CN108524954A - 一种具备光热和成像效应的氧化钨晶体复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具备光热和成像效应的氧化钨晶体复合材料的制备方法。采用现有的空介孔二氧化硅微球(200～300纳米)为母球，利用六氯化钨为原料，溶解后与二氧化硅微球复合，并用水热法使离子态的氯化钨生长为晶体态的氧化钨，得到装载氧化钨晶体的二氧化硅纳米颗粒，将该纳米颗粒与吲哚菁绿(ICG)水溶液混合，即得到最终的复合纳米颗粒。本发明所获得的复合纳米颗粒具有较为规整的球型外貌，装载氧化钨晶体和ICG均一，具有良好的光热效应和成像效应。解决了传统水热法制备氧化钨纳米颗粒无法控制形貌和粒径的缺陷，具有较低的细胞毒性，可以通过观察纳米载体内ICG的成像位置来实时跟踪材料到达的位置，从而进行精准的光热治疗。
Description
技术领域
本发明涉及一种可通过成像实时追踪的光热纳米复合材料的制备方法及其相关应用，属生物技术和医药技术领域。
背景技术
光热治疗是近几年发展起来的一种温和、高效的非介入性疗法，是通过吸收光并转化为热能，导致肿瘤部位过热而引起的杀伤作用及其继发效应来治疗癌症。目前，利用金属氧化物对肿瘤进行光热治疗成为国际研究的热点。在这之中，氧化钨以其出色的表面等离子共振现象，高效的光热转换效率引起研究人员的广泛注意。纳米结构的氧化钨有很强的近红外吸收。但是使用传统水热法合成的氧化钨无法控制形貌，导致其粒径大小不一，不利于进行体内生物实验。除此之外，氧化钨纳米颗粒的光热效应虽然明显，但几乎没有荧光效应，这也就不利于纳米颗粒在体内作可视化追踪，所以氧化钨纳米颗粒仅能用于皮下注射，而不能用于静脉注射。因此，研制出一种兼具光热效应和成像效应，细胞毒性小，并且可以在静脉注射后通过EPR效应进入实体瘤进行杀伤作用的新型纳米载体具有重大的意义，在生物技术和医药技术领域具有重要的科研和临床应用前景。
发明内容
本发明涉及一种具备光热和成像效应的氧化钨晶体复合材料的制备方法。
本发明的氧化钨晶体复合材料的特征：其粒径为220～240纳米，细胞存活率为85％～95％。此外，本纳米颗粒还可以通过在808纳米近红外光的照射，检测吲哚菁绿成像的位置来实时跟踪颗粒所到达的目的位置。
本发明的技术方案包括：
(1)介孔二氧化硅纳米颗粒的制备：介孔二氧化硅纳米颗粒采用模板法制备，制得的粒径为210～230纳米；
(2)介孔二氧化硅纳米颗粒孔道内装载离子态的氯化钨；
(3)采用水热法制备装载氧化钨晶体的介孔二氧化硅纳米颗粒；
(4)装载氧化钨的二氧化硅纳米颗粒装入吲哚菁绿。
所述的步骤(1)介孔二氧化硅纳米颗粒制备方法步骤如下：
(1)介孔二氧化硅纳米颗粒采用模板法制得：配制质量分数0.5％的十六烷基三甲基溴化铵溶液，取18毫升该溶液，与7毫升无水乙醇和70微升二乙醇胺混合，在70摄氏度温度下磁力搅拌30分钟，加入500微升正硅酸乙酯于70摄氏度下磁力搅拌40分钟；
(2)待溶液稍微冷却后以11000转每分钟的速度离心10～15分钟，将沉淀用无水乙醇洗一至两遍，取沉淀加入30毫升无水乙醇，超声分散后加入10克氯化钠固体，在60摄氏度温度下磁力搅拌6小时。
(3)将所得溶液静置取上清液离心后，将沉淀用去离子水和无水乙醇各洗两遍，将得到的白色固体烘干待用。
所述的步骤(2)介孔二氧化硅纳米颗粒装载离子态的氯化钨制备方法步骤如下：
(1)取0.18克六氯化钨粉末分散于30毫升正丙醇中，形成黄色澄清溶液，磁力搅拌15分钟；
(2)将制备好的介孔硅球粉末分散在上述溶液中，磁力搅拌30分钟后离心，取沉淀待用。
所述的步骤(3)装载氧化钨晶体的介孔二氧化硅纳米颗粒制备方法步骤如下；
