CN110125434B - 一种光热金纳米材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光热金纳米材料的制备方法，先将银纳米立方块与等体积的丙酮溶液混合，离心，舍弃上清液，向沉淀物中加入乙醇水溶液，沉淀完全溶解，再次离心、用乙醇水溶液洗涤，将上清液用乙醇超纯水定容，得到银纳米立方块溶液，备用；取聚乙烯吡咯烷酮水溶液，在水浴环境下，加入银纳米立方块溶液，搅拌，再滴加氯金酸水溶液，待溶液变为紫色时，停止滴加，反应液冷却至室温，加入过量的氯化钠，充分搅拌，收集上清液，用乙醇水溶液洗涤，将上清液用乙醇超纯水定容；取紫色溶液，用去离子水稀释，加入等体积的谷胱甘肽溶液，混合均匀。本发明制备得到的光热纳米材料具备光热特性等性能。

Description

一种光热金纳米材料的制备方法
技术领域
本发明涉及金纳米材料制备方法，特别涉及一种具备光热效应的金纳米材料的制备方法。
背景技术
近年来，金属纳米笼具有优越的生物相容性、光学特性、药物体内运输和病灶部位缓释药物的优势在癌症的早期诊断和治疗方面被广泛的研究。这样的尺寸以及内部镂空程度具有良好的载药能力、光热释放药物或者光热抗癌的优势。对肿瘤的及早诊断进而介入治疗具有重大意义。
而现有的金属纳米笼是通过增加其内部的镂空程度来实现对近红外激光的光热响应，损失了其银的负载量。在此，本发明提出一种在尽可能多的保证银负载量的前提下，赋予金纳米笼对近红外激光乃至近红外二区激光的光热响应。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供新型的具备对红外激光乃至近红外二区激光光热响应的金纳米材料的制备方法。
技术方案：本发明提供一种金纳米材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)银纳米立方块溶液的制备：将银纳米立方块与等体积的丙酮溶液混合，离心，舍弃上清液，向沉淀物中加入乙醇水溶液，沉淀完全溶解，再次离心、用乙醇水溶液洗涤，将上清液用乙醇超纯水定容，得到银纳米立方块溶液，备用；
(2)金纳米笼的制备：取聚乙烯吡咯烷酮水溶液，在水浴环境下，加入步骤(1)的银纳米立方块溶液，搅拌，再滴加氯金酸水溶液，待溶液变为紫色时，停止滴加，反应液冷却至室温，加入过量的氯化钠，充分搅拌，收集上清液，用乙醇水溶液洗涤，将上清液用乙醇超纯水定容，即可；
(3)光热金纳米材料的制备：取步骤(2)中的紫色溶液，用去离子水稀释，加入等体积的谷胱甘肽溶液，混合均匀，即可。
进一步地，所述步骤(1)中银纳米立方块的制备方法，包括如下步骤：
a、称取硝酸银、硫氢化钠和聚乙烯吡咯烷酮，分别溶于乙二醇中，溶解完毕后，将硝酸银乙二醇混合溶液和硫氢化钠乙二醇混合溶液冷冻至少半小时，备用；
b、取乙二醇溶液加热，同时通入氮气并搅拌，接着先后加入聚乙烯吡咯烷酮溶液乙二醇混合溶液和冷冻后的硫氢化钠溶液乙二醇混合溶液，加热半小时后停止通入氮气，加入冷冻后的硝酸银溶液乙二醇混合溶液，当反应液的颜色变为黄绿色时，降温，得到银纳米立方块。
进一步地，所述步骤a中硝酸银至少提前1h溶于乙二醇，并放入-20℃环境中冷冻。
进一步地，所述步骤b中黄绿色反应液吸光度峰值为415-425nm，粒径为25-30nm。
进一步地，所述步骤(3)紫色溶液吸光度峰值为500-550nm，粒径为35-40nm。
进一步地，所述步骤(1)中采用超声使沉淀完全溶解。
进一步地，所述步骤(2)中聚乙烯吡咯烷酮水溶液的制备方法：称聚乙烯吡咯烷酮溶于超纯水中。
进一步地，所述步骤(3)混合溶液在0.5-1.5h内具备显著的光热效果。
进一步地，所述步骤(2)制备的金纳米笼的浓度为100-500ug/mL。
本发明制备的金纳米笼，其紫外可见光吸收光谱峰值位于532nm，粒径为35nm左右，对肿瘤组织具有良好的被动靶向富集效应。在肿瘤组织内高浓度谷胱甘肽的作用下上述金纳米笼发生团聚，且随着团聚程度的加强，吸收峰会转移到近红外波段，具备显著的光热效果。要触发制备的金纳米笼发生团聚所需的谷胱甘肽的浓度范围为1-100mM，pH值为3.0-8.0，混合后0.5-1.5h后，其紫外可见光吸收光谱在红外区域会出现显著的增强，具备光热治疗的作用。
