CN105903038B - 一种掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料及其制备与应用 - Google Patents
一种掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料及其制备与应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料，该复合材料以掺杂钆的二氧化硅空心囊泡为主体，在主体表面修饰光敏剂和带硅烷的聚乙二醇，主体中，钆的摩尔数和二氧化硅的质量之比为(0.8～1.5)mmol：(80～120)mg，主体、光敏剂和带硅烷的聚乙二醇的重量比为(40～50)：(0.5～1.6)：(30～50)；以醋酸钆为刻蚀剂，以实心二氧化硅微球为硅源和硬模板，以醋酸盐高温下产生的CO2为软模板，一步合成空心囊泡微球，再修饰光敏剂使材料具有光动力学和光热性质，用于制备造影剂或具有光动力学和光热治疗效果的功能材料。与现有技术相比，本发明合成方便，在MR和超声成像效果明显，同时还具有光动力学和光热治疗效果，在诊疗一体化应用中，有很好的发展前景。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料及其制备与应用。
背景技术
二氧化硅中空微球是一类具有独特形态的材料：粒径可控，比表面积大，密度低，稳定性好。由于其内部中空，可以封装气体或者小分子物质，同时，也可以封装具有特殊功能的化合物；因此可以应用到药物控释；水污染处理；化学催化；生物化学等方面。
目前制备空心二氧化硅微球的方法主要是模板法：硬模板法，软模板法。硬模板法模板材料较易去除；空腔大小可根据模板大小进行可控调节，壳层厚度可由控制硅源的投料量来调节。但是硬模板法过程繁琐。软模板法由于模板本身较小，故制备小粒径空心微球时，一般采用此法。但是软模板法不易控制微球粒径，限制了该法的应用。
水溶性顺磁性的纳米材料，可以作为核磁共振造影剂，顺磁性的金属离子包括Fe3 +、Fe2+、Gd3+和Dy3+。其中Gd3+有7个未成对电子，自旋磁矩大，电场对称，弛豫率高，易与水配位，且配位水分子为8～9个，是造影剂的最佳选择。MRI技术能够十分有效的显示出软组织的解剖学细节，而造影剂能使图像更加清楚，从而实现生理活动的实时观察。
微泡在超声波的作用下会发生振动，散射强超声信号。当入射声波的频率与气泡共振频率一致时，入射声波的能量全部被气泡共振吸收，形成共振散射。超声造影就是利用造影剂使后散射回声增强，明显提高超声诊断的分辨力、敏感性和特异性的技术。
超声成像是利用超声的物理特性和人体器官组织声学性质上的差异，以波性、曲线或图像的形式显示和记录，借以进行疾病的诊断的检查方法。超声成像具有：诊断安全及时、对人体无创伤、价格低廉。轻便快捷，运用广泛等优点。目前在临床上已经普及，是医学影像学中的重要组成部分。
酞菁是由四个异吲哚单元组成的平面大环共轭体系。酞菁因为其特有的18电子共轭大环体系符合休特尔规则而具有芳香性。酞菁因其具有特殊的二维共轭π-电子结构并且对光、热具有较高的稳定性，故常作为光动力学常用的光敏剂。
光热治疗(Photothermal therapy，PTT)是一种能够通过光热转换试剂将近红外光转化成为热量，用于治疗疾病的一种方法。通常作为光热转换试剂纳米材料是一种能吸收某种光特别是近红外光，通过等离子体共振或者能量跃迁产生的热，从而在局部导致高温，最终杀死肿瘤细胞的功能材料。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种集诊断和治疗于一体的、多功能的掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料及其制备与应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料，该复合材料以掺杂钆的二氧化硅空心囊泡为主体，在所述主体表面修饰光敏剂和带硅烷的聚乙二醇，所述主体中，钆的摩尔数和二氧化硅的质量之比为(0.8～1.5)mmol：(80～120)mg，所述主体、光敏剂和带硅烷的聚乙二醇的重量比为(40～50)：(0.5～1.6)：(30～50)。