(1)将装载离子态的氯化钨介孔二氧化硅纳米颗粒固体分散在30毫升正丙醇中，超声分散均匀后置于反应釜中，在200摄氏度环境下水热12小时；
(2)待溶液冷却后以11000转每分钟的速度离心10～15分钟，将沉淀用正丙醇洗一至两遍，即得到装载氧化钨晶体的介孔二氧化硅纳米颗粒。
所述的步骤(4)装载氧化钨的二氧化硅纳米颗粒装入吲哚菁绿制备方法步骤如下：
(1)将装载氧化钨晶体的介孔二氧化硅纳米颗粒分散在4毫升去离子水中，加入100微升配好的浓度为1毫克每毫升的吲哚菁绿水溶液，室温下搅拌3小时；
(2)将所得溶液以11000转每分钟的速度离心10～15分钟，将沉淀用去离子水洗一至两遍，即得到装载氧化钨和吲哚菁绿的二氧化硅纳米颗粒。
装载氧化钨和吲哚菁绿的二氧化硅纳米颗粒应用于可实时示踪的小鼠体内光热治疗。
其具体应用方法是：
(1)选取8周左右的C57/B6雌性小鼠，在细胞培养箱培养B16小鼠黑色素瘤，在小鼠背部位置采用皮下注射的方式建立肿瘤模型，约1周后建模位置有明显肿瘤凸起；
(2)将装载氧化钨和吲哚菁绿的二氧化硅纳米颗粒分散于灭菌PBS中，配成浓度为1毫克每毫升的溶液，取200～300微升溶液吸入注射器中待用；
(3)将小鼠固定好，将尾巴拉直，绷紧，用酒精棉球擦拭尾巴或者用热水或者热毛巾焐热尾巴，使尾部静脉扩张，左手的食指，中指，无名指及大拇指将小鼠尾巴固定，右手小指搭在拽着鼠尾的左手拇指处进行注射，注射时左手扯尾，使尾巴紧贴桌面，一般选择距尾尖1/4或1/3处进针，此处皮肤较薄，血管清晰，进针容易。通过看有无回血来测试针是否在静脉内，有回血则可注射，注射结束后，使用医用棉花止血即可；
(4)使用动物活体成像仪每隔30分钟对小鼠进行全身成像；
(5)当观察到颗粒主要聚集于肿瘤部位后，使用808纳米近红外激光器在2.5瓦每平方厘米的功率下对小鼠肿瘤部位持续照射5分钟，此后每天记录肿瘤体积和小鼠重量，监测肿瘤的变化情况。
装载氧化钨和吲哚菁绿的二氧化硅纳米颗粒在2.5瓦每平方厘米的功率808下可在5分钟内从室温升至50摄氏度以上。
装载氧化钨和吲哚菁绿的二氧化硅纳米颗粒的细胞存活率为85％～95％。
该纳米颗粒可以通过在808纳米近红外光的照射下监测吲哚菁绿的位置来实时跟踪颗粒所到达的目的位置。
本发明的优势在于：制备的纳米颗粒的粒径在220～240纳米，细胞存活率为85％～95％。有效改善了传统水热法无法控制氧化钨形貌和粒径的缺陷，可以通过在808纳米近红外光的照射，检测吲哚菁绿成像的位置来实时跟踪颗粒所到达的目的位置。
附图说明
图1：用水热法制备的装载氧化钨和吲哚菁绿的二氧化硅纳米颗粒的透射电子显微镜照片(形貌分析)。
图2：将装载氧化钨和吲哚菁绿的二氧化硅纳米颗粒经尾静脉注射入肿瘤建模小鼠体内后，每隔6小时的活体成像图。
具体实施方式：
下面的实例中将对本发明作进一步的阐述，但本发明不限于此。
一种具备光热和成像效应的氧化钨晶体复合材料的制备方法，其特征步骤如下：
(1)介孔二氧化硅纳米颗粒采用模板法制得：配制质量分数为0.5％的十六烷基三甲基溴化铵溶液，取18毫升该溶液，与7毫升无水乙醇和70微升二乙醇胺混合，在70摄氏度温度下磁力搅拌30分钟，加入500微升正硅酸乙酯于70摄氏度下磁力搅拌40分钟；
(2)待溶液稍微冷却后以11000转每分钟的速度离心10～15分钟，将沉淀用无水乙醇洗一至两遍，取沉淀加入30毫升无水乙醇，超声分散后加入10克氯化钠固体，在60摄氏度温度下磁力搅拌6小时；
(3)将所得溶液静置取上清液离心后，将沉淀用去离子水和无水乙醇各洗两遍，将得到的白色固体烘干待用。
采用水热法制备装载氧化钨晶体的介孔二氧化硅纳米颗粒；具体步骤如下：
