CN112852427A - 一种金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料、制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料，其特征在于，其是一种基于金属过氧化物和稀土掺杂纳米晶闪烁体的杂化纳米材料，其通过共价键作用将稀土掺杂纳米晶闪烁体与金属过氧化物结合，该材料在X射线激发下具有荧光发光性能，同时具有过氧化氢自给性能。本发明还提供了该材料的制备方法，其包括：将金属过氧化物利用半胱氨酸进行改性，形成第一分散液；将稀土掺杂纳米晶闪烁体形成第二分散液；在条件下向第二分散液中加入第一分散液，超声、搅拌反应10～16小时，取固体。本发明还公开了该材料在X射线荧光成像引导的肿瘤放疗增敏治疗中的应用。本发明提供的材料具备诊疗一体化双重性能，结构稳定；制备方法工艺简洁、成本低。
Description
技术领域
本发明属于纳米生物材料技术领域，具体涉及一种金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料、制备方法及其应用。
背景技术
近年来，X射线荧光成像(XRF)作为一种新的分子和功能成像技术引起关注。其中，稀土掺杂纳米晶闪烁体材料是一类可以将X射线转换为紫外/可见光的纳米材料。通过纳米晶闪烁体，X射线辐射人体后可以产生光信号，即XRF过程。与其他光学成像技术相比，由于使用X射线激发，XRF不仅具有高灵敏度和高空间分辨率，还可以避免组织自发荧光并增加成像深度，在生物医学成像和临床诊断中具有显著优势。
现有技术中，放疗增敏剂是一种化学或药物制剂，当与放射治疗同时应用时可以改变肿瘤细胞对放射的反应性，从而增加对肿瘤细胞的杀伤效应。放射增敏是指为增强射线对肿瘤细胞的杀伤效应，提高肿瘤的控制率和治愈率，应用一些药物或物理等方法来提高肿瘤细胞对射线的敏感性的过程。放疗增敏剂不影响正常组织细胞，而是选择性地增强辐射对肿瘤细胞的杀伤效果。
金属过氧化物是一类非常重要的金属基纳米材料，其通过简单的化学反应可以用作产生氧气(O2)和过氧化氢(H2O2)的前体，这两种分子在增强放射疗法治疗效果方面都具有显著作用，特别是H2O2，作为一种优良的放疗增敏剂，它在X射线作用下能够直接均裂形成·OH，对细胞造成极大伤害，这比H2O2直接刺激细胞产生氧化应激作用更强。而金属离子独特的生物活性在肿瘤治疗领域也有着不同效用。
现阶段的研究现状，临床上诊断与治疗制剂往往彼此独立，各自独立制造和试验。由于造影剂与治疗药物对人体都存在不可避免的副作用，同时造成治疗周期长，费用高等问题，并且一般成像方式存在分辨率低，穿透深度有限等问题。因此，制备高效的具有诊疗一体化功能的新型纳米材料是癌症治疗领域的新方向。
但是，由于X射线激发的荧光成像材料和放射治疗的材料之间，其工作机理存在着巨大的不同，材料之间的相容性较差，因此，难以将二者的结构与功能合二为一。
发明内容
本发明是针对现有技术中的不足，而提供一种金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料及其制备方法，通过对稀土掺杂纳米晶闪烁体和金属过氧化物材料组分及键合结构的独特设计，解决了材料之间相容性差、难以稳定结合的问题，使其同时具有良好的X射线荧光成像性能和过氧化氢自给、放疗增敏的功能。
本发明还提供了上述金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料，作为原材料，制备诊疗一体剂的应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料，其特征在于，其是一种基于金属过氧化物和稀土掺杂纳米晶闪烁体的杂化纳米材料，其通过共价键作用将稀土掺杂纳米晶闪烁体与金属过氧化物结合，该材料在X射线激发下具有荧光发光性能，同时具有过氧化氢自给性能。
