CN107982534A - 壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球的制备方法及其产品和应用 - Google Patents

壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球的制备方法及其产品和应用 Download PDF

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Abstract

本发明的提供一种壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球的制备方法及其产品和应用，取粒径小于10 nm的铜硫化合物纳米材料分散液（质量浓度30%）10 ml，加入含硫有机分子混合，将溶液pH值调整至6‑9，在室温条件下搅拌；将中等分子量的壳聚糖以1‑20mg/mL溶于1v/v％醋酸溶液，加入含硫有机分子混合，分别加入质量浓度为1%的1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺（EDC）和N‑羟基丁二酰亚胺（NHS），用氢氧化钠调节溶液pH到5后，过滤、纯水透析得到含巯基壳聚糖；加入步骤（1）中，水热反应离心分离再用去离子水洗涤多次得到壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球。壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球不仅具有载抗肿瘤药物的化疗作用，同时具有光热消融肿瘤的作用，较单一治疗效果更佳。

Description

壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球的制备方法及其产品和应用
技术领域
本发明涉及一种壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球的制备方法及其产品和应用，属于化学、生物与材料领域。
背景技术
癌症是当今威胁人类健康的主要疾病之一。近年来提出的近红外光介导的光热治疗，能够对肿瘤组织进行定点清除并且对正常组织具有较低的毒副作用，为肿瘤的治疗提供了新的方法。纳米材料在生物医学方面的应用和研究是纳米科技的一个十分重要方面。研究纳米技术在生命医学上的应用，可以在纳米尺度上比较清楚认识生物大分子的精细结构及相应功能的关系，获取生命信息或物质。利用纳米技术可以将生物降解性和生物相溶性的聚合物与药物一起制成纳米药物，作为靶向药物制剂，直接导入病灶部的器官，组织甚至细胞，达到提高药物疗效，降低毒性的作用。
壳聚糖是天然生物多糖甲壳质的脱乙酰基衍生物，存在自由氨基，是一种天然无毒的，有良好的生物相容性的碱性多糖，具有良好的生物可降解性、生物相容性和无免疫原性，在医药等领域有着很好的应用前景。但是壳聚糖结晶性较高、不溶于水和多数有机溶剂，改善其溶解性是壳聚糖研究的一个重要方面。通过在羟基和氨基等重复单元上引入不同基团，生成相应的壳聚糖衍生物，既可改善其溶解性，又可赋予其更多的功能特性，如显示出更好稳定性、低毒性、生物相容性、通透性、酶抑作用、促吸收等。近年来，对壳聚糖进行化学改性已成为壳聚糖应用研究中最活跃的领域之一，而功能化修饰或改性将使壳聚糖在药物载体领域得以更广泛的应用。
纳米光热治疗技术具有适用范围广、非侵入、选择性强、过程简单、正常组织损伤小等优点，在肿瘤治疗、药物释控、光控植入材料等领域展现出巨大的应用价值。作为一种半导体晶体材料，硫化铜纳米粒子具有强烈的近红外吸收，其主要机制是源于电子d-d能级之间的跃迁，硫化铜纳米粒子具有良好的的光热稳定性，这也为其在光热治疗中的应用提供了条件。空心结构的材料因其独特的空心结构所形成的大吸收截面，故硫化铜纳米空心球具有更高的光热转换效应。
在硫化铜纳米空心球表面修饰生物相容性好的壳聚糖聚合物，将其应用于肿瘤治疗当中，利用其光热转化效应杀死肿瘤细胞，同时也可以携带抗肿瘤药物，利用光转化为热使药物释放，以实现对药物的控释。本发明利用简单易行的方法将硫化铜纳米空心球与壳聚糖组装在一起，形成壳聚糖包裹硫化铜纳米空心球的复合物。与单纯的硫化铜纳米球相比，该纳米复合物的生物相容性更好，在近红外光下可以用来光热治疗的同时还可以纳米药物载体来使用。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的在于：提供一种壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球的制备方法。
本发明的再一目的在于：提供一种上述方法获得的产品。
本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
为实现发明目的，本发明通过下述方案实现：
一种壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球的制备方法，包括以下步骤：
（1）取粒径小于10 nm的铜硫化合物纳米材料分散液（质量浓度30%）10 ml，加入含硫有机分子混合，将溶液pH值调整至6-9，在室温条件下搅拌；
（2）将中等分子量的壳聚糖以1-20mg/mL溶于1v/v％醋酸溶液，加入含硫有机分子混合，分别加入质量浓度为1%的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺（EDC）和N-羟基丁二酰亚胺（NHS），用氢氧化钠调节溶液pH到5后，室温搅拌反应6-12小时，过滤、纯水透析得到含巯基壳聚糖；
（3）将步骤（2）得到的溶液中加入步骤（1）中，水热反应12-48小时，水热温度为100-180oC，离心分离再用去离子水洗涤多次得到壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球。
本发明原理是：采用种子生长和刻蚀法，以铜硫化合物纳米材料为种子，在其表面修饰壳聚糖分子，通过引入含硫有机分子，实现在铜硫化合物纳米材料消融的同时，在周边生长新的铜硫化合物。从而得到壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球。本发明方法具有工艺可控性强，生长的复合空心球均匀，光热转换效果好。
在上述方案基础上，所述铜硫化合物纳米材料为纳米Cu2S，纳米CuS，纳米Cu7S4，纳米Cu9S5的一种或几种。
含硫有机分子为巯基乙酸、巯基乙酸钠、半胱氨酸、β-巯基乙胺的一种或几种；质量浓度为1-5%。
本发明提供一种壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球，根据上述任一所述方法制备得到。
本发明还提供一种壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球作为光热治疗和化疗双重功能材料的应用。
本发明制备的含巯基壳聚糖中含有丰富的活性基团，可以广泛的应用于药物载体，基因载体，杂化材料等生物医学领域。具有光热治疗和化疗双重功能的壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球，由于强力的化合键合作用，表现出良好的稳定性，对纳米粒子在体内循环、代谢和肿瘤治疗等方面具有重要作用。壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球不仅具有载抗肿瘤药物的化疗作用，同时具有光热消融肿瘤的作用，较单一治疗效果更佳。
附图说明
图1为壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球的透射电子显微镜照片。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
（1）取粒径为8 nm的Cu2S纳米颗粒（质量浓度30%）10 ml，加入巯基乙酸（质量浓度1%），将溶液pH值调整至7，在室温条件下搅拌。
（2）将分子量为30000的壳聚糖溶于1v/v％醋酸，配制成10 mg/mL溶液，加入巯基乙酸（质量浓度1%），分别加入质量浓度为1%的EDC和NHS，用氢氧化钠调节溶液pH到5后，室温搅拌反应10小时，过滤、纯水透析得到含巯基壳聚糖。
（3）将步骤（2）得到的溶液中加入步骤（1）中，180 oC水热反应24小时，离心分离再用去离子水洗涤多次得到壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球。
该壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球的透射电子显微镜照片如图1所示。用980nm的激光器（3W/cm2）照射，5分钟内升温至75 oC。对阿霉素的包裹率为76%。
实施例2
（1）取粒径为5nm的Cu7S4纳米颗粒（质量浓度30%）10 ml，加入半胱氨酸（质量浓度5%），将溶液pH值调整至6，在室温条件下搅拌。
（2）将分子量为35000的壳聚糖溶于1v/v％醋酸，配制成20 mg/mL溶液，加入半胱氨酸（质量浓度5%），分别加入质量浓度为1%的EDC和NHS，用氢氧化钠调节溶液pH到5后，室温搅拌反应12小时，过滤、纯水透析得到含巯基壳聚糖。
（3）将步骤（2）得到的溶液中加入步骤（1）中，160 oC水热反应48小时，离心分离再用去离子水洗涤多次得到壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球。
该壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球用980nm的激光器（3W/cm2）照射，5分钟内升温至90 oC。对阿霉素的包裹率为53%。
实施例3
（1）取粒径为5nm的Cu9S5纳米颗粒（质量浓度30%）10 ml，加入β-巯基乙胺（质量浓度3%），将溶液pH值调整至5，在室温条件下搅拌。
（2）将分子量为35000的壳聚糖溶于1v/v％醋酸，配制成20 mg/mL溶液，加入β-巯基乙胺（质量浓度3%），分别加入质量浓度为1%的EDC和NHS，用氢氧化钠调节溶液pH到5后，室温搅拌反应12小时，过滤、纯水透析得到含巯基壳聚糖。
（3）将步骤（2）得到的溶液中加入步骤（1）中，160 oC水热反应24小时，离心分离再用去离子水洗涤多次得到壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球。
/硫化铜纳米复合空心球用980nm的激光器（3W/cm2）照射，5分钟内升温至95 oC。对阿霉素的包裹率为46%。

