CN108175858A - 一种硫化亚锡纳米光热剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种硫化亚锡纳米光热剂，包括硫化亚锡纳米片，以及包覆在所述硫化亚锡纳米片表面的聚乙二醇胺。该硫化亚锡纳米光热剂光热效果明显，化学稳定性高，毒性低，原料丰富，价格便宜，制备方法简单，在光热治疗领域具有广阔的应用前景。本发明还提供了该硫化亚锡纳米光热剂的制备方法。

Description

一种硫化亚锡纳米光热剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及纳米光热剂技术领域，特别是涉及一种硫化亚锡纳米光热剂及其制备方法。
背景技术
近年来，光热治疗作为一种新型的癌症疗法受到人们广泛关注，其主要是利用光热剂在808nm激光的照射下产生局部高温来杀伤癌细胞，副作用小，效率高。
目前，研究较多的光热剂包括金、银、铂等贵金属，石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米棒等碳类材料。但是这些光热剂都存在着各自的不足，金等贵金属的光热性质主要来源于表面等离子体共振效应，而这一效应受纳米结构的表面形貌、大小、以及周围介质的介电常数的影响很大，导致贵金属光热剂实际的光热治疗效果不明显；另外，昂贵的价格也限制了贵金属光热剂的市场应用。而碳类材料则存在着制备过程复杂，808nm处吸光系数较低等缺点。因而，有必要提供一种价格便宜、制备方法简单、光热效果明显的光热剂以推动肿瘤光热治疗的实际应用。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种硫化亚锡纳米光热剂，该光热剂光热效果明显，毒性低，价格便宜，制备过程简单。
具体地，第一方面，本发明提供了一种硫化亚锡纳米光热剂，包括硫化亚锡纳米片，以及包覆在所述硫化亚锡纳米片表面的聚乙二醇胺。
其中，所述硫化亚锡纳米片的长宽尺寸为50-200nm。可选地，所述硫化亚锡纳米片的长宽尺寸为50-100nm，80-150nm。选择适合的尺寸能够保证硫化亚锡纳米光热剂在肿瘤部位具有较好的被动富集效果。避免尺寸过大导致光热剂无法进入肿瘤部位，而尺寸过小导致光热剂易从肿瘤部位泄露的问题。
所述硫化亚锡纳米片的厚度为1-10nm。可选地，所述硫化亚锡纳米片的厚度为2-8nm，3-5nm。选择较薄的厚度可以增大硫化亚锡纳米片的比表面积，从而增强其光热效果。
聚乙二醇胺包覆可以提高硫化亚锡纳米片的生物相容性和稳定性，提高其在水中的分散性。可选地，所述硫化亚锡纳米片与所述聚乙二醇胺的质量比为1:0.5-3。进一步地，两者的质量比可为1:1-2。
本发明中，所述聚乙二醇胺包括甲基聚乙二醇胺(CH3-PEG-NH2)、甲氧基聚乙二醇胺(CH3O-PEG-NH2，简称为mPEG-NH2)和聚乙二醇二胺(NH2-PEG-NH2)中的至少一种。所述聚乙二醇胺通过静电引力吸附在所述硫化亚锡纳米片表面，所述聚乙二醇胺的重均分子量为2000-30000。
本发明第一方面提供的硫化亚锡纳米光热剂，光热效果明显，化学稳定性高，毒性低，原料丰富，价格便宜，在光热治疗领域具有广阔的应用前景。
第二方面，本发明提供了一种硫化亚锡纳米光热剂的制备方法，包括以下步骤：
将硫化亚锡块体研磨20-60分钟后，分散于有机溶剂中，得到分散液；
将所述分散液于10-35℃水浴超声8-12小时，得到经超声后的分散液；
将所述经超声后的分散液离心后，收集沉淀，烘干，得到硫化亚锡纳米片；
将所述硫化亚锡纳米片分散于水中，得到硫化亚锡纳米片的水分散液，再向所述水分散液中加入聚乙二醇胺，搅拌10-16小时，离心收集沉淀，即得到硫化亚锡纳米光热剂，所述硫化亚锡纳米光热剂包括硫化亚锡纳米片，以及包覆在所述硫化亚锡纳米片表面的聚乙二醇胺。
本发明制备方法中，所述有机溶剂包括异丙醇、氮甲基吡咯烷酮中的一种或两种，所述分散液的质量浓度为0.5-5mg/mL。
本发明制备方法中，为了进一步提高产率，在所述水浴超声之前，先将所述分散液采用探头超声4-8小时，所述探头超声的探头功率为150-600w。由于探头超声对硫化亚锡材料的作用直接，为避免硫化亚锡材料降解，所述探头超声过程中保持温度为5-20℃，进一步地保持温度为10-15℃，当温度升高时，可使用冰袋进行降温。通过将探头超声与水浴超声结合使用，使得最终得到的硫化亚锡纳米片尺寸更小，更均一，获得所需尺寸的硫化亚锡纳米片的产率高。