实心球刻蚀成为空心球是一个表面催化反应。我们首先用反相微乳液法合成粒径均匀的实心SiO2微球，在微球的外表面包覆一层金属的乙酸盐，乙酸盐与二氧化硅反应，形成一个布满活性基团的表层。活性表层在高温高压反应釜中，乙酸根受热分解生成H2O和CO2。反应以实心硅球为硬模板和硅源，以表面形成的CO2为软模板，随着反应的进行，实心球慢慢的变成空心球，并且表面也会存在许多尺寸很小的二氧化硅微泡。
水溶性顺磁性的纳米材料，可以作为核磁共振造影剂，顺磁性的金属离子包括Fe3 +、Fe2+、Gd3+和Dy3+。其中Gd3+有7个未成对电子，自旋磁矩大，电场对称，弛豫率高，易与水配位，且配位水分子为8-9个，是造影剂的较佳选择。MRI技术能够有效地显示出软组织的解剖学细节，而造影剂能够使图像对比更清楚，从而实现生理活动的实时观察。
所述的主体呈囊泡状，所述复合材料的粒径为130～250nm。掺杂金属钆的空心二氧化硅囊泡粒径为200～250nm，且粒径均匀；表面带有大量的羟基，便于之后修饰PEG等改善其生物相容性；空腔结构稳定，可用于超声造影；掺杂的镧系金属可用于核磁共振造影；同时我们可以利用空腔负载小分子药物，实现诊疗一体化。
所述的光敏剂为二羟基硅酞菁。酞菁是一种常见的光敏剂，与其它类型光敏剂相比，具有以下优点：良好的光热稳定性和生理活性；合适的光物理参数；较佳的吸收波长和摩尔消光系数。由于在近红外区(620～900nm)，酞菁化合物的吸收波长(660～900nm)正好在人体组织最佳透射波段范围内，对皮肤光毒性远远小于卟啉，光与热稳定性也好于卟啉。二羟基硅酞菁可以通过水解直接修饰在空心二氧化硅囊泡表面，有利于提高光敏剂的稳定性。
一种如上所述掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料的制备方法，包括以下几个步骤：
(1)制备实心二氧化硅微球；
(2)将步骤(1)所得实心二氧化硅微球置于刻蚀剂中，得到混合液，将混合液置于反应釜中，水热法反应得到产物，并洗涤产物至少3次，得到掺杂钆的空心二氧化硅囊泡；
(3)将步骤(2)所得掺杂钆的空心二氧化硅囊泡分散于蒸馏水中，加入NaOH溶液，混合均匀后加入含有光敏剂的N,N-二甲基甲酰胺溶液，避光反应，离心洗涤后得到表面修饰有光敏剂的掺杂钆的空心二氧化硅囊泡；
(4)将步骤(3)所得表面修饰有光敏剂的掺杂钆的空心二氧化硅囊泡加入至乙醇和氨水的混合液中，加入甲氧基-聚乙二醇-硅烷，在保护气保护下进行反应，所得产物用蒸馏水洗涤至少2次后即得所述掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料。
步骤(1)所述制备实心二氧化硅微球包括以下步骤：
(a)将乙醇和23～28％质量浓度的氨水以10:1的体积比混合，得到乙醇氨水溶液；
(b)在步骤(a)所得乙醇氨水溶液中滴加原硅酸四乙酯，原硅酸四乙酯和乙醇氨水溶液的体积比为(1～8)：55，搅拌4～8h得到微球；
(c)将步骤(b)所得微球用乙醇和水的体积比为1:1的混合液洗涤至少5次，即得实心二氧化硅微球。
本发明克服了之前单纯用硬模板或者软模板的不足，以实心二氧化硅为硬模板和硅源，以刻蚀剂高温下产生的CO2为软模板，一步法合成由表面无数个小空心硅球构成的大的掺杂钆的空心囊泡二氧化硅微球。
步骤(2)所述反应釜为带有聚四氟乙烯内衬的反应釜，所述刻蚀剂为醋酸钆，刻蚀剂的浓度为30～70mmol/L，实心二氧化硅微球的质量和醋酸钆的摩尔之比为(80～120)mg：(0.8～1.5)mmol，所述反应的温度为170～200℃，反应的时间为12～36h，所述洗涤所用的溶液为用柠檬酸溶液，该柠檬酸溶液的浓度为0.05～1.5mol/L。