(1)取0.18克六氯化钨粉末分散于30毫升正丙醇中，形成黄色澄清溶液，磁力搅拌15分钟；
(2)将制备好的介孔硅球粉末分散在上述溶液中，磁力搅拌30分钟后离心，取沉淀待用。
(3)将装载离子态的氯化钨介孔二氧化硅纳米颗粒固体分散在30毫升正丙醇中，超声分散均匀后置于反应釜中，在200摄氏度环境下水热12小时；
(4)待溶液冷却后以11000转每分钟的速度离心10～15分钟，将沉淀用正丙醇洗一至两遍，即得到装载氧化钨晶体的介孔二氧化硅纳米颗粒。
装载氧化钨的二氧化硅纳米颗粒装入吲哚菁绿，具体步骤如下：
(1)将装载氧化钨晶体的介孔二氧化硅纳米颗粒分散在4毫升去离子水中，加入100微升配好的浓度为1毫克每毫升的吲哚菁绿水溶液，室温下搅拌3小时；
(2)将所得溶液以11000转每分钟的速度离心10～15分钟，将沉淀用去离子水洗一至两遍，即得到装载氧化钨和吲哚菁绿的二氧化硅纳米颗粒。
装载氧化钨和吲哚菁绿的二氧化硅纳米颗粒应用于可实时示踪的小鼠体内光热治疗。
(1)选取8周左右的C57/B6雌性小鼠，在细胞培养箱培养B16小鼠黑色素瘤，在小鼠背部位置采用皮下注射的方式建立肿瘤模型，约1周后建模位置有明显肿瘤凸起；
(2)将装载氧化钨和吲哚菁绿的二氧化硅纳米颗粒分散于灭菌PBS中，配成浓度为1毫克每毫升的溶液，取200～300微升溶液吸入注射器中待用；
(3)将小鼠固定好，将尾巴拉直，绷紧，用酒精棉球擦拭尾巴或者用热水或者热毛巾焐热尾巴，使尾部静脉扩张，左手的食指，中指，无名指及大拇指将小鼠尾巴固定，右手小指搭在拽着鼠尾的左手拇指处进行注射，注射时左手扯尾，使尾巴紧贴桌面，一般选择距尾尖1/4或1/3处进针，此处皮肤较薄，血管清晰，进针容易。通过看有无回血来测试针是否在静脉内，有回血则可注射，注射结束后，使用医用棉花止血即可；
(4)使用动物活体成像仪每隔30分钟对小鼠进行全身成像；
(5)当观察到颗粒主要聚集于肿瘤部位后，使用808纳米近红外激光器在2.5瓦每平方厘米功率下对小鼠肿瘤部位持续照射5分钟，此后每天记录肿瘤体积和小鼠重量，监测肿瘤的变化情况。
实施方案1：
装载氧化钨和吲哚菁绿的二氧化硅纳米颗粒的制备方法，具体步骤如下：
(1)介孔二氧化硅纳米颗粒采用模板法制得：配制质量分数为0.5％的十六烷基三甲基溴化铵溶液，取18毫升该溶液，与7毫升无水乙醇和70微升二乙醇胺混合，在70摄氏度温度下磁力搅拌30分钟，加入500微升正硅酸乙酯于70摄氏度下磁力搅拌40分钟，待溶液稍微冷却后以11000转每分钟的速度离心10～15分钟，将沉淀用无水乙醇洗一至两遍，取沉淀加入30毫升无水乙醇，超声分散后加入10克氯化钠固体，在60摄氏度温度下磁力搅拌6小时，将所得溶液静置取上清液离心后，将沉淀用去离子水和无水乙醇各洗两遍，将得到的白色固体烘干待用。
(2)采用水热法制备装载氧化钨晶体的介孔二氧化硅纳米颗粒；具体步骤如下：取0.18克六氯化钨粉末分散于30毫升正丙醇中，形成黄色澄清溶液，磁力搅拌15分钟。将制备好的介孔硅球粉末分散在上述溶液中，磁力搅拌30分钟后离心，取沉淀待用。将装载离子态的氯化钨介孔二氧化硅纳米颗粒固体分散在30毫升正丙醇中，超声分散均匀后置于反应釜中，在200摄氏度环境下水热12小时。待溶液冷却后以11000转每分钟的速度离心10～15分钟，将沉淀用正丙醇洗一至两遍，即得到装载氧化钨晶体的介孔二氧化硅纳米颗粒。
(3)装载氧化钨的二氧化硅纳米颗粒装入吲哚菁绿，具体步骤如下：将装载氧化钨晶体的介孔二氧化硅纳米颗粒分散在4毫升去离子水中，加入100微升配好的浓度为1毫克每毫升的吲哚菁绿水溶液，室温下搅拌3小时，将所得溶液以11000转每分钟的速度离心10～15分钟，将沉淀用去离子水洗一至两遍，即得到装载氧化钨和吲哚菁绿的二氧化硅纳米颗粒。
