100mL超纯水，超声剥离16小时；将上述混合溶液在5000g的离心力下离心10分钟，弃去底部沉淀，将上清液继续在10000g下离心10分钟,弃上清，获得底部产物即为C3N4-Ni二维纳米片。
实施例4
4.1称取双聚氰胺10g，氯化铜1g溶于50mL超纯水，在80℃下搅拌，直至将水分蒸发完全；将得到的蓝色固体粉末放入管式炉，在氮气保护下，以每分钟2.3℃的速度程序升温至600℃并在600℃维持4小时，然后自然冷却，得到蓝色的层状C3N4-Cu纳米材料。
4.2称取4.1中得到的100mg层状C3N4-Cu纳米材料，分散于100mL超纯水，超声剥离16小时；将上述混合溶液在5000g的离心力下离心10分钟，弃去底部沉淀，将上清液继续在10000g下离心10分钟,弃上清，获得底部产物即为C3N4-Cu二维纳米片。
实施例1～4中制备的C3N4-Fe，C3N4-Co，C3N4-Ni，C3N4-Cu二维纳米片的照片如图2所示，其中A为实施例1中制备的C3N4-Fe二维纳米片的照片，B为实施例2中制备的C3N4-Co二维纳米片的照片，C为实施例3中制备的C3N4-Ni二维纳米片的照片，D为实施例4中制备的C3N4-Cu二维纳米片的照片，从照片对比可以看出二维纳米均显示出相应金属离子的颜色，表明金属原子的成功负载。
实施例5
5.1称取双聚氰胺10g，氯化铁0.2g溶于50mL超纯水，在80℃下搅拌，直至将水分蒸发完全；将得到的砖红色固体粉末放入管式炉，在氮气保护下，以每分钟2.3℃的速度程序升温至600℃并在600℃维持4小时，然后自然冷却，得到淡棕色的层状C3N4-Fe纳米材料。
5.2称取5.1中得到的100mg层状C3N4-Fe纳米材料，分散于100mL超纯水，超声剥离16小时；将上述混合溶液在5000g的离心力下离心10分钟，弃去底部沉淀，将上清液继续在10000g下离心10分钟,弃上清，获得底部产物即为C3N4-Fe二维纳米片。
实施例6
6.1称取双聚氰胺10g，氯化铁2g溶于50mL超纯水，在80℃下搅拌，直至将水分蒸发完全；将得到的砖红色固体粉末放入管式炉，在氮气保护下，以每分钟2.3℃的速度程序升温至600℃并在600℃维持4小时，会后自然冷却,得到淡棕色的层状C3N4-Fe纳米材料；
6.2称取100mg层状C3N4-Fe纳米材料，分散于100mL超纯水，超声剥离16小时；将上述混合溶液在5000g的离心力下离心10分钟，弃去底部沉淀，将上清液继续在10000g下离心10分钟,弃上清，获得底部产物即为C3N4-Fe二维纳米片。
实施例7
7.1称取双聚氰胺10g，氯化铁1g溶于50mL超纯水，在80℃下搅拌，直至将水分蒸发完全；将得到的砖红色固体粉末放入管式炉，在氮气保护下，以每分钟2.3℃的速度程序升温至600℃并在600℃维持4小时，会后自然冷却,得到淡棕色的层状C3N4-Fe纳米材料；
7.2称取100mg层状C3N4-Fe纳米材料，分散于100mL超纯水，超声剥离16小时；将上述混合溶液在5000g的离心力下离心10分钟，弃去底部沉淀，将上清液继续在10000g下离心10分钟，弃上清，获得底部产物即为C3N4-Fe二维纳米片。
7.3称取1mg7.2中得到的C3N4-Fe分散于10mL超纯水中，加入500μg/mL的原卟啉钠溶液60μL，将此混合溶液避光搅拌12小时，离心并以超纯水洗涤3次，得到C3N4纳米复合材料。
比较例1
1.1称取双聚氰胺10g固体粉末放入管式炉，在氮气保护下，以每分钟2.3℃的速度程序升温至600℃并在600℃维持4小时，会后自然冷却，得到淡棕色的层状C3N4纳米材料。
1.2称取1.1中得到的100mg层状C3N4纳米材料，分散于100mL超纯水，超声剥离16小时；将上述混合溶液在5000g的离心力下离心10分钟，弃去底部沉淀，将上清液继续在10000g下离心10分钟,弃上清，获得底部产物即为C3N4二维纳米片。