所述的金属过氧化物为采用半胱氨酸进行改性的CaO2、CuO2、BaO2和ZnO2之一的纳米粒子。
所述的金属过氧化物采用半胱氨酸进行改性，其方法是以金属盐和半胱氨酸为原料，氨水为pH调节剂，过氧化氢为过氧源，通过水解沉淀法，利用半胱氨酸官能团与金属过氧化物的金属离子配位合成而得到半胱氨酸改性的金属过氧化物纳米粒子。
所述的稀土掺杂纳米晶闪烁体为NaGdF4:Eu或NaGdF4:Tb。
一种前述金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以金属盐和半胱氨酸为原料，氨水为pH调节剂，过氧化氢为过氧源，通过水解沉淀法，利用半胱氨酸官能团与金属氧化物的金属离子配位合成半胱氨酸改性的金属过氧化物纳米粒子，分散于乙醇中，形成第一分散液；
(2)在油溶性的稀土掺杂纳米晶闪烁体中加入预先配制的pH1.5～2.0的稀盐酸溶液，混合搅拌4～5小时，离心后分散于去离子水中，形成第二分散液；
(3)在超声条件下向第二分散液中加入第一分散液，并在20～30℃下搅拌反应10～16小时，离心并用乙醇洗涤，取固体，得到基于金属过氧化物和稀土掺杂纳米晶闪烁体的杂化纳米材料，即金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料。
按照质量份数比例，所述步骤(1)中的金属盐为2～3份，半胱氨酸为1～1.5份。
所述步骤(1)中金属盐为二水合氯化钙、二水合氯化铜、二水合氯化钡、二水合氯化锌之一。
前述的金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料的应用，其特征在于，将其作为原材料，制备用作X射线荧光成像的造影剂。
前述的金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料的应用，其特征在于，将其作为原材料，制备用作产生过氧化氢的供给剂。
前述的金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料的应用，其特征在于，将其作为原材料，制备用作集X射线荧光成像与过氧化氢自给性能于一体的放疗增敏剂，即成像诊断与放疗增敏一体剂。
本发明的优点在于：
(1)本发明提供的金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料，通过对稀土掺杂纳米晶闪烁体和金属过氧化物材料组分及键合结构的独特设计，利用共价键作用将稀土掺杂纳米晶闪烁体与金属过氧化物结合，该结合结构较为稳定，从而解决了材料之间相容性差、难以稳定结合的问题，使其同时具有良好的X射线荧光成像性能和过氧化氢自给、放疗增敏的功能，从而将诊断、治疗材料集于一体，缩短癌症等患者的诊断、治疗时间，提高诊断准确性和治疗效果，降低治疗费用。
(2)本发明提供的金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料的制备方法，基于对稀土掺杂纳米晶闪烁体和金属过氧化物结构的深入研究，提出新的键合结构和键合杂化制备工艺，其工艺合理、紧凑，反应条件温和，耗时短，产品的稳定性、一致性好，有利于产业化；
(3)本发明提供的金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料，将稀土掺杂纳米晶闪烁体和金属过氧化物的优势相结合，利用该杂化纳米材料同时具有X射线荧光成像、过氧化氢自给的性能，制备出复合型的诊疗一体化制剂，以更好的满足肿瘤诊疗一体化领域的需求；通过稀土掺杂纳米晶闪烁体和金属过氧化物与X光的相互协同作用，在提高成像质量的同时，还降低了达到放疗的特定生物效应的条件，从而降低照射剂量，降低对于健康细胞的损伤。