有益效果：本发明以分子量更小的聚乙烯吡咯烷酮为稳定剂合成的金纳米笼粒径更小，均一性好，具备更好的组织渗透性、生物相容性和肿瘤区域的被动靶向效应。同时，相比较主流对于近红外激光响应的金纳米笼，本发明的金纳米笼能在保持较高银负载量的前提下具备近红外和近红外二区的的光热响应。
附图说明
图1为银纳米立方块透射电镜显微图；
图2为金纳米笼透射电镜显微图；
图3为谷胱甘肽作用1h内金纳米笼的紫外可见光吸收光谱变化情况图，每隔6分钟采集一次光谱变化；
图4为谷胱甘肽作用30、50、90min金纳米笼光热图；
图5为小鼠肿瘤部位和肌肉部位在注射金纳米笼1h后10min内光热变化图；
图6为银纳米立方块在超纯水和乙醇水溶液中稳定性测试图；
图7为金纳米笼在超纯水和乙醇水溶液中稳定性测试图。
具体实施方式
本发明采用的硝酸银，乙二醇，硫氢化钠，聚乙烯吡咯烷酮(Kr＝40000)购于美国aladdin公司，氯金酸和其他试剂均购于上海国药集团化学试剂有限公司，去离子水有MiliDore公司Milli-Q集成纯水系统制造。
实施例1：金纳米笼的制备方法，包括如下步骤：
(1)金纳米笼的模板银纳米立方块的制备：称取0.192g硝酸银，0.11g硫氢化钠，0.1g聚乙烯吡咯烷酮分别溶于4mL，5mL和5mL乙二醇中。待溶解完毕之后，立即将硝酸银溶液和硫氢化钠溶液放入-20℃冷冻至少半个小时，备用。在油浴锅中将乙二醇溶液加热至150℃，边加热边通入氮气(100mL min-1)，同时用磁子搅拌转速为1000r min-1，30min后先后加入2.5mL聚乙烯吡咯烷酮溶液，120ul硫氢化钠溶液。继续加热搅拌。30min后，关闭氮气阀，拔出通入氮气的导管，缓慢加入850ul硝酸银溶液。继续加热搅拌，当观察到溶液的颜色有酒红色变为黄绿色时，立即将整个反应烧瓶放入盛有自来水的烧杯中降温，终止反应。冷却至室温后，将所得的银纳米立方块与等体积的丙酮混合，常温下以6000r min-1的转速离心30min。舍弃上清液，加入20mL体积比为1∶1的乙醇水溶液，超声使沉淀完全溶解，再次以8000r min-1离心30min。如此，用乙醇水溶液反复洗涤3次，最终将溶液用乙醇超纯水定容至6mL，用6支2mL EP管分装，每支装1mL，4℃避光备用。TEM表征的结果如图1所示，可以看出所制备的模板银纳米立方块均一性和稳定性较好。
(2)光声增强的金纳米笼的制备：称0.1g聚乙烯吡咯烷酮溶于50mL超纯水中。在80℃水浴环境下，取10mL聚乙烯吡咯烷酮水溶液，加入1mL制备的银纳米立方块溶液，同时用磁子搅拌，转速为8000r min-1。向其中缓慢滴加1mM氯金酸水溶液，滴速为0.3mL.min-1。待观测溶液变为葡萄紫色时，停止滴加。将反应装置放置常温水浴中冷却至室温，加入过量的氯化钠，充分搅拌，弃不溶物，收集上清液。用同上(1)一样的洗涤方法洗涤三次，最终定容至1mL，4℃避光备用。TEM表征的结果如图2所示，可以看出所制备的金纳米笼均一性和稳定性较好。
将该实例制备的模板银纳米立方块和金纳米笼进行结构表征，二者具备良好的均一性和稳定性。
实施例2：银纳米立方块和金纳米笼稳定性实验分别用50％的乙醇水溶液和纯水溶液为溶剂稀释等量的银纳米立方块和金纳米笼，装于2mL离心管中，在室内环境下放置5天。观察变化。同时测量其光谱。银纳米立方块在超纯水和乙醇水溶液中稳定性测试、金纳米笼在超纯水和乙醇水溶液中稳定性测试结果分别如图6和图7所示：银纳米立方块和金纳米笼块在纯水溶液中的有效成分均有明显的变化，纯水中的有效成分较乙醇水溶液中又明显减少。
实施例3：谷胱甘肽诱导金纳米笼聚集及光热评估实验
以磷酸缓冲液为溶剂，配置浓度为10mM的谷胱甘肽溶液备用。用去离子水稀释金纳米笼至40μg/mL。将二者按1∶1的体积比混合，记录其每隔6min的紫外可见光吸收光谱，记录1h。获得的结果如图3所示：在1h内，在可见光范围的吸收峰开始减弱，近红外和近红外二区的吸收峰逐渐增强。
