CN106902352B - 用于肿瘤光热治疗的铜的硒属化合物纳米片的可控制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于肿瘤光热治疗的铜的硒属化合物纳米片的可控制备方法，为CuSe纳米片或CuSe₂纳米片，是将亲水性配体、铜源、二氧化硒和多元醇加入三口烧瓶中，搅拌均匀后经140～180℃反应获得。本发明方法简单、原料易得、反应时间短，所得产物具有很好的分散性；且所得产物具有很好的升温效果，是一种理想的光热纳米材料，有着广阔的应用前景。

Description

用于肿瘤光热治疗的铜的硒属化合物纳米片的可控制备方法

技术领域

本发明涉及纳米材料制备及生物医学材料应用领域，具体涉及一种用于肿瘤光热治疗的铜的硒属化合物纳米片的可控制备方法。

背景技术

铜的硒属化合物是一类很重要的p型半导体材料，有着良好的催化和光电性能，在光热治疗、太阳能电池、光催化、光伏电池等领域有着广泛的应用。铜的硒属化合物纳米片由于有着较大的比表面积和优良的光电性质，从而引起了研究者的兴趣，但是关于用作肿瘤光热治疗材料的铜的硒属化合物纳米片的相关报道较少。目前文献报道的铜的硒属化合物纳米材料的合成方法有高温油相合成、水热法、微波辅助法等。高温油相合成的铜的硒属化合物大小均一，但其为疏水性材料，需要通过两亲性物质等才能得到水溶性铜的硒属化合物纳米材料，过程比较繁琐；而水热法及微波辅助法通常需要在碱性条件下合成，反应过程复杂且反应时间长，而且所合成的纳米材料因形貌单一、尺寸较大、分散性比较差等缺点限制了应用。因此，在常压、温和的条件下，调过简单的调节，可控合成出多种形貌且大小均一的铜的硒属化合物纳米材料具有较强的挑战性。

光热治疗是通过光热材料将近红外光转换成热量，使得肿瘤的局部产生高温，从而能够有效的杀死癌细胞。与肿瘤的传统治疗方式相比，光热治疗是一种微创疗法，能够在不影响正常组织的条件下，靶向的杀死癌细胞，因此对肿瘤治疗有很好的疗效。铜的硫属化合物，如硫化铜、硒化铜等，原料便宜易得、制备方法比较简单，而且由于表面等离子效应，在近红外处有着较强的吸收，因此被广泛的用于光热治疗。

最早报道的用于光热治疗的Cu_2-xSe纳米颗粒(Nano letters,2011,11(6):2560-2566)，是通过高温油相合成，然后用配体进行交换获得；油相合成的高成本、不友好和繁琐的配体交换过程限制了其进一步在相关领域的使用。合成亲水性的铜的硒属化合物纳米材料用于肿瘤治疗方面的文献较少(Advanced Materials,2016,28(40):8927-8936；Chemistry–An Asian Journal,2016,11(21):3032-3039)，且到目前为止还有没有二维的铜的硒属化合物纳米片用于光热治疗方面的相关报道。

因此通过简单的调节，合成亲水的铜的硒属化合物纳米片，研究其在光热性质方面的差异，并且应用于肿瘤的光热治疗，具有很强的创新性和应用价值。

发明内容

为避免上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供了一种用于肿瘤光热治疗的铜的硒属化合物纳米片的可控制备方法，旨在解决现有合成方法所合成的铜的硒属化合物纳米材料制备复杂、形貌单一、尺寸不均等方面的缺点。

本发明解决技术问题，采用如下技术方案：

本发明用于肿瘤光热治疗的铜的硒属化合物纳米片的可控制备方法，其特点在于：所述铜的硒属化合物纳米片为表面有亲水性配体修饰的CuSe纳米片或CuSe₂纳米片；

所述铜的硒属化合物纳米片按如下步骤制备：

(1)在氮气保护下，将亲水性配体、铜源、二氧化硒、多元醇装入100mL的三口烧瓶中，通过磁力搅拌形成一个均相溶液；

(2)向所述均相溶液中注入0.5mL～2mL的水合肼，搅拌5～30min后，得反应溶液；

(3)将所述反应溶液升温至140～180℃，恒温反应1～4h；然后自然冷却至室温，离心分离、洗涤，即获得目标产物铜的硒属化合物纳米片。

所述铜源与所述二氧化硒的摩尔比为1：4～4：1；所述亲水性配体的用量为0～2g。

所述铜源为氯化亚铜、氯化铜、硝酸铜、醋酸铜、溴化亚铜、碘化亚铜、硝酸铜、醋酸铜中的一种或多种。

所述多元醇为乙二醇、三乙二醇、丙三醇、戊二醇、苯甲醇中的一种或几种。

所述亲水性配体为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、十六烷基氯化三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠、十六烷基氯化三甲基氯化铵、柠檬酸钠、透明质酸、聚乙烯亚胺中的一种或几种。