下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例中金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料CaO2@NaGdF4:Eu的透射电子显微镜(TEM)照片；
图2为本发明实施例中金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料CaO2@NaGdF4:Eu的X射线激发荧光光谱图；
图3为本发明实施例中金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料CaO2@NaGdF4:Eu与过氧化氢指示剂反应后的紫外可见吸收光谱图。
具体实施方式
请参见附图1～3，本发明提供的金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料，其是一种基于金属过氧化物和稀土掺杂纳米晶闪烁体的杂化纳米材料，其通过共价键作用将稀土掺杂纳米晶闪烁体与金属过氧化物结合，该材料在X射线激发下具有荧光发光性能，同时具有过氧化氢自给性能。
所述的金属过氧化物为采用半胱氨酸进行改性的CaO2、CuO2、BaO2和ZnO2之一的纳米粒子。
所述的金属过氧化物采用半胱氨酸进行改性，其方法是以金属盐和半胱氨酸为原料，氨水为pH调节剂，过氧化氢为过氧源，通过水解沉淀法，利用半胱氨酸官能团与金属过氧化物的金属离子配位合成而得到半胱氨酸改性的金属过氧化物纳米粒子。
所述的稀土掺杂纳米晶闪烁体为NaGdF4:Eu或NaGdF4:Tb。
一种前述金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)以金属盐和半胱氨酸为原料，氨水为pH调节剂，过氧化氢为过氧源，通过水解沉淀法，利用半胱氨酸官能团与金属氧化物的金属离子配位合成半胱氨酸改性的金属过氧化物纳米粒子，分散于乙醇中，形成第一分散液；
(2)在油溶性的稀土掺杂纳米晶闪烁体中加入预先配制的pH1.5～2.0的稀盐酸溶液，混合搅拌4～5小时，离心后分散于去离子水中，形成第二分散液；
(3)在超声条件下向第二分散液中加入第一分散液，并在20～30℃下搅拌反应10～16小时，离心并用乙醇洗涤，取固体，得到基于金属过氧化物和稀土掺杂纳米晶闪烁体的杂化纳米材料，即金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料。
按照质量份数比例，所述步骤(1)中的金属盐为2～3份，半胱氨酸为1～1.5份。
所述步骤(1)中金属盐为二水合氯化钙、二水合氯化铜、二水合氯化钡、二水合氯化锌之一。
前述的金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料的应用，将其作为原材料，制备用作X射线荧光成像的造影剂。
前述的金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料的应用，将其作为原材料，制备用作产生过氧化氢的供给剂。
前述的金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料的应用，将其作为原材料，制备用作集X射线荧光成像与过氧化氢自给性能于一体的放疗增敏剂，即成像诊断与放疗增敏一体剂。
本发明中的通过共价键作用将稀土掺杂纳米晶闪烁体与金属过氧化物结合，其中所述金属过氧化物提前利用半胱氨酸进行改性，以解决材料之间的相容性差、结合不稳定等问题。该杂化纳米材料制备方法工艺紧凑，成本低，耗时短，产品的稳定性好；该杂化纳米材料在X射线激发下呈现良好的荧光性能，可以用于制备X射线荧光成像造影剂；且其具有过氧化氢自给功能，可以用于制备放疗增敏剂，在X射线荧光成像引导的肿瘤放疗增敏治疗中发挥重要作用。
具体实施例1