根据紫外可见光吸收光谱的情况，在金纳米笼与谷胱甘肽混合之后的30min，50min，90min时用808nm的激光照射样品10min，激光功率为1W/cm2。同时，用红外相机每隔1min纪录该过程中样品的升温情况。获得的结果如图所示4：相比较磷酸缓冲液和金纳米笼本身而言，金纳米笼和谷胱甘肽混合之后具备良好的光热效应，且在50min左右光热效应最佳。
实施例4：肿瘤部位光热评估实验
选取大腿一侧肝癌荷瘤裸鼠，分别在肿瘤测和对侧肌肉部位皮下注射金纳米笼(100μl，50μg/ml)。注射1h后，用808nm激光(1W/cm2)照射肿瘤测和对侧肌肉部位10min。同时，用红外相机每隔1min纪录该过程中样品的升温情况。获得的结果如图5所示：相比较肌肉测，肿瘤侧在注射金纳米笼之后具有显著的光热效应。

Claims (7)

1.一种光热金纳米材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）银纳米立方块溶液的制备：将银纳米立方块与等体积的丙酮溶液混合，离心，舍弃上清液，向沉淀物中加入乙醇水溶液，沉淀完全溶解，再次离心、用乙醇水溶液洗涤，将上清液用乙醇超纯水定容，得到银纳米立方块溶液，备用；
（2）金纳米笼的制备：取聚乙烯吡咯烷酮水溶液，在水浴环境下，加入步骤（1）的银纳米立方块溶液，搅拌，再滴加氯金酸水溶液，待溶液变为紫色时，停止滴加，反应液冷却至室温，加入过量的氯化钠，充分搅拌，收集上清液，用乙醇水溶液洗涤，将上清液用乙醇超纯水定容，即可得到金纳米笼；
（3）光热金纳米材料的制备：取步骤（2）中的金纳米笼，用去离子水稀释，加入等体积的谷胱甘肽溶液，混合均匀，即可；
所述步骤（3）金纳米笼吸光度峰值为500-550nm，粒径为35-40nm；
所述步骤（3）谷胱甘肽的浓度范围为1-100 mM，pH值为3.0-8.0；
所述步骤（3）混合溶液在0.5-1.5 h内具备显著的光热效果。
2.根据权利要求1所述的光热金纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中银纳米立方块的制备方法，包括如下步骤：
a、称取硝酸银、硫氢化钠和聚乙烯吡咯烷酮，分别溶于乙二醇中，溶解完毕后，将硝酸银乙二醇混合溶液和硫氢化钠乙二醇混合溶液冷冻至少半小时，备用；
b、取乙二醇溶液加热，同时通入氮气并搅拌，接着先后加入聚乙烯吡咯烷酮溶液乙二醇混合溶液和冷冻后的硫氢化钠溶液乙二醇混合溶液，加热半小时后停止通入氮气，加入冷冻后的硝酸银溶液乙二醇混合溶液，当反应液的颜色变为黄绿色时，降温，得到银纳米立方块。
3.根据权利要求2所述的光热金纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤a中硝酸银至少提前1h溶于乙二醇，并放入-20℃环境中冷冻。
4.根据权利要求2所述的光热金纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤b中银纳米立方块吸光度峰值为415-425nm，粒径为25-30nm。
5.根据权利要求1所述的光热金纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中采用超声使沉淀完全溶解。
6.根据权利要求1所述的光热金纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中聚乙烯吡咯烷酮水溶液的制备方法：称聚乙烯吡咯烷酮溶于超纯水中。
7.根据权利要求1所述的光热金纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）制备的金纳米笼的浓度为100-500ug/mL。
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