1.3称取1mg1.2中得到的C3N4分散于10mL超纯水中，加入500μg/mL的亚甲基蓝溶液60μL，将此混合溶液避光搅拌12小时，离心并以超纯水洗涤3次，得到C3N4纳米复合材料。
实施例1、实施例5、实施例6与比较例1中制备的C3N4-Fe二维纳米片的照片如图3所示，其中，A为本发明比较例1中制备的C3N4二维纳米片、B为实施例1中制备的C3N4-Fe二维纳米片、C为实施例5制备的C3N4-Fe二维纳米片、D为实施例6中制备的C3N4-Fe二维纳米片；由图3可知随着负载铁原子量的增加，纳米片的颜色逐渐加深，说明调节铁的初始反应量可调节最终铁原子在纳米片上的负载量。
利用紫外可见吸收光谱图法对实施例1中得到C3N4-Fe二维纳米片与C3N4纳米复合材料进行分析，得到其紫外可见吸收光谱图，如图4所示，其中a为C3N4-Fe二维纳米片，b为C3N4纳米复合材料。由图4可知，C3N4-Fe二维纳米片的特征峰位置在250nm及400nm处，C3N4纳米复合材料除250nm及400nm处，还在660nm具有吸收峰，说明亚甲基蓝成功负载在C3N4-Fe二维纳米片上。
利用紫外可见吸收光谱图法对实施例7中得到C3N4-Fe二维纳米片与C3N4纳米复合材料进行分析，得到其紫外可见吸收光谱图，如图5所示，其中，a为C3N4-Fe二维纳米片，b为C3N4纳米复合材料，c为原卟啉钠。从图5中可知C3N4-Fe二维纳米片的特征峰位置在250nm及400nm处，C3N4纳米复合材料除250nm及400nm处，还在650nm具有吸收峰，说明原卟啉钠成功负载在C3N4-Fe二维纳米片上。
实施例8
测试实施例1中制备的C3N4纳米复合材料及比较例1中制备的C3N4纳米复合材料催化过氧化氢产生氧气的性质，具体测试方法如下：
将实施例1中制备的C3N4纳米复合材料及比较例1中制备的C3N4纳米复合材料分别分散于超纯水中，浓度为20μg/mL，加入50μL浓度为10mM的[(Ru(dpp)3)]Cl2的乙醇溶液及10μL浓度为1mM的过氧化氢，测量[(Ru(dpp)3)]Cl2在455nm波长激发下615nm处的荧光强度，每隔2分钟记录一次，然后绘制荧光强度-时间曲线。
图6为本发明实施例1中C3N4纳米复合材料及比较例1中制备的C3N4纳米复合材料催化过氧化氢产生氧气淬灭[(Ru(dpp)3)]Cl2荧光过程的荧光强度-时间曲线图。由图6可知，随着将过氧化氢加入到材料中，[(Ru(dpp)3)]Cl2的荧光强度逐渐降低，说明体系中氧气的产生，表明实施例1中制备的C3N4纳米复合材料具有催化过氧化氢产生氧气的性能。并且图6中可知，将过氧化氢加入到比较例1中制备的C3N4纳米复合材料，[(Ru(dpp)3)]Cl2的荧光强度保持不变，说明体系并未产生氧气，C3N4/亚甲基蓝复合物不具过氧化氢催化活性，表明铁原子的负载在C3N4-Fe/亚甲基蓝复合物催化过氧化氢产氧过程中起决定性作用。
实施例9
测试实施例1中制备的C3N4纳米复合材料及C3N4-Fe二维纳米片在过氧化氢存在下光动力性质，具体测试方法如下：
向实施例1中制备的C3N4纳米复合材料及C3N4-Fe二维纳米片分别分散于纯水或浓度为40μM的过氧化氢溶液中，加入10μL浓度为10mM二苯基异苯并呋喃(DPBF)，以波长为650nm的激光照射10分钟，每隔2分钟检测DPBF在410nm处的紫外-可见吸收光谱。
图7为本发明实施例1中C3N4纳米复合材料及C3N4-Fe二维纳米片在超纯水中或40μM的过氧化氢存在下的光动力过程中DPBF紫外吸收强度-时间曲线图，其中a为C3N4-Fe二维纳米片+DPBF+水体系，b为C3N4纳米复合材料+DPBF+水体系，c为C3N4纳米复合材料+DPBF+过氧化氢+水体系。随着光照时间的延长，C3N4-Fe二维纳米片体系中DPBF的紫外吸收强度基本不变，C3N4纳米复合材料的水及过氧化氢溶液中DPBF的紫外吸收强度逐渐降低，说明体系中单线态氧的生成。并且从图中可知，在过氧化氢存在下，DPBF的紫外吸收强度降低的速率更快，说明过氧化氢的存在能过促进C3N4纳米复合材料的光动力过程，表明C3N4纳米复合材料具有过氧化氢响应能力，进而加快其单线态氧的生成速率。