本发明的有益效果体现在：

1、本发明在温和的条件下、调过简单的调节，即可合成出形貌均匀的铜的硒属化合物纳米片，方法简单、原料便宜易得、反应时间短，所得产物具有很好的分散性。

2、本发明在实施例中所合成的三种不同组成的铜的硒属化合物(Cu₂Se、CuSe、CuSe₂)都有很好的升温效果，光热转换效率均高达40％以上，尤其以CuSe效果最佳。因此，本发明所合成的硒属化合物纳米片有望成为一种理想的光热纳米材料用于肿瘤的光热治疗，在生物材料等领域挺有着广阔的应用前景。

附图说明

图1为实施例1所制备的CuSe纳米片的X-射线衍射图；

图2为实施例1所制备的CuSe纳米片的透射电镜图；

图3为实施例2所制备的Cu₂Se纳米颗粒的X-射线衍射图；

图4为实施例2所制备的Cu₂Se纳米颗粒的透射电镜图；

图5为实施例3所制备的CuSe₂纳米片的X-射线衍射图；

图6为实施例3所制备的CuSe₂纳米片的透射电镜图；

图7a为CuSe纳米片、Cu₂Se纳米颗粒、CuSe₂纳米片的紫外-可见吸收光谱图；图7b为其在不同瓦数下的升温效果比较图；

图8为不同浓度CuSe纳米片水溶液在808nm激光照射10min的光热升温曲线图；

图9为CuSe纳米片水溶液在808nm激光下的光热稳定效果图；

图10为不同浓度CuSe纳米片水溶液对Hela细胞光热杀伤效果图。

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：CuSe纳米片的制备

(1)在氮气保护下，将1mmol氯化亚铜、1mmol二氧化硒、0.6g聚乙烯吡咯烷酮以及20mL乙二醇加入100mL的三口烧瓶中，磁力搅拌1h，形成一个均相溶液；

(2)向均相溶液中注入1mL的水合肼，继续搅拌30min，得反应溶液；

(3)将反应溶液升温至160℃，恒温反应1h；然后自然冷却至室温，离心分离，用超纯水和乙醇依次洗涤产物，即获得目标产物CuSe纳米片。

图1为本实施例所得产物的X-射线衍射图，与标准卡片06-0427对应，证明产物为CuSe纳米片。

图2为本实施例所得产物的透射电镜图，可以看出产物为CuSe纳米片，其大小为50～400nm。

实施例2：Cu₂Se纳米颗粒的制备

(1)在氮气保护下，将2mmol氯化亚铜、1mmol二氧化硒、0.6g聚乙烯吡咯烷酮以及20mL乙二醇加入100mL的三口烧瓶中，磁力搅拌1h，形成一个均相溶液；

(2)向均相溶液中注入1mL的水合肼，继续搅拌30min，得反应溶液；

(3)将反应溶液升温至165℃，恒温反应3h；然后自然冷却至室温，离心分离，用超纯水和乙醇依次洗涤产物，即获得目标产物Cu₂Se纳米颗粒。

图3为本实施例所得产物的X-射线衍射图，与标准卡片65-2982对应，证明产物为Cu₂Se纳米颗粒。

图4为本实施例所得产物的透射电镜图，可以看出产物为球形颗粒且大小均一，其大小为10～150nm。

实施例3：CuSe₂纳米片的制备

(1)在氮气保护下，将1mmol氯化亚铜、2mmol二氧化硒、0.6g聚乙烯吡咯烷酮以及20mL乙二醇加入100mL的三口烧瓶中，磁力搅拌1h，形成一个均相溶液；