本实施例提供的金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料，具体是一种基于稀土掺杂的纳米晶闪烁体NaGdF4:Eu与金属过氧化物CaO2杂化纳米材料，其通过共价键作用将稀土掺杂的纳米晶闪烁体与金属过氧化物结合，所述稀土掺杂的纳米晶闪烁体为NaGdF4:Eu，金属过氧化物为CaO2。
其制备方法包括以下步骤：
(1)预备0.2g氯化钙分散于2mL去离子水，0.15g半胱氨酸分散于10mL去离子水，在磁力搅拌条件下将氯化钙溶液滴加入半胱氨酸溶液，以0.5mL25％氨水调节pH，最后，以1mL/min的速度缓慢滴加入1.5mL30％过氧化氢溶液，室温下搅拌3小时后，在超声条件下加入0.5mLNaOH(1M)以沉淀出过氧化钙，形成白色悬浊液；之后，依次用0.1MNaOH溶液，去离子水，乙醇离心洗涤，分散于乙醇中，得到第一分散液；
(2)预备一定体积的去离子水，用少量稀盐酸溶液将其pH调节到1.5～2.0，然后以2.0:1～2.5:1的比例将分散在环己烷中的稀土掺杂纳米晶闪烁体NaGdF4:Eu加入其中，并在室温下剧烈搅拌反应4～5h去除油酸配体，离心洗涤，分散于去离子水中，形成第二分散液；
(3)在超声条件下向第二分散液中加入第一分散液，并在20～30℃下搅拌反应10～16h，离心并用乙醇洗涤，取固体，即得到基于稀土掺杂纳米晶闪烁体NaGdF4:Eu和金属过氧化物CaO2的杂化纳米材料CaO2@NaGdF4:Eu。
图1为本发明实施例制得的基于稀土掺杂纳米晶闪烁体和金属过氧化物的杂化纳米材料CaO2@NaGdF4:Eu的TEM照片，从图中可以看出过氧化钙纳米粒子与NaGdF4:Eu纳米晶闪烁体紧密结合。
图2为本发明实施例制得的基于稀土掺杂纳米晶闪烁体和金属过氧化物的杂化纳米材料CaO2@NaGdF4:Eu的X射线激发荧光光谱图，在X射线激发下，CaO2@NaGdF4:Eu在615nm处显示出较强的发射峰，呈红色发光，而X射线穿透深度深，是实现活体成像的良好候选者。
因此，本发明提供的金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料，可以将其作为原材料，制备用作X射线荧光成像的造影剂。
具体实施例2
本实施例提供的杂化纳米材料、制备方法及其应用，与实施例1基本上相同，其不同之处在于：该金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料，具体是一种基于稀土掺杂纳米晶闪烁体NaGdF4:Eu和金属过氧化物CuO2的杂化纳米材料，其通过共价键作用将稀土掺杂的纳米晶闪烁体与金属过氧化物结合，所述稀土掺杂的纳米晶闪烁体为NaGdF4:Eu，金属过氧化物为CuO2。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)预备0.2g氯化铜分散于2mL去离子水，0.15g半胱氨酸分散于10mL去离子水，在磁力搅拌条件下将氯化铜溶液滴加入半胱氨酸溶液，以0.5mL25％氨水调节pH，最后，以1mL/min的速度缓慢滴加入1.5mL30％过氧化氢溶液，室温下搅拌3小时后，在超声条件下加入0.5mLNaOH(1M)以沉淀出过氧化钙，形成白色悬浊液。之后，依次用0.1MNaOH溶液，去离子水，乙醇离心洗涤，分散于乙醇中，得到第一分散液。
(2)预备一定体积的去离子水，用少量稀盐酸溶液将其pH调节到1.5～2.0，然后以2.0:1～2.5:1的比例将分散在环己烷中的稀土掺杂的纳米晶闪烁体NaGdF4:Eu加入其中，并在室温下剧烈搅拌反应4～5h去除油酸配体，离心洗涤，分散于去离子水中，形成第二分散液；
(3)在超声条件下向第二分散液中加入第一分散液，并在20～30℃下搅拌反应10～16h，离心并用乙醇洗涤，取固体，即得到基于稀土掺杂纳米晶闪烁体NaGdF4:Eu和金属过氧化物CuO2的杂化纳米材料CuO2@NaGdF4:Eu。
具体实施例3