实施例10
测试实施例1中制备的C3N4纳米复合材料的细胞毒性，采用MTT实验来测试材料与细胞共同培养一段时间后的细胞活力情况，具体测试方法如下：
(1)取对数生长期的HeLa细胞(1×105/mL)加入到96孔细胞培养板中(200μL/孔)，将96孔板中的细胞放在5％CO2，37℃二氧化碳培养箱培养24h，至细胞在96孔板中的覆盖率达到95％以上；
(2)将不同浓度的C3N4纳米复合材料分散到细胞培养基中(浓度分别为0、10、20、40、60、80、100μg/mL)，取200μL加入到96孔板中，5个复孔，细胞与材料在5％CO2，37℃下孵育24h；
(3)培养结束后，吸去孔内培养液，用PBS溶液洗涤3遍，洗去材料，然后每孔加100μL含MTT的PBS溶液(0.5mg/mL)，MTT与活细胞中的琥珀酸脱氢酶作用，形成不溶性的蓝紫色物质甲瓒沉积在细胞中；
(4)4小时后，小心洗出每孔中的PBS溶液，然后加入100μL二甲基亚砜(DMSO)溶液将甲瓒溶出，置摇床上低速震荡10min，使结晶物质充分溶解。在酶标仪上检测570nm处的吸光度值，求出细胞的存活率。
图8为本发明实施例1中C3N4纳米复合材料在不同浓度条件下的细胞毒性测试结果柱形图。由图8可知随着C3N4纳米复合材料浓度的增加，HeLa细胞的细胞活力并没有衰减，即使C3N4纳米复合材料浓度达到100μg/mLHeLa细胞的细胞活力仍然保持在100％左右。
实施例11
测试实施例1中制备的C3N4纳米复合材料光动力杀伤癌细的能力，具体测试方法如下：
(1)取对数生长期的HeLa细胞(1×105/mL)加入到96孔细胞培养板中(200μL/孔)，将96孔板中的细胞放在5％CO2，37℃二氧化碳培养箱培养24h，至细胞在96孔板中的覆盖率达到95％以上。
(2)将试验组加入浓度为20μg/mL的C3N4纳米复合材料200μL(E)加入到96孔板中，空白组(A)不加入材料，三个对照组分别加入不含材料的培养基(B)，0.6μg/mL的亚甲基蓝200μL(C)和20μg/mL的C3N4/亚甲基蓝复合物200μL(D)，5个复孔，细胞与材料在5％CO2，37℃条件下孵育24h。将孔内的材料吸除，用PBS溶液洗涤3遍后，加入新鲜培养基，然后用波长为650nm的激光分别照射对照组和实验15min,照射功率为100mW/cm-2，光照结束后继续在在5％CO2，37℃条件下孵育24h。
(3)培养结束后，吸去孔内培养液，用PBS溶液洗涤3遍，然后每孔加100μL含MTT的PBS溶液(0.5mg/mL)，MTT与活细胞中的琥珀酸脱氢酶作用，形成不溶性的蓝紫色物质甲瓒沉积在细胞中；
(4)4小时后，小心洗出每孔中的PBS溶液，然后加入100μL二甲基亚砜(DMSO)溶液将甲瓒溶出，置摇床上低速震荡10min，使结晶物质充分溶解。在酶标仪上检测570nm处的吸光度值，求出细胞的存活率。
图9为光动力杀伤癌细的能力测试结果柱形图。如图可知，在波长为650nm的激光照射15min后，未与材料及亚甲基蓝共培养的HeLa细胞活力仍然维持在100％，与亚甲基蓝及C3N4/亚甲基蓝复合物培育的细胞细胞活力分别下降至78％和65％，而与实施例1中制备的C3N4纳米复合材料共培养的细胞细胞活力下降至26％，说明在650nm光照下C3N4纳米复合材料具有优越的细胞杀伤效果，有望用于生物体内的癌症治疗。
实施例12
在共聚焦荧光显微镜下观察实施例1中制备的C3N4纳米复合材料光动力杀伤癌细的能力，具体测试方法如下：
(1)取对数生长期的HeLa细胞(1×105/mL)接种到玻底培养皿中(1mL/孔)，将培养皿的细胞放在5％CO2，37℃二氧化碳培养箱培养24h，至细胞在96孔板中的覆盖率达到95％以上。
