CN105999267B - 二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物及制备方法及应用 - Google Patents

二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物及制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物及制备方法及应用，制备方法为：(1)制备二硫化钼纳米点粉末；(2)取苯胺水溶液和十二烷基硫酸钠水溶液混合均匀，得混合溶剂；将二硫化钼纳米点粉末和聚乙烯比咯烷酮，加入到混合溶剂中，搅拌；(3)将过硫酸铵溶液滴加到步骤(2)获得液体中，搅拌，离心，得到绿色沉淀，冷冻干燥，得到二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物；本发明的二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物水溶性，具有生物相容性，能包载大量的二硫化钼纳米点，可用于CT成像，并表现出好的强的近红外吸收和良好的光热稳定性，可同时用于光热治疗和红外热成像。制备方法简单、反应条件温和、可控性强、低耗能、易规模化，低成本。

Description

二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物及制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物及制备方法及应用,属于医药领域。
背景技术
光热治疗是近年来发展起来的一种微创治疗肿瘤技术，主要是通过将光能直接照射到肿瘤部位而使其局部温度升高来杀伤肿瘤细胞，大大降低了全身系统毒性，因此光热治疗被看作是非常有潜力替代手术的治疗肿瘤的技术之一。为了提高激光诱导的光热治疗的效率和肿瘤选择性，通常会将具有光吸收性能的光热治疗剂导入肿瘤部位。由于生物组织内水和蛋白质对近红外光的吸收较弱，所以近红外光对组织的穿透性最好，理想的光热治疗剂应该在近红外光区域(650-950nm)具有较强的吸收，低毒性。另外，成功的光热治疗手段需要依赖合适的成像技术来确定肿瘤的位置、大小及光热治疗剂在体内的分布及在肿瘤组织的富集情况；其次需要实时监测光热治疗过程中肿瘤及周围健康组织温度的变化；最后借助于成像技术来进行治疗效果的评价。
CT成像技术是基于人体的不同组织对X射线的衰减能力的不同而对人体的骨骼和组织进行成像的高分辨率成像技术，目前已经作为一种十分便利和高效的影像技术成为临床上重要的影像学诊断方法。CT成像是根据X射线扫描人体后的衰减系数值来反映不同的组织密度，从而形成不同组织或器官的灰阶影像对比分布图，进而以病灶的相对位置、形状和大小等改变来对病情进行判断。但是由于某些器官或者结构与周围组织缺乏自然对比，一些病灶部位或者组织就无法被发现从而影响正确的诊断。因此，CT的一些低组织分辨率就要求使用造影剂来增加病灶部位与正常部位的密度差别，使得肿瘤或者器官显像。因此，开发多功能，高特异和高灵敏度的CT造影剂来提高肿瘤的精确诊断是当前医学的发展趋势。理想的CT造影剂应具有很好的显影效果，良好的生物相容性和体内稳定性，无毒性，能特异的被肿瘤细胞摄取。
近年来，借助于功能化的纳米负载系统这一平台可将CT成像和光热治疗有机的结合起来，有望实现癌症的诊疗一体化。目前，还没有发现有关这种纳米杂化物的相关制备和用于CT成像和光热治疗的报道。因此，开发一种简单方便的方法和采用更低成本制备集CT成像与光热治疗于一体的多功能纳米杂化物，并开发其在生物医学诊疗方面的应用具有重要的价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物。
本发明的第二个目的是提供一种二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物的制备方法。
本发明的第三个目的是提供一种二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物在制备集CT成像与光热治疗于一体的诊疗药物的应用。
本发明的技术方案概述如下：
二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物的制备方法，包括如下步骤：