实施方案2：
装载氧化钨和吲哚菁绿的二氧化硅纳米颗粒应用于可实时示踪的小鼠体内光热治疗，具体步骤如下：
(1)选取8周左右的C57/B6雌性小鼠，在细胞培养箱培养B16小鼠黑色素瘤，在小鼠背部位置采用皮下注射的方式建立肿瘤模型，约1周后建模位置有明显肿瘤凸起；将装载氧化钨和吲哚菁绿的二氧化硅纳米颗粒分散于灭菌PBS中，配成浓度为1毫克每毫升的溶液，取200～300微升溶液吸入注射器中待用。
(2)将小鼠固定好，将尾巴拉直，绷紧，用酒精棉球擦拭尾巴或者用热水或者热毛巾焐热尾巴，使尾部静脉扩张，左手的食指，中指，无名指及大拇指将小鼠尾巴固定，右手小指搭在拽着鼠尾的左手拇指处进行注射，注射时左手扯尾，使尾巴紧贴桌面，一般选择距尾尖1/4或1/3处进针，此处皮肤较薄，血管清晰，进针容易。通过看有无回血来测试针是否在静脉内，有回血则可注射，注射结束后，使用医用棉花止血即可。
(3)使用动物活体成像仪每隔30分钟对小鼠进行全身成像，当观察到颗粒主要聚集于肿瘤部位后，使用808纳米近红外激光器在2.5瓦每平方厘米的功率下对小鼠肿瘤部位持续照射5分钟，此后每天记录肿瘤体积和小鼠重量，监测肿瘤的变化情况。
本发明公开和提出的一种具备光热和成像效应的氧化钨晶体复合材料的制备方法，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。
Claims (3)
1.一种具备光热和成像效应的氧化钨晶体复合材料的制备方法，其特征步骤如下：
1)介孔二氧化硅纳米颗粒装载离子态氯化钨：称取六氯化钨粉末用20毫升正丙醇配置成浓度为2摩尔每毫升的溶液，在20毫升氯化钨溶液中加入20毫克介孔二氧化硅纳米颗粒，在抽真空环境下磁力搅拌15分钟以上，得到装载离子态氯化钨的介孔二氧化硅纳米颗粒；
2)将介孔中离子态的钨转变为晶体态的氧化钨：将上一步得到的离子态氯化钨的介孔二氧化硅纳米颗粒转移到反应釜中，在200摄氏度的环境下水热12小时以上，得到装载氧化钨晶体的介孔二氧化硅纳米颗粒；
3)将吲哚菁绿包埋至上述纳米颗粒中：称取ICG粉末配成浓度为1毫克每毫升的溶液，将装载氧化钨晶体的介孔二氧化硅纳米颗粒离心烘干处理后，取15毫克粉末加入10毫升上述ICG溶液中搅拌过夜(12小时以上)，用去离子水洗涤沉淀1～3遍，得到具备光热和成像效应的氧化钨晶体复合材料。
2.如权利要求1所述的一种具备光热和成像效应的氧化钨晶体复合材料的制备方法，其特征是：氧化钨晶体复合材料的直径200～300纳米，孔径为0.5～2纳米，载药率为20～40％。
3.如权利要求1所述的一种具备光热和成像效应的氧化钨晶体复合材料的制备方法，其特征是：制备的氧化钨晶体复合材料可利用ICG染料的成像效果来实时追踪材料所到达的位置。
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| CN201810761388.5A CN108524954A (zh) | 2018-07-10 | 2018-07-10 | 一种具备光热和成像效应的氧化钨晶体复合材料的制备方法 |
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2018
- 2018-07-10 CN CN201810761388.5A patent/CN108524954A/zh active Pending
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