(2)将试验组加入浓度为20μg/mL的C3N4纳米复合材料(C3N4-Fe/MB组)，空白组不加入材料，三个对照组分别加入不含材料的培养基，0.6μg/mL的亚甲基蓝和20μg/mL的C3N4/亚甲基蓝复合物，将细胞在5％CO2，37℃条件下孵育24h。将每组培养皿中的材料吸除，加入新鲜培养基，然后用波长为650nm的激光分别照射对照组和实验15min,照射功率为100mW/cm-2，光照结束后继续在在5％CO2，37℃条件下孵育24h。
(3)培养结束后，吸去孔内培养液，用PBS溶液洗涤3遍，然后每孔加1mL含calcein-AM0.02μM和碘化丙啶(PI)45μM的PBS溶液，在5％CO2，37℃条件下孵育15min，用PBS溶液洗涤3遍，然后在共聚焦荧光显微镜下观察，激发波长为488nm。
图10为共聚焦荧光显微镜下观察光动力杀伤癌细胞能力的calcein-AM和PI共染色的荧光图片。绿色荧光为calcein-AM分子的荧光，标记活细胞的数量，红色荧光为PI分子的荧光，标记死细胞的数量。由图可知，绿色荧光标记的细胞数量按照控制组(A)、光照组(B)、MB组(C)、C3N4/MB组(D)和C3N4-Fe/MB组(E)的顺序逐渐减少，而红色荧光标记的细胞数量逐渐增加，说活细胞数目逐渐减少，死细胞数目逐渐增多，表明C3N4纳米复合材料具有最强的癌细胞杀伤效果，是很好的光动力抗癌试剂。

Claims (10)

1.一种C3N4纳米复合材料，其特征在于，以负载过渡金属元素的C3N4二维纳米片为载体，所述载体上负载有光敏剂。
2.根据权利要求1所述的C3N4纳米复合材料，其特征在于，所述过渡金属元素为铁、钴、镍与铜中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的C3N4纳米复合材料，其特征在于，所述过渡金属元素的质量为载体质量的1％～10％。
4.根据权利要求1所述的C3N4纳米复合材料，其特征在于，所述光敏剂为亚甲基蓝和/或原卟啉钠。
5.根据权利要求1所述的C3N4纳米复合材料，其特征在于，所述载体与光敏剂的质量比优选为1：(0.001～0.1)。
6.一种C3N4纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
将负载过渡金属元素的C3N4二维纳米片与光敏剂在水中混合，避光搅拌，得到C3N4纳米复合材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述负载过渡金属元素的C3N4二维纳米片按照以下方法制备：
将层状负载金属元素的C3N4纳米材料在水中进行超声剥离，得到负载过渡性金属元素的C3N4二维纳米片。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述层状负载过渡金属元素的C3N4纳米材料在水中的浓度为1～5mg/ml。
9.权利要求1～5任意一项所述C3N4纳米复合材料或权利要求6～8任意一项所制备的C3N4纳米复合材料在光动力治疗肿瘤中的应用。
10.权利要求1～5任意一项所述C3N4纳米复合材料或权利要求6～8任意一项所制备的C3N4纳米复合材料在制备光动力治疗试剂中的应用。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106041110A (zh) * 2016-05-31 2016-10-26 安徽工业大学 一种Co@C@g‑C3N4纳米复合物及其制备方法和应用
CN108186677A (zh) * 2018-01-05 2018-06-22 中国科学院上海硅酸盐研究所 新型自由基高效产生的可降解纳米材料及其制备方法和应用
CN108704662A (zh) * 2018-06-22 2018-10-26 南京白云环境科技集团股份有限公司 一种金属卟啉/石墨相氮化碳复合光催化剂