Claims (5)

1.一种壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球的制备方法，其特征在于具体包括以下步骤：
（1）取粒径小于10 nm的铜硫化合物纳米材料分散液（质量浓度30%）10 ml，加入含硫有机分子混合，将溶液pH值调整至6-9，在室温条件下搅拌；
（2）将中等分子量的壳聚糖以1-20mg/mL溶于1v/v％醋酸溶液，加入含硫有机分子混合，分别加入质量浓度为1%的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺（EDC）和N-羟基丁二酰亚胺（NHS），用氢氧化钠调节溶液pH到5后，室温搅拌反应6-12小时，过滤、纯水透析得到含巯基壳聚糖；
（3）将步骤（2）得到的溶液中加入步骤（1）中，水热反应12-48小时，水热温度为100-180oC，离心分离再用去离子水洗涤多次得到壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球。
2.根据权利要求1所述的壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球的制备方法，其特征在于，所述铜硫化合物纳米材料为纳米Cu2S，纳米CuS，纳米Cu7S4，纳米Cu9S5的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球的制备方法，其特征在于，含硫有机分子为巯基乙酸、巯基乙酸钠、半胱氨酸、β-巯基乙胺的一种或几种；质量浓度为1-5%。
4.一种壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球，其特征在于根据权利要求1-3任一所述方法制备得到。
5.根据权利要求4所述壳聚糖/硫化铜纳米复合空心球作为光热治疗和化疗双重功能材料的应用。
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