步骤(3)所述蒸馏水为二次水，所述掺杂钆的空心二氧化硅囊泡重量和蒸馏水的体积之比为(15～30)mg：(25～35)mL，所述NaOH溶液的浓度为(0.15～0.3)M，体积为100μL，所述光敏剂为二羟基硅酞菁，所述含有光敏剂的N,N-二甲基甲酰胺溶液中二羟基硅酞菁的质量与N,N-二甲基甲酰胺的体积之比为(10～20)mg：(8～14)mL，加入的二羟基硅酞菁的质量与所述掺杂钆的空心二氧化硅囊泡的质量之比为(0.8～1.2)mg：(50～70)mg，所述反应为时间为10～24h。
步骤(4)所述乙醇和氨水的混合液中乙醇和氨水的体积比为(0.8～1.5)：(1～1.5)，所述甲氧基-聚乙二醇-硅烷和表面修饰有光敏剂的掺杂钆的空心二氧化硅囊泡的质量比为1:1，所述混合液的体积与甲氧基-聚乙二醇-硅烷的质量之比为(2.5～5)mL：(1.5～3.5)mg，所述保护气为N2，所述反应的温度为24～35℃，反应的时间为10～36h。
一种如上所述掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料的应用，用于制备肿瘤诊断和治疗中所用的核磁共振造影剂或超声造影剂；或者该复合材料用于制备利用光热及光动力学治疗肿瘤的功能材料。
该复合材料表面裸露的Si-OH键可同光敏剂SPCD(二羟基硅酞菁)和mPEG-Silane(甲氧基-聚乙二醇-硅烷)所带的基团Si-OH发生水解反应，使光敏剂或PEG通过共价作用直接键合到二氧化硅的表面。SPCD在660nm的激光激发下可以产生单线态氧，可用于光动力学治疗。同时，SPCD在808nm的激光照射下可以将光能转换成热能。两种疗法结合可以更有效地杀死癌细胞。同时在材料的表面键合的甲氧基-聚乙二醇-硅烷(mPEG-Silane)可以改善材料的生物相容性，延长体内循环时间。并且结合光热、光动力协同治疗有效地杀死癌细胞。该材料有望作为一种集诊断治疗于一体的多功能材料，将在纳米医学领域得到进一步的研究和应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几方面：
(1)本发明通过法制备粒径均一的实心SiO2，以钆的醋酸盐为刻蚀剂，合成了掺杂了钆的二氧化硅囊泡，通过进一步的修饰(囊泡表面修饰二羟基硅酞菁和甲氧基-聚乙二醇-硅烷)，得到良好生物相容性的SPCD修饰的掺杂钆的SiO2囊泡(HS-Gd-SPCD/PEG)。
(2)所得到的纳米材料同时具有核磁造影、超声成像、光热治疗、光动力治疗的功能，在肿瘤的成像及治疗方面具有潜在的应用前景。
附图说明
图1为实施例1中制备HS-Gd-SPCD/PEG的工艺流程图；
图2为实施例1中制得的实心SiO2的TEM图像；
图3为实施例1中制得的掺杂钆的空心二氧化硅囊泡的TEM图像；
图4为实施例1中制得的HS-Gd-SPCD/PEG的紫外-可见-近红外光谱；
图5为实施例1中制得的HS-Gd-SPCD/PEG的荧光光谱；
图6为实施例1中制得的HS-Gd-SPCD/PEG的红外光谱；
图7为实施例1中制得的HS-Gd-SPCD/PEG的单线态氧检测图谱；
图8为不同浓度HS-Gd-SPCD/PEG溶液水平的超声造影效果；
图9为不同浓度HS-Gd-SPCD/PEG溶液水平的T1核磁共振造影效果；
图10为注射材料HS-Gd-SPCD/PEG小鼠肿瘤部位的超声造影效果；
图11为注射材料HS-Gd-SPCD/PEG小鼠肿瘤部位的光热成像照片；
图12为注射材料HS-Gd-SPCD/PEG小鼠肿瘤部位的升温-降温曲线。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料，该复合材料以掺杂钆的二氧化硅空心囊泡为主体，在所述主体表面修饰二羟基硅酞菁和带硅烷的聚乙二醇，主体中，钆的摩尔数和二氧化硅的质量之比为1mol：100g，主体呈囊泡状，所述复合材料的粒径为130～250nm。主体、二羟基硅酞菁和带硅烷的聚乙二醇的重量比为40:1.33:46.55(即30:1:35)。
该掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料的制备过程如图1所示，具体包括以下几个步骤：
(1)制备实心SiO2：将50mL乙醇与5mL氨水混合均匀；将5mL原硅酸四乙酯逐滴加入到混合液中，搅拌一定时间，反应结束；用乙醇和水的混合液洗涤5次，并将所得的微球分散到二次水中；得到实心二氧化硅微球，对该实心SiO2微球进行透射电镜扫描，其结果如图2所示，合成的SiO2微球的粒径均匀，纳米粒子的尺寸为230nm左右。
(2)制备钆掺杂的二氧化硅囊泡(HS-Gd)：将100mg实心SiO2和1mmol的醋酸钆溶解于20mL二次水中分散均匀，得到混合液；将所得的混合液转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放入提前预热好的烘箱里，180℃条件下，反应12h；所得到的产物用浓度为0.1mol/L的柠檬酸的水溶液离心洗涤3次，即得到掺钆的二氧化硅囊泡(HS-Gd)，分散在二次水中备用，对该HS-Gd进行透射电镜扫描，其结果如图3所示，合成的HS-Gd囊泡的粒径均匀，壳层薄而不破，空腔适宜，囊泡的尺寸为250nm左右。
(3)制备酞菁修饰的掺钆囊泡(HS-Gd-SPCD)：将1mL SPCD的DMF溶液逐滴滴加到50mL含20mg的掺钆的二氧化硅囊泡和100μL 2M NaOH的混合液中，其中SPCD的质量与DMF的体积之比为3.33mg：10mL，反应过夜。用乙醇离心洗涤5次，将所得HS-Gd-SPCD分散至乙醇中，备用。
(4)制备掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料(HS-Gd-SPCD/PEG)：向含有15mgHS-Gd-SPCD的乙醇氨水溶液中加入15mg甲氧基-聚乙二醇-硅烷(mPEG-Silane)混合均匀，其中，乙醇氨水溶液中含有10mL乙醇和10mL氨水；氮气(N2)保护下，反应10小时，用水离心洗涤3次，即得到HS-Gd-SPCD/PEG。
对HS-Gd-SPCD/PEG和制备过程中各中间产物进行紫外-可见-近红外光谱测试，其结果如图4所示，没有修饰SPCD时，在670nm处没有特征吸收峰，修饰了SPCD的材料，和单纯的SPCD一样，出现了SPCD的特征吸收峰：600～700nm的Q-Band吸收峰，300～400nm的B-Band吸收峰，进一步证实有酞菁已经成功修饰在HS-Gd的表面。
对HS-Gd-SPCD/PEG和制备过程中各中间产物进行荧光光谱测试，其结果如图5所示，激发波长为400nm，收波范围是550nm-750nm，没有修饰SPCD时，在680nm处没有特征吸收峰，修饰了SPCD的材料出现了与纯的SPCD位置相近的荧光发射峰，证实有酞菁的成功修饰。
对HS-Gd-SPCD/PEG和制备过程中各中间产物进行红外光谱测试，其结果如图6所示，通过对比各个样品的特征峰，证明SPCD和PEG都已成功修饰。
实施例2
将50μL的9,10二甲基蒽(DMA)，滴加到4mL的实施例1中制得的HS-Gd-SPCD/PEG的溶液中，HS-Gd-SPCD/PEG分散在乙醇：水＝4:1的混合溶剂里。对混合溶液用660nm激光照射，每5min检测一次溶液的荧光。荧光激发波长是360nm，发射波长是380-550nm。循环检测1h，用于检验单线态氧的产生。检测结果如图7所示，DMA的荧光强度下降趋势呈现规律性变化，说明SPCD在660nm激发下可以产生单线态氧。
实施例3