CN108993570A (zh) * 2018-07-30 2018-12-14 南京工业大学 一种铜掺杂石墨相氮化碳复合材料的制备方法及应用
CN109482238A (zh) * 2018-11-23 2019-03-19 华南理工大学 一种三价钛-二氧化钛-卟啉/氮化碳复合光催化剂及其制备方法
CN109794276A (zh) * 2019-01-09 2019-05-24 沈阳化工大学 一种二氧化碳加氢制甲醇的催化剂及其制备方法
CN110833865A (zh) * 2019-11-21 2020-02-25 山东大学 一种产生单线态氧的高稳定性催化膜的制备方法
CN112057616A (zh) * 2020-08-24 2020-12-11 上海师范大学 牛血清白蛋白修饰的原卟啉/四氧化三锰/氧化氮化碳纳米复合材料及其制备和应用
CN113058635A (zh) * 2021-04-06 2021-07-02 南昌航空大学 一种活化过硫酸盐生成纯单线态氧的单原子催化剂及其制备方法与应用
CN113908277A (zh) * 2021-10-25 2022-01-11 哈尔滨工程大学 一种光响应单原子催化功能纳米药物材料的制备方法
CN115317607A (zh) * 2022-08-31 2022-11-11 海南省人民医院 单原子铁掺杂的石墨相氮化碳纳米复合材料、其制备方法及应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103193785A (zh) * 2013-04-11 2013-07-10 江苏大学 一种类石墨烯c3n4材料及其制备方法和用途
WO2014136076A2 (en) * 2013-03-07 2014-09-12 Consiglio Nazionale Delle Ricerche Assembly comprising an absorber of near infrared (nir) light covalently linked to an inhibitor of carbonic anhydrase
CN104923276A (zh) * 2015-03-11 2015-09-23 江苏大学 一种石墨型氮化碳复合铁酸镍磁性光催化材料的制备方法
CN105032465A (zh) * 2015-07-21 2015-11-11 北京化工大学 金属氧化物/氮化碳复合材料及其制备方法和应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014136076A2 (en) * 2013-03-07 2014-09-12 Consiglio Nazionale Delle Ricerche Assembly comprising an absorber of near infrared (nir) light covalently linked to an inhibitor of carbonic anhydrase
CN103193785A (zh) * 2013-04-11 2013-07-10 江苏大学 一种类石墨烯c3n4材料及其制备方法和用途
CN104923276A (zh) * 2015-03-11 2015-09-23 江苏大学 一种石墨型氮化碳复合铁酸镍磁性光催化材料的制备方法
CN105032465A (zh) * 2015-07-21 2015-11-11 北京化工大学 金属氧化物/氮化碳复合材料及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LI-SEN LIN,ET AL: "Graphitic-phase C3N4 nanosheets as efficient photosensitizers and pH-responsive drug nanocarriers for cancer imaging and therapy", 《J. MATER. CHEM. B》 *