本实施例提供的杂化纳米材料、制备方法及其应用，与实施例1、2基本上相同，其不同之处在于：该金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料，具体是一种基于稀土掺杂纳米晶闪烁体NaGdF4:Eu和金属过氧化物BaO2的杂化纳米材料，所述稀土掺杂的纳米晶闪烁体为NaGdF4:Eu，金属过氧化物为BaO2。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)预备0.2g氯化钡分散于2mL去离子水，0.15g半胱氨酸分散于10mL去离子水，在磁力搅拌条件下将氯化钡溶液滴加入半胱氨酸溶液，以0.5mL25％氨水调节pH，最后，以1mL/min的速度缓慢滴加入1.5mL30％过氧化氢溶液，室温下搅拌3小时后，在超声条件下加入0.5mLNaOH(1M)以沉淀出过氧化钙，形成白色悬浊液。之后，依次用0.1MNaOH溶液，去离子水，乙醇离心洗涤，分散于乙醇中，得到第一分散液。
(2)预备一定体积的去离子水，用少量稀盐酸溶液将其pH调节到1.5～2.0，然后以2.0:1～2.5:1的比例将分散在环己烷中的稀土掺杂的纳米晶闪烁体NaGdF4:Eu加入其中，并在室温下剧烈搅拌反应4～5h去除油酸配体，离心洗涤，分散于去离子水中，形成第二分散液；
(3)在超声条件下向第二分散液中加入第一分散液，并在20～30℃下搅拌反应10～16h，离心并用乙醇洗涤，取固体，即得到基于稀土掺杂纳米晶闪烁体NaGdF4:Eu和金属过氧化物BaO2的杂化纳米材料BaO2@NaGdF4:Eu。
具体实施例4
本实施例提供的杂化纳米材料、制备方法及其应用，与实施例1～3均基本上相同，其不同之处在于：该金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料，具体是一种基于稀土掺杂纳米晶闪烁体NaGdF4:Eu和金属过氧化物ZnO2的杂化纳米材料，所述稀土掺杂的纳米晶闪烁体为NaGdF4:Eu，金属过氧化物为ZnO2。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)预备0.2g氯化锌分散于2mL去离子水，0.15g半胱氨酸分散于10mL去离子水，在磁力搅拌条件下将氯化锌溶液滴加入半胱氨酸溶液，以0.5mL25％氨水调节pH，最后，以1mL/min的速度缓慢滴加入1.5mL30％过氧化氢溶液，室温下搅拌3小时后，在超声条件下加入0.5mLNaOH(1M)以沉淀出过氧化钙，形成白色悬浊液。之后，依次用0.1MNaOH溶液，去离子水，乙醇离心洗涤，分散于乙醇中，得到第一分散液。
(2)预备一定体积的去离子水，用少量稀盐酸溶液将其pH调节到1.5～2.0，然后以2.0:1～2.5:1的比例将分散在环己烷中的稀土掺杂的纳米晶闪烁体NaGdF4:Eu加入其中，并在室温下剧烈搅拌反应4～5h去除油酸配体，离心洗涤，分散于去离子水中，形成第二分散液；
(3)在超声条件下向第二分散液中加入第一分散液，并在20～30℃下搅拌反应10～16h，离心并用乙醇洗涤，取固体，即得到基于稀土掺杂纳米晶闪烁体NaGdF4:Eu和金属过氧化物ZnO2的杂化纳米材料ZnO2@NaGdF4:Eu。
具体实施例5
本实施例提供的杂化纳米材料、制备方法及其应用，与实施例1～4均基本上相同，其不同之处在于：该金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料，具体是一种基于稀土掺杂纳米晶闪烁体NaGdF4:Tb和金属过氧化物CaO2的杂化纳米材料，所述稀土掺杂的纳米晶闪烁体为NaGdF4:Tb，金属过氧化物为CaO2。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)预备0.2g氯化钙分散于2mL去离子水，0.15g半胱氨酸分散于10mL去离子水，在磁力搅拌条件下将氯化钙溶液滴加入半胱氨酸溶液，以0.5mL25％氨水调节pH，最后，以1mL/min的速度缓慢滴加入1.5mL30％过氧化氢溶液，室温下搅拌3小时后，在超声条件下加入0.5mLNaOH(1M)以沉淀出过氧化钙，形成白色悬浊液。之后，依次用0.1MNaOH溶液，去离子水，乙醇离心洗涤，分散于乙醇中，得到第一分散液。