将实施例1制得的HS-Gd-SPCD/PEG配制成不同的浓度，分别为0μg/mL、10μg/mL、50μg/mL、100μg/mL、200μg/mL、400μg/mL和650μg/mL，测试在相同探头频率、不同机械指数条件下，HS-Gd-SPCD/PEG囊泡溶液在体外超声造影的效果，结果如图8所示，结果显示，浓度相同时，机械指数越大，造影效果越好。相同机械指数时，在一定的浓度范围内，浓度越大造影效果越好，但是当达到一个共振饱和阈值之后，浓浓度增大，反而会使造影效果变差。
实施例4
将实施例1中制得的HS-Gd-SPCD/PEG复合纳米材料配制成9组不同浓度的HS-Gd-SPCD/PEG溶液，从0-8，浓度依次增大(0、0.05、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.70、0.80、1.0mg/mL)，在0.5T的核磁共振仪检测，结果如图9所示。随着材料浓度增大，溶液中Gd的含量增加，T1弛豫时间减小，T1成像越来越亮。
实施例5
将实施例1中所制备的HS-Gd-SPCD/PEG的生理盐水溶液通过尾静脉注射到4T1的荷瘤鼠体内。在肿瘤部位涂上超声胶作为耦合剂，采集注射材料前后超声的图像，其结果如图10所示，材料注射到体内后，肿瘤部位的亮度逐渐增强。持续大约3min，亮度慢慢减弱。
实施例6
将实施例1中所制备的HS-Gd-SPCD/PEG的生理盐水溶液通过尾静脉注射到4T1的荷瘤鼠体内。12h后，用戊巴比妥钠(5％，100μL)溶液麻醉小鼠，采集注小鼠肿瘤部位光热成像的图像，其中，小鼠肿瘤部位的光热成像照片如图11所示，小鼠肿瘤部位的升温-降温曲线如图12所示，我们的材料经过12h可以富集到小鼠肿瘤部位，808nm激光照射，升温明显，说明我们的材料在活体水平具有一定的光热效果。
实施例7
一种掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料，该复合材料以掺杂钆的二氧化硅空心囊泡为主体，在所述主体表面修饰二羟基硅酞菁和带硅烷的聚乙二醇，主体中，钆的摩尔数和二氧化硅的质量之比为0.8mol：120g，主体呈囊泡状，所述复合材料的粒径为130nm。主体、二羟基硅酞菁和带硅烷的聚乙二醇的重量比为40:0.5:30。
该掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料的制备和实施例1类似，具体包括以下几个步骤：
(1)制备实心SiO2：将50mL乙醇与5mL氨水混合均匀，其中氨水的质量分数为23％；将1mL原硅酸四乙酯逐滴加入到混合液中，搅拌4h，反应结束；用体积比为1:1的乙醇和水的混合液洗涤5次，并将所得的微球分散到二次水中；得到实心二氧化硅微球；
(2)制备钆掺杂的二氧化硅囊泡(HS-Gd)：将80mg实心SiO2和1.5mmol的醋酸钆溶解于50mL二次水中分散均匀，得到混合液；将所得的混合液转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放入提前预热好的烘箱里，170℃条件下，反应36h；所得到的产物用浓度为0.05mol/L的柠檬酸的水溶液离心洗涤3次，即得到掺钆的二氧化硅囊泡(HS-Gd)，分散在二次水中备用；
(3)制备酞菁修饰的掺钆囊泡(HS-Gd-SPCD)：将1.68mL(1.2mg)SPCD的DMF溶液逐滴滴加到116.7mL含50mg的掺钆的二氧化硅囊泡和100μL 0.15M NaOH的混合液中，其中SPCD的质量与DMF的体积之比为10mg：14mL，反应10h。用乙醇离心洗涤5次，将所得HS-Gd-SPCD分散至乙醇中，备用。
(4)制备掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料(HS-Gd-SPCD/PEG)：向含有15mgHS-Gd-SPCD的乙醇氨水溶液中(50mL)加入15mg甲氧基-聚乙二醇-硅烷(mPEG-Silane)混合均匀，其中，乙醇氨水溶液中含有8mL乙醇和15mL氨水；氮气(N2)保护下，24℃条件下反应10小时，用水离心洗涤3次，即得到HS-Gd-SPCD/PEG。