(1)按比例，将1g二硫化钼粉末加入到100-200毫升氮甲基吡咯烷酮中,于250W-500W功率下超声分散3-5小时；静置2-5小时，取上清液升温至130-150℃中搅拌6-8小时；在2000-4000rpm离心5-10分钟；取上清液在70-80℃条件下减压蒸发除去氮甲基吡咯烷酮，加10-15毫升乙酸乙酯析出黄色沉淀，过滤，干燥，得到黄色的二硫化钼纳米点粉末；
(2)取30毫升10-30mM苯胺水溶液和6毫升300-500mM的十二烷基硫酸钠水溶液混合均匀，得混合溶剂；将0.01克二硫化钼纳米点粉末和0.1-0.2克聚乙烯比咯烷酮，加入到混合溶剂中，搅拌2-4小时；
(3)将20毫升20-40mM的过硫酸铵溶液滴加到步骤(2)获得的液体中，搅拌10-12小时，在15000-20000rpm下离心10-20min，得到绿色沉淀，冷冻干燥，得到二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物；过硫酸铵溶液的溶剂是1mM的盐酸水溶液。
上述方法制备的二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物。
上述二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物在制备集CT成像与光热治疗于一体的诊疗药物的应用。
本发明的优点：
(1)本发明的二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物中能包载大量的二硫化钼纳米点，可用于CT成像。
(2)本发明的二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物表现出好的水溶性，好的稳定性和生物相容性，强的近红外吸收和良好的光热稳定性，可同时用于光热治疗和红外热成像。
(3)本发明的方法简单、反应条件温和、反应可控性强、低耗能、易规模化，所用原料易得、价格便宜。
附图说明
图1，(a)实施例1中合成的二硫化钼纳米点(简称MoS2QDs)电镜图；(b)实施例1中合成的二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物(简称MoS2/PANI纳米杂化物)电镜图；
图2，实施例1中所制备的MoS2QDs和MoS2/PANI纳米杂化物的粒径分布图；
图3，实施例1中所制备的MoS2QDs和MoS2/PANI纳米杂化物的紫外可见光谱图；
图4，实施例2中MoS2QDs、MoS2/PANI纳米杂化物和水光热升温曲线及各自的近红外图像；
图5，实施例2中MoS2/PANI纳米杂化物光热稳定性曲线；
图6，实施例3中MTT法测试的4T1细胞经过PBS缓冲液(对照)和本发明制备的MoS2QDs/MoS2/PANI纳米杂化物(给予或不给于NIR光照)处理24小时后的细胞活力；
图7，实施例4中MoS2/PANI纳米杂化物注射前后的CT成像图；
图8，实施例4中静脉注射8小时后，于肿瘤局部施加NIR光照5分钟后的近红外成像图；
图9，实施例5中不同样品处理后的肿瘤体积变化曲线图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，它们只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。除特别标明外，所用试剂和测试设备均为市售。
二硫化钼纳米粒具备CT造影功能，但是生物相容性差，光热效果不明显。本发明以粒径较小的二硫化钼纳米点为核心，外层包裹上具有良好生物相容性和光热效果的聚苯胺高分子层，形成二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物。
实施例1
二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1g二硫化钼粉末加入到100毫升氮甲基吡咯烷酮中,于250W功率下超声分散4小时；静置4小时，取上清液升温至140℃中搅拌6小时；在3000rpm离心5分钟；取上清液在75℃条件下减压蒸发除去氮甲基吡咯烷酮，加13毫升乙酸乙酯析出黄色沉淀，过滤，干燥，得到黄色的二硫化钼纳米点粉末；(二硫化钼纳米点简称MoS2QDs)
(2)取30毫升20mM苯胺水溶液和6毫升400mM的十二烷基硫酸钠水溶液混合均匀，得混合溶剂；将0.01克二硫化钼纳米点粉末和0.1克聚乙烯比咯烷酮，加入到混合溶剂中，搅拌3小时；
