CN110204563A - 一种纳米金簇材料放疗增敏剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原子精确的纳米金簇材料放疗增敏剂，属于纳米材料化学和生物化学的交叉领域。本发明以生物相容性良好左炔诺孕酮为保护配体，通过室温挥发一锅法合成产量高，荧光性能优越的原子尺寸精确的金纳米团簇。该纳米金簇的化学式为:C168H216 Au8O16(简写为：Au8NC)，属于三斜晶系，空间群为手性空间群P1。该金纳米团簇在室温下具有较强的黄绿色荧光，荧光量子产率为58.7%；其具有较小的尺寸(~2 nm)和良好的分散性，可以用于明亮的细胞成像。该纳米金簇材料可以作为放疗增敏剂起到放疗增敏效果。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料化学和生物化学的交叉领域，具体涉及一种原子精确的纳米金簇材料放疗增敏剂。
背景技术
放射治疗是临床治疗局部实体瘤的三种主要治疗策略之一，50％以上的患者在与癌症抗争的过程中接受了放射治疗。然而，在治疗过程中高强度的辐射，不仅能够杀死肿瘤细胞，对其周围的正常组织也会造成不可避免的伤害。因此，如何研制出性能优良的放疗增敏剂最大限度地增加对癌细胞的辐射剂量且降低对正常细胞的伤害成为一个亟待解决的难题。半导体材料、高-Z元素的纳米结构等放疗增敏药物的研究与应用已经有显著效果，然而，它们的大尺寸(>6nm)限制了肾脏对其有效清除能力，长期积累会引起肝损伤。
目前对放疗增敏剂的研究主要集中于金纳米粒子或金纳米团簇方面。目前报道的金纳米粒子或金纳米团簇作为放疗增敏剂的研究主要集中在其性能方面，然而如何将其优良的性能与内核结构及配体之间相关联仍是一个难题，大大阻碍了金纳米粒子或金纳米团簇作为放疗增敏剂的应用和发展，所以设计合成原子精确、结构确定、生物相容性良好的金纳米团簇作为放疗增敏剂是放疗增敏领域研究的重点之一，在放射治疗方面具有很好的应用前景。
发明内容
本发明目的在于提供一种原子精确的纳米金簇材料放疗增敏剂。
为实现本发明的目的，所述纳米金簇材料的化学式是C168H216Au8O16，简写为：Au8NC，属于三斜晶系；空间群为手性空间群P1： α＝87.9880(10)°,β＝84.8850(10)°,γ＝78.2440(10)°,
本发明纳米金簇材料的制备方法通过如下步骤实现：
将配体左炔诺孕酮溶解于二氯甲烷(DCM)和乙腈(CH3CN)混合溶液中，室温搅拌溶解澄清；加入三乙胺，室温搅拌反应；然后加入Me2SAuCl，室温继续搅拌，反应结束以后将反应液置于室温下避光挥发，得晶体，过滤，用乙腈洗涤，室温晾干即可。
所述纳米金簇材料是由八个金原子和八个有机配体组成(图1所示)，可以看成是由两部分组成，且每一部分都表现出类似平面的四核[Au4(C21H27O2)4]单元特性，且这两个结构单元通过Au-Au键连接，之间的二面角为70.646°。八个金原子通过σ键或π键与八个配体中端基炔上的碳原子配位(图2所示)。
所述纳米金簇材料具有超小的尺寸(～2nm)和良好的分散性(图3和4所示)。在室温条件下具有强烈的黄绿色荧光，其发射谱表现出宽的吸收带(λem1＝518nm和λem2＝578nm)(激发波长392nm)(图5所示)；室温条件下荧光量子产率为58.7％。该材料用于细胞克隆实验，实验过程中对其进行不同条件的处理，Au8NC+X射线实验组细胞凋亡最为显著(图6所示)。
本发明有益效果：本发明纳米金簇材料具有原子尺寸精确的结构，可以从原子级别上对结构进行精确表征；另外所述纳米金簇材料具有超小的尺寸和良好的生物相容性，可以作为放疗增敏剂减少X射线剂量，同时可以降低X射线剂量辐射对正常组织的副作用。在理解放疗增敏剂的结构与性能之间的关系以及在原子水平设计新型放疗增敏剂方面有很好的应用价值。
附图说明
图1为本发明纳米金簇材料单晶结构示意图。
图2为本发明纳米金簇材料的内核结构和配体配位模式及二面角示意图。
图3为本发明纳米金簇材料的透射电镜示意图。
图4为本发明纳米金簇材料动态光散射示意图。
图5为本发明纳米金簇材料激发曲线和发射曲线图以及该材料在365nm的荧光照片图。
图6为本发明纳米金簇材料作为放疗增敏剂用于细胞克隆实验结果图。
具体实施方式
下面通过实例对本发明做进一步的说明：
实施例1：本发明纳米金簇材料的合成
将左炔诺孕酮溶解于二氯甲烷(DCM)和乙腈(CH3CN)的混合溶液中，快速搅拌；加入三乙胺(Et3N),搅拌反应，然后加入Me2SAuCl继续室温搅拌反应，反应结束以后将反应液置于室温下避光挥发，1天以后得黄绿色块状晶体，产率78.7％，过滤，用乙腈洗涤，室温晾干用于其性质测试材料。