本发明制备方法中，可选地，水浴超声的温度保持在15-25℃。水浴温度过高会导致硫化亚锡纳米片降解，本发明采用的温度范围在保证材料稳定的前提下易于实现，操作难度低。当水浴温度升高，可通过换水或其他降温措施以保证水浴温度在一定范围内。
本发明制备方法中，将所述经超声后的分散液离心的具体操作为：将所述经超声后的分散液以3000-6000转/分钟的转速离心0.5-1h，取上清液，然后将所述上清液以15000-20000转/分钟的转速离心0.5-1h，收集沉淀。第一步的低转速离心是为了分离去除尺寸较大的那部分硫化亚锡纳米片，第二步的高速离心分离即获得所需尺寸的硫化亚锡纳米片。
其中，所述烘干操作可以是真空常温下进行。
本发明制备方法中，所述硫化亚锡纳米片的水分散液的浓度为0.2-2mg/mL。
本发明制备方法中，所述搅拌完成后，采用15000-20000转/分钟的转速离心0.5-1h，得到硫化亚锡纳米光热剂。
本发明第二方面提供的硫化亚锡纳米光热剂的制备方法，原料易得，制备过程简单，易于实现规模化生产。
本发明的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到的硫化亚锡纳米片的电镜图；
图2为本发明实施例1的硫化亚锡纳米光热剂的光热效果测量升温曲线图；
图3为本发明实施例1的硫化亚锡纳米光热剂的体外细胞实验结果图；
图4为本发明实施例1的硫化亚锡纳米光热剂的体内细胞实验结果图。
具体实施方式
以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。
实施例1
一种硫化亚锡纳米光热剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硫化亚锡块体研磨30分钟后，分散于异丙醇中，得到浓度为1mg/mL的分散液；
(2)将上述分散液采用探头超声5小时，所述探头超声的探头功率为360w，所述探头超声过程中保持温度为5-20℃，期间当温度升高时，使用冰袋进行降温；
(3)再将所述分散液于水浴超声10小时，得到经超声后的分散液，水浴超声的温度保持在15-25℃，当水浴温度升高，通过换水以保证水浴温度在15-25℃范围内；
(4)将所述经超声后的分散液离心后，以5000转/分钟的转速离心0.5h，取上清液，然后将所述上清液以17000转/分钟的转速离心0.5h，收集沉淀，烘干，得到硫化亚锡纳米片；
(5)将所述硫化亚锡纳米片分散于水中，得到硫化亚锡纳米片的水分散液，再向所述水分散液中加入聚乙二醇二胺，搅拌12小时后，以17000转/分钟的转速离心0.5h，收集沉淀，即得到硫化亚锡纳米光热剂，所述硫化亚锡纳米光热剂包括硫化亚锡纳米片，以及包覆在所述硫化亚锡纳米片表面的聚乙二醇二胺。
图1为本发明实施例1制备得到的硫化亚锡纳米片的电镜图，从图中可以看出，所得硫化亚锡纳米片的长宽尺寸为50-200nm。
实施例2
一种硫化亚锡纳米光热剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硫化亚锡块体研磨40分钟后，分散于氮甲基吡咯烷酮中，得到浓度为1mg/mL的分散液；
(2)将上述分散液采用探头超声6小时，所述探头超声的探头功率为360w，所述探头超声过程中保持温度为10-15℃，期间当温度升高时，使用冰袋进行降温；
(3)再将所述分散液于水浴超声12小时，得到经超声后的分散液，水浴超声的温度保持在15-25℃，当水浴温度升高，通过换水以保证水浴温度在15-25℃范围内；
(4)将所述经超声后的分散液离心后，以4000转/分钟的转速离心1h，取上清液，然后将所述上清液以16000转/分钟的转速离心1h，收集沉淀，烘干，得到硫化亚锡纳米片；
(5)将所述硫化亚锡纳米片分散于水中，得到硫化亚锡纳米片的水分散液，再向所述水分散液中加入聚乙二醇二胺，搅拌16小时后，以16000转/分钟的转速离心1h，收集沉淀，即得到硫化亚锡纳米光热剂，所述硫化亚锡纳米光热剂包括硫化亚锡纳米片，以及包覆在所述硫化亚锡纳米片表面的聚乙二醇二胺。
效果实施例
为对本发明实施例技术方案带来的有益效果进行有力支持，特提供以下性能测试：
(1)光热效应测量
将本发明实施例1制备得到的硫化亚锡纳米光热剂超声分散于水中，得到浓度为0.1mg/mL的硫化亚锡纳米光热剂分散液，将所述分散液装入比色皿中，采用功率密度为1W/cm2，波长为808nm的激光垂直照射比色皿，并采用红外测温仪测量分散液温度，照射3分钟后关闭激光电源，降温4分钟，循环3次，得到如图2所示的升温-降温曲线。从图2的升温-降温曲线可以获知，本发明实施例的硫化亚锡纳米光热剂具有良好的光热效应。