RUI CHEN ET AL: ""Graphitic carbon nitride nanosheet@metal–organic framework core–shell nanoparticles for photo-chemo combination therapy"", 《NANOSCALE》 *

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106041110A (zh) * 2016-05-31 2016-10-26 安徽工业大学 一种Co@C@g‑C3N4纳米复合物及其制备方法和应用
CN108186677B (zh) * 2018-01-05 2020-05-19 中国科学院上海硅酸盐研究所 自由基高效产生的可降解纳米材料及其制备方法和应用
CN108186677A (zh) * 2018-01-05 2018-06-22 中国科学院上海硅酸盐研究所 新型自由基高效产生的可降解纳米材料及其制备方法和应用
CN108704662A (zh) * 2018-06-22 2018-10-26 南京白云环境科技集团股份有限公司 一种金属卟啉/石墨相氮化碳复合光催化剂
CN108993570A (zh) * 2018-07-30 2018-12-14 南京工业大学 一种铜掺杂石墨相氮化碳复合材料的制备方法及应用
CN108993570B (zh) * 2018-07-30 2020-12-15 南京工业大学 一种铜掺杂石墨相氮化碳复合材料的制备方法及应用
CN109482238A (zh) * 2018-11-23 2019-03-19 华南理工大学 一种三价钛-二氧化钛-卟啉/氮化碳复合光催化剂及其制备方法
CN109794276B (zh) * 2019-01-09 2021-11-30 沈阳化工大学 一种二氧化碳加氢制甲醇的催化剂及其制备方法
CN109794276A (zh) * 2019-01-09 2019-05-24 沈阳化工大学 一种二氧化碳加氢制甲醇的催化剂及其制备方法
CN110833865A (zh) * 2019-11-21 2020-02-25 山东大学 一种产生单线态氧的高稳定性催化膜的制备方法
CN110833865B (zh) * 2019-11-21 2021-10-22 山东大学 一种产生单线态氧的高稳定性催化膜的制备方法
CN112057616A (zh) * 2020-08-24 2020-12-11 上海师范大学 牛血清白蛋白修饰的原卟啉/四氧化三锰/氧化氮化碳纳米复合材料及其制备和应用
CN112057616B (zh) * 2020-08-24 2022-10-28 上海师范大学 牛血清白蛋白修饰的原卟啉/四氧化三锰/氧化氮化碳纳米复合材料及其制备和应用
CN113058635A (zh) * 2021-04-06 2021-07-02 南昌航空大学 一种活化过硫酸盐生成纯单线态氧的单原子催化剂及其制备方法与应用
CN113058635B (zh) * 2021-04-06 2023-02-17 南昌航空大学 一种活化过硫酸盐生成纯单线态氧的单原子催化剂及其制备方法与应用
CN113908277A (zh) * 2021-10-25 2022-01-11 哈尔滨工程大学 一种光响应单原子催化功能纳米药物材料的制备方法
CN115317607A (zh) * 2022-08-31 2022-11-11 海南省人民医院 单原子铁掺杂的石墨相氮化碳纳米复合材料、其制备方法及应用
CN115317607B (zh) * 2022-08-31 2023-10-27 海南省人民医院 单原子铁掺杂的石墨相氮化碳纳米复合材料、其制备方法及应用

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