实施例2：本发明纳米金簇材料作为放疗增敏剂
取实施例1制得的本发明纳米金簇材料样品，将其先溶于少量乙醇，加入到培养基里面超声均匀，将含有材料的培养基用于细胞克隆实验，对不同组别进行不同剂量的X射线处理。结果见图6，可以看出，Au8NC+X射线实验组细胞凋亡最为显著。
取实施例1制得的本发明纳米金簇材料做进一步表征，其过程如下：
(1)晶体结构测定
配合物的X射线单晶衍射数据用大小合适的单晶样品在Rigaku XtaLAB Pro单晶衍射仪上测定。数据用Mo-Kα射线为衍射源通过ω扫描方式在150K温度下收集。结构解析是先通过SHELXS-97程序用直接法得到初结构，然后使用SHELXL-97程序用全矩阵最小二乘法精修。溶剂分子通过OLEX2里的mask程序进行处理。所有非氢原子均采用各向异性热参数法精修。所有的氢原子均包含在理想位置。详细的晶体测定数据见表1；重要的键长数据见表2，表3。
表1本发明纳米金簇材料的主要晶体学数据
表1主要晶体学数据
R1＝∑||Fo|-|Fc||/∑|Fo|.wR2＝[∑w(Fo 2-Fc 2)2/∑w(Fo 2)2]1/2
表2 Au8NC重要的Au-Au键长
| Au9-Au10 | 3.1162(6) | Au17-Au18 | 3.1506(7) |
| Au9-Au12 | 3.2897(7) | Au17-Au20 | 3.2022(7) |
| Au10-Au11 | 3.3019(7) | Au18-Au19 | 3.2012(7) |
| Au11-Au12 | 3.1023(7) | Au19-Au20 | 3.1619(7) |
| Au12-Au13 | 2.9267(7) | Au20-Au21 | 2.9289(7) |
| Au13-Au14 | 3.1406(7) | Au21-Au22 | 3.2556(7) |
| Au13-Au16 | 3.1963(7) | Au21-Au24 | 3.1122(7) |
| Au14-Au15 | 3.1975(8) | Au22-Au23 | 3.1371(7) |
| Au15-Au16 | 3.1789(7) | Au23-Au24 | 3.2554(8) |
| Au25-Au26 | 3.1854(7) | Au1-Au2 | 3.1474(6) |
| Au25-Au28 | 3.1956(7) | Au1-Au4 | 3.2688(6) |
| Au26-Au27 | 3.1909(8) | Au2-Au3 | 3.2662(7) |
| Au27-Au28 | 3.1686(7) | Au3-Au4 | 3.1267(7) |
| Au28-Au29 | 2.9131(7) | Au4-Au5 | 2.9232(6) |
| Au29-Au30 | 3.2148(7) | Au5-Au6 | 3.1831(7) |
| Au29-Au32 | 3.1455(7) | Au5-Au8 | 3.1719(7) |
| Au30-Au31 | 3.1455(7) | Au6-Au7 | 3.1793(7) |
| Au31-Au32 | 3.2429(7) | Au7-Au8 | 3.1866(7) |
表3 Au8NC重要的Au-C或C-Au键长
| C3-Au14 | 2.199(12) | C9-Au21 | 1.977(14) |
| C3-Au15 | 1.992(13) | C9-Au24 | 2.141(13) |
| C4-Au10 | 1.986(12) | Au17-C19 | 2.146(13) |
| C4-Au11 | 2.188(12) | Au17-C148 | 2.155(12) |
| C6-Au9 | 2.153(12) | Au17-C447 | 2.270(13) |
| C6-Au10 | 2.012(13) | Au17-C461 | 2.258(14) |
| Au9-C12 | 2.265(12) | Au18-C19 | 2.030(14) |
| Au9-C48 | 2.182(11) | Au18-C473 | 1.991(13) |
| Au9-C163 | 2.252(11) | Au19-C176 | 2.277(13) |
| Au11-C16 | 2.138(12) | Au19-C211 | 2.246(13) |
| Au11-C30 | 2.217(12) | Au19-C218 | 2.172(13) |
| Au11-C125 | 2.283(12) | Au19-C473 | 2.166(13) |