实施例8
一种掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料，该复合材料以掺杂钆的二氧化硅空心囊泡为主体，在所述主体表面修饰二羟基硅酞菁和带硅烷的聚乙二醇，主体中，钆的摩尔数和二氧化硅的质量之比为1.5mol：80g，主体呈囊泡状，所述复合材料的粒径为250nm。主体、二羟基硅酞菁和带硅烷的聚乙二醇的重量比为50:1.6:50。
该掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料的制备和实施例1类似，具体包括以下几个步骤：
(1)制备实心SiO2：将50mL乙醇与5mL氨水混合均匀，其中氨水的质量分数为28％；将8mL原硅酸四乙酯逐滴加入到混合液中，搅拌8h，反应结束；用体积比为1:1的乙醇和水的混合液洗涤5次，并将所得的微球分散到二次水中；得到实心二氧化硅微球；
(2)制备钆掺杂的二氧化硅囊泡(HS-Gd)：将120mg实心SiO2和0.8mmol的醋酸钆溶解于11.43mL二次水中分散均匀，得到混合液；将所得的混合液转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放入提前预热好的烘箱里，200℃条件下，反应20h；所得到的产物用浓度为1.5mol/L的柠檬酸的水溶液离心洗涤3次，即得到掺钆的二氧化硅囊泡(HS-Gd)，分散在二次水中备用；
(3)制备酞菁修饰的掺钆囊泡(HS-Gd-SPCD)：将0.32mL(0.8mg)SPCD的DMF溶液逐滴滴加到58.33mL含70mg的掺钆的二氧化硅囊泡和100μL 0.3M NaOH的混合液中，其中SPCD的质量与DMF的体积之比为20mg：8mL，反应24h。用乙醇离心洗涤5次，将所得HS-Gd-SPCD分散至乙醇中，备用。
(4)制备掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料(HS-Gd-SPCD/PEG)：向含有35mgHS-Gd-SPCD的乙醇氨水溶液中(25mL)加入35mg甲氧基-聚乙二醇-硅烷(mPEG-Silane)混合均匀，其中，乙醇氨水溶液中含有15mL乙醇和10mL氨水；氮气(N2)保护下，35℃条件下反应36小时，用水离心洗涤3次，即得到HS-Gd-SPCD/PEG。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料，其特征在于，该复合材料以掺杂钆的二氧化硅空心囊泡为主体，在所述主体表面修饰光敏剂和带硅烷的聚乙二醇，所述主体中，钆的摩尔数和二氧化硅的质量之比为(0.8～1.5)mmol：(80～120)mg，所述主体、光敏剂和带硅烷的聚乙二醇的重量比为(40～50)：(0.5～1.6)：(30～50)；
所述复合材料通过以下步骤制备得到：
(1)制备实心二氧化硅微球；
(2)将步骤(1)所得实心二氧化硅微球置于刻蚀剂中，得到混合液，将混合液置于反应釜中，水热法反应得到产物，并洗涤产物至少3次，得到掺杂钆的空心二氧化硅囊泡；
(3)将步骤(2)所得掺杂钆的空心二氧化硅囊泡分散于蒸馏水中，加入NaOH溶液，混合均匀后加入含有光敏剂的N,N-二甲基甲酰胺溶液，避光反应，离心洗涤后得到表面修饰有光敏剂的掺杂钆的空心二氧化硅囊泡；
(4)将步骤(3)所得表面修饰有光敏剂的掺杂钆的空心二氧化硅囊泡加入至乙醇和氨水的混合液中，加入甲氧基-聚乙二醇-硅烷，在保护气保护下进行反应，所得产物用蒸馏水洗涤至少2次后即得所述掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料，其特征在于，所述的主体呈囊泡状，所述复合材料的粒径为130～250nm。