(2)体外细胞实验
采用不同浓度(0μg/mL、25μg/mL、50μg/mL、100μg/mL)硫化亚锡纳米光热剂的培养基分散液培养癌细胞，并采用功率密度为1W/cm2，波长为808nm的激光照射，观察癌细胞死亡情况，结果如图3所示，其中，图3(a)、图3(b)、图3(c)、图3(d)分别表示硫化亚锡纳米光热剂浓度为0μg/mL、25μg/mL、50μg/mL、100μg/mL的癌细胞死亡结果，从图中可以获知，未加入本发明实施例硫化亚锡纳米光热剂的培养基，其癌细胞无死亡，而加入本发明实施例硫化亚锡纳米光热剂的培养基，其中癌细胞有不同程度的死亡，且随着培养基中硫化亚锡纳米光热剂浓度的增大，癌细胞的死亡率升高，因此说明本发明实施例提供的硫化亚锡纳米光热剂对癌细胞具有良好的光热治疗效果。
(3)体内细胞实验
将100μg/mL的硫化亚锡纳米光热剂的PBS(磷酸缓冲盐溶液)分散液通过瘤内注射的方式打入小鼠体内，然后采用功率密度为1W/cm2，波长为808nm的激光照射进行光热治疗。同时将另一只实验小鼠瘤内注射无光热剂的PBS溶液，并进行相同的激光照射作为对照组。实验过程观察到注射有硫化亚锡纳米光热剂的小鼠肿瘤部位的温度明显高于对照组，其温度曲线如图4所示，图中曲线1为对照组的小鼠肿瘤部位的温度曲线，曲线2为注射有本发明实施例的硫化亚锡纳米光热剂的小鼠肿瘤部位的温度曲线。
需要说明的是，根据上述说明书的揭示和阐述，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些等同修改和变更也应当在本发明的权利要求的保护范围之内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种硫化亚锡纳米光热剂，其特征在于，包括硫化亚锡纳米片，以及包覆在所述硫化亚锡纳米片表面的聚乙二醇胺。
2.如权利要求1所述的硫化亚锡纳米光热剂，其特征在于，所述硫化亚锡纳米片的长宽尺寸为50-200nm。
3.如权利要求1所述的硫化亚锡纳米光热剂，其特征在于，所述硫化亚锡纳米片的厚度为1-10nm。
4.如权利要求1所述的硫化亚锡纳米光热剂，其特征在于，所述硫化亚锡纳米片与所述聚乙二醇胺的质量比为1:0.5-3。
5.如权利要求1所述的硫化亚锡纳米光热剂，其特征在于，所述聚乙二醇胺通过静电引力吸附在所述硫化亚锡纳米片表面，所述聚乙二醇胺的重均分子量为2000-30000。
6.一种硫化亚锡纳米光热剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将硫化亚锡块体研磨20-60分钟后，分散于有机溶剂中，得到分散液；
将所述分散液于10-35℃水浴超声8-12小时，得到经超声后的分散液；
将所述经超声后的分散液离心后，收集沉淀，烘干，得到硫化亚锡纳米片；
将所述硫化亚锡纳米片分散于水中，得到硫化亚锡纳米片的水分散液，再向所述水分散液中加入聚乙二醇胺，搅拌10-16小时，离心收集沉淀，即得到硫化亚锡纳米光热剂，所述硫化亚锡纳米光热剂包括硫化亚锡纳米片，以及包覆在所述硫化亚锡纳米片表面的聚乙二醇胺。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括异丙醇、氮甲基吡咯烷酮中的一种或两种，所述分散液的质量浓度为0.5-5mg/mL。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在所述水浴超声之前，先将所述分散液采用探头超声4-8小时，所述探头超声的探头功率为150-600w。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述探头超声过程中的温度为5-20℃。
10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，将所述经超声后的分散液离心的具体操作为：将所述经超声后的分散液以3000-6000转/分钟的转速离心0.5-1h，取上清液，然后将所述上清液以15000-20000转/分钟的转速离心0.5-1h，收集沉淀。
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