(2)向均相溶液中注入1mL的水合肼，继续搅拌30min，得反应溶液；

(3)将反应溶液升温至160℃，恒温反应3h；然后自然冷却至室温，离心分离，用超纯水和乙醇依次洗涤产物，即获得目标产物CuSe₂纳米片。

图5为本实施例所得产物的X-射线衍射图，与标准卡片71-0047对应，证明产物为CuSe₂纳米晶。

图6为本实施例所得产物的透射电镜图，可以看出产物为CuSe₂纳米片，其大小为0.5μm～3μm。

实施例4：光热升温测试

图7a为50μg/mL的CuSe纳米片、Cu₂Se纳米颗粒、CuSe₂纳米片的水溶液(去离子水，下同)的紫外-可见吸收光谱，从图中可以看出，CuSe纳米片在808nm处的紫外吸收高于Cu₂Se纳米颗粒和CuSe₂纳米片，CuSe纳米片较强的近红外光吸收特性表明了CuSe纳米片能够用于近红外光诱导的光热治疗。图7b为20μg/mL的CuSe纳米片、Cu₂Se纳米颗粒、CuSe₂纳米片的水溶液在不同瓦数808nm激光器下的升温效果比较，从图中可以看出，在相同条件下，CuSe纳米片有着更好的升温效果。

取3mL不同浓度(0～50μg/mL)的CuSe纳米片水溶液置于粒度池中，将数显温度计的探头浸入溶液中，用808nm激光器以2W的功率照射10min，每10秒中记录一次溶液的温度，测试不同浓度CuSe纳米片的光热升温曲线。图8为CuSe纳米片的光热升温曲线图，从图中可以看出，在808nm激光照射下，CuSe纳米片在较低的浓度下便可以达到较高的温度，表明硒化铜纳米片是一种理想的光热纳米材料。

图9为40μg/mL CuSe纳米片水溶液在808nm激光下的光热稳定效果图。具体是取3mL浓度为40μg/mL的CuSe纳米片水溶液置于粒度池中，然后用808nm激光器以2W的功率照射10min，接着关掉808nm激光器，让其自然冷却至起始温度，在此过程中用温度计记录温度的变化，如此循环5次。可以看出，CuSe纳米片有着良好的光热稳定性。

实施例5：用MTT法考察CuSe纳米片的光热毒性

在96孔板中加入Hela细胞，在细胞培养箱中培养24h，加入不同浓度(0、5、10、20、30、40、50、60μg/mL)的CuSe纳米片水溶液3组，并将每个孔用808nm近红外激光以6W/cm²的功率密度分别照射不同时间，再接着培养24h。然后在每个细胞孔中加入20μL 5mg/mL的MTT溶液，培养4h后，吸出培养基，再在每个孔中加入150μL二甲亚砜，用酶标仪分别测试每个孔在490nm处的紫外吸收值，最后计算细胞的相对活力。

图10为不同浓度CuSe纳米片对Hela细胞光热杀伤效果图，可以看出：同一浓度下随着激光照射时间的增长，细胞的存活率逐渐下降；相同时间下，随着纳米片浓度的增加，细胞的存活率也逐渐下降。在CuSe纳米片的浓度为60μg/mL时，808nm激光照射5min后，大多数的Hela细胞已经死亡。结果表明，CuSe纳米片可以用于肿瘤的光热治疗，并且具有良好的治疗效果。

以上所述仅为本发明的示例性实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.用于肿瘤光热治疗的铜的硒属化合物纳米片的可控制备方法，其特征在于：所述铜的硒属化合物纳米片为表面有亲水性配体修饰的CuSe纳米片或CuSe₂纳米片；

所述CuSe纳米片按如下方法制备：

(1)在氮气保护下，将1mmol氯化亚铜、1mmol二氧化硒、0.6g聚乙烯吡咯烷酮以及20mL乙二醇加入100mL的三口烧瓶中，磁力搅拌1h，形成一个均相溶液；

(2)向均相溶液中注入1mL的水合肼，继续搅拌30min，得反应溶液；

(3)将反应溶液升温至160℃，恒温反应1h；然后自然冷却至室温，离心分离，用超纯水和乙醇依次洗涤产物，即获得目标产物CuSe纳米片；

所述CuSe₂纳米片按如下方法制备：

(1)在氮气保护下，将1mmol氯化亚铜、2mmol二氧化硒、0.6g聚乙烯吡咯烷酮以及20mL乙二醇加入100mL的三口烧瓶中，磁力搅拌1h，形成一个均相溶液；

(2)向均相溶液中注入1mL的水合肼，继续搅拌30min，得反应溶液；

(3)将反应溶液升温至160℃，恒温反应3h；然后自然冷却至室温，离心分离，用超纯水和乙醇依次洗涤产物，即获得目标产物CuSe₂纳米片。