3.根据权利要求1所述的一种掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料，其特征在于，所述的光敏剂为二羟基硅酞菁。
4.一种如权利要求1～3任一所述掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下几个步骤：
(1)制备实心二氧化硅微球；
(2)将步骤(1)所得实心二氧化硅微球置于刻蚀剂中，得到混合液，将混合液置于反应釜中，水热法反应得到产物，并洗涤产物至少3次，得到掺杂钆的空心二氧化硅囊泡；
(3)将步骤(2)所得掺杂钆的空心二氧化硅囊泡分散于蒸馏水中，加入NaOH溶液，混合均匀后加入含有光敏剂的N,N-二甲基甲酰胺溶液，避光反应，离心洗涤后得到表面修饰有光敏剂的掺杂钆的空心二氧化硅囊泡；
(4)将步骤(3)所得表面修饰有光敏剂的掺杂钆的空心二氧化硅囊泡加入至乙醇和氨水的混合液中，加入甲氧基-聚乙二醇-硅烷，在保护气保护下进行反应，所得产物用蒸馏水洗涤至少2次后即得所述掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料。
5.根据权利要求4所述的一种掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述制备实心二氧化硅微球包括以下步骤：
(a)将乙醇和23～28％质量浓度的氨水以10:1的体积比混合，得到乙醇氨水溶液；
(b)在步骤(a)所得乙醇氨水溶液中滴加原硅酸四乙酯，原硅酸四乙酯和乙醇氨水溶液的体积比为(1～8)：55，搅拌4～8h得到微球；
(c)将步骤(b)所得微球用乙醇和水的体积比为1:1的混合液洗涤至少5次，即得实心二氧化硅微球。
6.根据权利要求4所述的一种掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述反应釜为带有聚四氟乙烯内衬的反应釜，所述刻蚀剂为醋酸钆，刻蚀剂的浓度为30～70mmol/L，实心二氧化硅微球的质量和醋酸钆的摩尔之比为(80～120)mg：(0.8～1.5)mmol，所述反应的温度为170～200℃，反应的时间为12～36h，所述洗涤所用的溶液为用柠檬酸溶液，该柠檬酸溶液的浓度为0.05～1.5mol/L。
7.根据权利要求4所述的一种掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述蒸馏水为二次水，所述掺杂钆的空心二氧化硅囊泡重量和蒸馏水的体积之比为(15～30)mg：(25～35)mL，所述NaOH溶液的浓度为(0.15～0.3)M，体积为100μL，所述光敏剂为二羟基硅酞菁，所述含有光敏剂的N,N-二甲基甲酰胺溶液中二羟基硅酞菁的质量与N,N-二甲基甲酰胺的体积之比为(10～20)mg：(8～14)mL，加入的二羟基硅酞菁的质量与所述掺杂钆的空心二氧化硅囊泡的质量之比为(0.8～1.2)mg：(50～70)mg，所述反应为时间为10～24h。
8.根据权利要求4所述的一种掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述乙醇和氨水的混合液中乙醇和氨水的体积比为(0.8～1.5)：(1～1.5)，所述甲氧基-聚乙二醇-硅烷和表面修饰有光敏剂的掺杂钆的空心二氧化硅囊泡的质量比为1:1，所述混合液的体积与甲氧基-聚乙二醇-硅烷的质量之比为(2.5～5)mL：(1.5～3.5)mg，所述保护气为N2，所述反应的温度为24～35℃，反应的时间为10～36h。
9.一种如权利要求1～3任一所述掺杂钆的空心囊泡结构纳米复合材料的应用，其特征在于，该复合材料用于制备肿瘤诊断和治疗中所用的核磁共振造影剂或超声造影剂；或者该复合材料用于制备具有光热及光动力学治疗效果的功能材料。
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