| C11-Au13 | 1.987(13) | Au20-C148 | 1.991(14) |
| C11-Au16 | 2.138(12) | Au20-C218 | 1.982(14) |
| Au12-C16 | 2.033(13) | Au21-C156 | 1.983(13) |
| Au12-C48 | 1.989(12) | Au22-C156 | 2.141(12) |
| Au13-C13 | 1.935(14) | Au22-C178 | 2.194(13) |
| C13-Au14 | 2.117(13) | Au22-C182 | 2.204(13) |
| Au14-C22 | 2.259(12) | Au22-C299 | 2.331(12) |
| Au14-C174 | 2.269(12) | Au23-C182 | 1.995(14) |
| Au15-C18 | 1.972(14) | Au23-C339 | 2.007(14) |
| Au16-C18 | 2.166(12) | Au24-C161 | 2.235(13) |
| Au16-C50 | 2.289(13) | Au24-C339 | 2.209(13) |
| Au16-C335 | 2.293(12) | Au24-C458 | 2.282(14) |
| C1-Au31 | 1.955(13) | Au1-C7 | 2.183(12) |
| C1-Au32 | 2.183(12) | Au1-C10 | 2.166(11) |
| C5-Au30 | 2.196(12) | Au1-C52 | 2.275(11) |
| C5-Au31 | 2.008(13) | Au1-C151 | 2.246(12) |
| C14-Au29 | 2.008(13) | Au2-C10 | 2.014(11) |
| C14-Au30 | 2.143(12) | Au2-C17 | 1.968(12) |
| C15-Au29 | 2.004(14) | C2-Au3 | 2.159(12) |
| C15-Au32 | 2.185(14) | C2-Au4 | 1.983(11) |
| C20-Au30 | 2.256(13) | Au3-C17 | 2.180(12) |
| Au25-C131 | 2.140(12) | Au3-C51 | 2.321(12) |
| Au25-C344 | 2.172(13) | Au3-C103 | 2.227(12) |
| Au25-C359 | 2.217(13) | Au4-C7 | 1.991(12) |
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| Au28-C28 | 2.000(14) | Au7-C369 | 2.012(14) |
| Au28-C131 | 1.998(12) | Au8-C8 | 2.208(13) |
| C29-Au32 | 2.272(12) | Au8-C21 | 2.261(12) |
| Au30-C221 | 2.343(12) | Au8-C26 | 2.130(12) |
| Au32-C169 | 2.299(14) | Au8-C49 | 2.257(13) |
以上实施例仅用于说明本发明的内容，除此之外，本发明还有其它实施方式。但是，凡采用等同替换或等效变形方式形成的技术方案均落在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种纳米金簇材料，其特征在于：其化学式是：C168H216Au8O16，简写为：Au8NC，属于三斜晶系；空间群为手性空间群P1，a = 15.36560(10) Å, b = 33.7803(2) Å, c = 34.0423(2) Å, α = 87.9880(10)o, β = 84.8850(10)o, γ = 78.2440(10)o, V = 17227.69(19)Å3。
2.如权利要求1所述的纳米金簇材料，其特征在于：其是由八个金原子和八个有机配体组成，两部分均类似平面的四核[Au4(C21H27O2)4]单元特性，且这两个结构单元通过Au-Au键连接，之间的二面角为70.646o，八个金原子通过σ 键或 π 键与八个配体中端基炔上的碳原子配位。
3.如权利要求1或2所述的纳米金簇材料，其特征在于：其单晶结构如附图1。
4.如权利要求1-3其中之一所述的纳米金簇材料的应用，其特征在于：将其作为放疗增敏剂。
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