(3)将20毫升20mM的过硫酸铵溶液滴加到步骤(2)获得的液体中，搅拌10小时，在18000rpm下离心15min，得到绿色沉淀，冷冻干燥，得到二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物；过硫酸铵溶液的溶剂是1mM的盐酸水溶液。(二硫化钼纳米点/聚苯胺简称MoS2/PANI)
本实施例制备的MoS2QDs和MoS2/PANI纳米杂化物，透射电镜下微观形态如图1所示，表明MoS2QDs呈完整球形，大小均一,MoS2/PANI纳米杂化物具有良好的壳核结构。用马尔文激光粒度仪测得其粒径分别为5nm和20nm(见图2)；MoS2QDs和MoS2/PANI纳米杂化物经紫外-可见分光光度计测得其吸收光谱见图3所示，MoS2/PANI纳米杂化物的主吸收峰位于810nm附近。
实施例2
二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1g二硫化钼粉末加入到150毫升氮甲基吡咯烷酮中,于400W功率下超声分散5小时；静置5小时，取上清液升温至130℃中搅拌8小时；在2000rpm离心10分钟；取上清液在70℃条件下减压蒸发除去氮甲基吡咯烷酮，加10毫升乙酸乙酯析出黄色沉淀，过滤，干燥，得到黄色的二硫化钼纳米点粉末；
(2)取30毫升10mM苯胺水溶液和6毫升300mM的十二烷基硫酸钠水溶液混合均匀，得混合溶剂；将0.01克二硫化钼纳米点粉末和0.15克聚乙烯比咯烷酮，加入到混合溶剂中，搅拌2小时；
(3)将20毫升20mM的过硫酸铵溶液滴加到步骤(2)获得的液体中，搅拌10小时，在15000rpm下离心20min，得到绿色沉淀，冷冻干燥，得到二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物；过硫酸铵溶液的溶剂是1mM的盐酸水溶液。
本实施例制备的MoS2QDs和MoS2/PANI纳米杂化物，透射电镜下微观形态实施例1的结果相似，MoS2QDs呈完整球形，大小均一,MoS2/PANI纳米杂化物具有良好的壳核结构。
实施例3
二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1g二硫化钼粉末加入到200毫升氮甲基吡咯烷酮中,于500W功率下超声分散3小时；静置2小时，取上清液升温至150℃中搅拌6小时；在4000rpm离心5分钟；取上清液在80℃条件下减压蒸发除去氮甲基吡咯烷酮，加15毫升乙酸乙酯析出黄色沉淀，过滤，干燥，得到黄色的二硫化钼纳米点粉末；
(2)取30毫升30mM苯胺水溶液和6毫升500mM的十二烷基硫酸钠水溶液混合均匀，得混合溶剂；将0.01克二硫化钼纳米点粉末和0.2克聚乙烯比咯烷酮，加入到混合溶剂中，搅拌4小时；
(3)将20毫升40mM的过硫酸铵溶液滴加到步骤(2)获得的液体中，搅拌12小时，在20000rpm下离心10min，得到绿色沉淀，冷冻干燥，得到二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物；过硫酸铵溶液的溶剂是1mM的盐酸水溶液。
本实施例制备的MoS2QDs和MoS2/PANI纳米杂化物，透射电镜下微观形态实施例1的结果相似，MoS2QDs呈完整球形，大小均一,MoS2/PANI纳米杂化物具有良好的壳核结构。
实施例4：
测试MoS2/PANI纳米杂化物溶液的光热升温曲线：
取1ml的100μg/mL实施例1制备的MoS2/PANI纳米杂化物水溶液至圆形表面皿中(光程1cm，面积1cm2)，调节激光功率密度为1.5W·cm-2，测量808nm激光照射下溶液在0-6分钟之间的温度变化曲线。利用一台配有热电偶微探针的温度监测器，将微探针浸入溶液中，微探针在溶液中的位置要避免受到激光的直接照射和接触表面皿底部或侧面，每隔0.5分钟记录一次溶液的温度。如图4所示为相应的MoS2/PANI纳米杂化物溶液的光热升温曲线。可见MoS2/PANI纳米杂化物溶液在光照下可以快速升温，有望用于光热治疗。图5所示为MoS2/PANI纳米杂化物溶液光热稳定性曲线，从图中可看出，MoS2/PANI纳米杂化物溶液样品经过4次往复光照(808nm激光器照射)，每次升温的效果差异很小，说明MoS2/PANI纳米杂化物溶液的光热稳定性好。
实施例5：
测定实施例1制备的MoS2QDs水溶液和MoS2/PANI纳米杂化物水溶液对于小鼠乳腺癌细胞(4T1)的毒性：
采用MTT的方法对MoS2QDs、MoS2/PANI纳米杂化物的体外毒性进行表征。取对数生长期细胞以8×103个/孔接种于96孔板，每组设6个复孔。将相同浓度(100μg/mL)的MoS2QDs和MoS2/PANI纳米杂化物纳米粒子分别与Hela细胞孵育6h后，其中每组的三个复孔给以激光照射(1.5W/cm2，5min)，另三个复孔不做处理。继续孵育18h后，加入20μL四甲基偶氮唑盐水溶液(5mg/mL)进行孵育4h后，吸出孔内培养液，每孔加入150μL二甲基亚砜，置摇床上低速振荡10min，使结晶物充分溶解。在酶联免疫检测仪在490nm处测量各孔的吸光值。
实验证明(图6)，于808nm近红外光下照射5min，本发明光热治疗剂可直接影响4T1细胞的增殖，光照组比不光照组细胞增殖抑制率约增加50％左右。另外，相比于MoS2QDs，本发明制备的生物相容性良好的MoS2/PANI纳米杂化物具有很好的抑制肿瘤细胞的功效。
实施例6：
实施例1制备的MoS2QDs和MoS2/PANI纳米杂化物的体内肿瘤部位的CT成像及其对于肿瘤细胞的热疗作用：
200μL，8mg/mL的MoS2/PANI纳米杂化物水溶液通过尾静脉注射到接种有4T1肿瘤的小鼠体内，并在注射后0h和8h后对其进行CT成像的扫描，以此可以观察不同时间点小鼠各部位及其肿瘤部位成像的变化(图7)。结果发现当注射8小时后，MoS2/PANI纳米杂化物在肿瘤部位大量富集，因此此时于肿瘤局部施加NIR照射，用近红外成像仪观察5内肿瘤局部的升温情况。结果显示，在同样MoS2QDs的浓度下，MoS2/PANI纳米杂化物比对照材料MoS2QDs具有更好的升温效果(图8)。以上结果表明MoS2/PANI纳米杂化物能够有效用于CT成像和光热治疗肿瘤，是治疗肿瘤药物上的一大创新，具有很强的实用价值。
实施例7：
体内治疗效果实验
负荷肿瘤的裸鼠被分为五组(每组4只)，然后分别经过不同方式处理：
(a)静脉注射200μL，pH7.4磷酸盐缓冲溶液(PBS)但不经过激光照射；
(b)静脉注射200μL 200μg/mL实施例1制备的MoS2QDs水溶液；
(c)静脉注射200μL 200μg/mL实施例1制备的MoS2/PANI纳米杂化物水溶液；
(d)静脉注射本实施例1制备的200μL 200μg/mL MoS2QDs水溶液；注射8小时后激光照射5分钟；
(e)静脉注射200μL 200μg/mL实施例1制备的MoS2/PANI纳米杂化物水溶液；注射8小时后激光照射5分钟。
随后观察并记录各组老鼠的肿瘤体积变化情况。从图9可以看出，14天后，a，b，c组裸鼠的肿瘤体积增加，而d，e组裸鼠的肿瘤体积经过照射后都有减小趋势。e组裸鼠的治疗效果最好，肿瘤体积最小。因此表明，本发明制备的MoS2/PANI纳米杂化物对肿瘤的光热治疗效果良好，能有效抑制肿瘤的生长。

Claims (3)

1.用于CT成像、光热治疗和红外热成像的二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物的制备方法，其特征是包括如下步骤：
（1）按比例，将1g二硫化钼粉末加入到100-200毫升氮甲基吡咯烷酮中,于250W-500W功率下超声分散3-5小时；静置2-5小时，取上清液升温至130-150℃中搅拌6-8小时；在2000-4000rpm离心5-10分钟；取上清液在70-80℃条件下减压蒸发除去氮甲基吡咯烷酮，加10-15毫升乙酸乙酯析出黄色沉淀，过滤，干燥，得到黄色的二硫化钼纳米点粉末；
（2）取30毫升10-30mM苯胺水溶液和6毫升300-500mM的十二烷基硫酸钠水溶液混合均匀，得混合溶剂；将0.01克二硫化钼纳米点粉末和0.1-0.2克聚乙烯比咯烷酮，加入到混合溶剂中，搅拌2-4小时；
（3）将20毫升20-40mM的过硫酸铵溶液滴加到步骤（2）获得的液体中，搅拌10-12小时，在15000-20000rpm下离心10-20min，得到绿色沉淀，冷冻干燥，得到用于CT成像、光热治疗和红外热成像的二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物；过硫酸铵溶液的溶剂是1mM的盐酸水溶液。
2.权利要求1的方法制备的用于CT成像、光热治疗和红外热成像的二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物。
3.权利要求2的用于CT成像、光热治疗和红外热成像的二硫化钼纳米点/聚苯胺纳米杂化物在制备集CT成像与光热治疗于一体的诊疗药物的应用。
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