(2)预备一定体积的去离子水，用少量稀盐酸溶液将其pH调节到1.5～2.0，然后以2.0:1～2.5:1的比例将分散在环己烷中的稀土掺杂的纳米晶闪烁体NaGdF4:Tb加入其中，并在室温下剧烈搅拌反应4～5h去除油酸配体，离心洗涤，分散于去离子水中，形成第二分散液；
(3)在超声条件下向第二分散液中加入第一分散液，，并在20～30℃下搅拌反应10～16h，离心并用乙醇洗涤，取固体，即得到基于稀土掺杂纳米晶闪烁体NaGdF4:Tb和金属过氧化物CaO2的杂化纳米材料CaO2@NaGdF4:Tb。
具体实施例6
本实施例提供的杂化纳米材料、制备方法及其应用，与实施例1～5均基本上相同，其不同之处在于：该金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料，具体是一种基于稀土掺杂纳米晶闪烁体NaGdF4:Tb和金属过氧化物CuO2的杂化纳米材料，所述稀土掺杂的纳米晶闪烁体为NaGdF4:Tb，金属过氧化物为CuO2。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)预备0.2g氯化铜分散于2mL去离子水，0.15g半胱氨酸分散于10mL去离子水，在磁力搅拌条件下将氯化铜溶液滴加入半胱氨酸溶液，以0.5mL25％氨水调节pH，最后，以1mL/min的速度缓慢滴加入1.5mL30％过氧化氢溶液，室温下搅拌3小时后，在超声条件下加入0.5mLNaOH(1M)以沉淀出过氧化钙，形成白色悬浊液。之后，依次用0.1MNaOH溶液，去离子水，乙醇离心洗涤，分散于乙醇中，得到第一分散液。
(2)预备一定体积的去离子水，用少量稀盐酸溶液将其pH调节到1.5～2.0，然后以2.0:1～2.5:1的比例将分散在环己烷中的基于稀土掺杂的纳米晶闪烁体NaGdF4:Tb加入其中，并在室温下剧烈搅拌反应4～5h去除油酸配体，离心洗涤，分散于去离子水中，形成第二分散液；
(3)在超声条件下向第二分散液中加入第一分散液，并在20～30℃下搅拌反应10～16h，离心并用乙醇洗涤，取固体，即得到基于稀土掺杂纳米晶闪烁体NaGdF4:Tb和金属过氧化物CuO2的杂化纳米材料CuO2@NaGdF4:Tb。
具体实施例7
本实施例提供的杂化纳米材料、制备方法及其应用，与实施例1～6基本上相同，其不同之处在于：该金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料，具体是一种基于稀土掺杂纳米晶闪烁体NaGdF4:Tb和金属过氧化物BaO2的杂化纳米材料，所述稀土掺杂的纳米晶闪烁体为NaGdF4:Tb，金属过氧化物为BaO2。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)预备0.2g氯化钡分散于2mL去离子水，0.15g半胱氨酸分散于10mL去离子水，在磁力搅拌条件下将氯化钡溶液滴加入半胱氨酸溶液，以0.5mL25％氨水调节pH，最后，以1mL/min的速度缓慢滴加入1.5mL30％过氧化氢溶液，室温下搅拌3小时后，在超声条件下加入0.5mLNaOH(1M)以沉淀出过氧化钙，形成白色悬浊液。之后，依次用0.1MNaOH溶液，去离子水，乙醇离心洗涤，分散于乙醇中，得到第一分散液。
(2)预备一定体积的去离子水，用少量稀盐酸溶液将其pH调节到1.5～2.0，然后以2.0:1～2.5:1的比例将分散在环己烷中的稀土掺杂纳米晶闪烁体NaGdF4:Tb加入其中，并在室温下剧烈搅拌反应4～5h去除油酸配体，离心洗涤，分散于去离子水中，形成第二分散液；
(3)在超声条件下向第二分散液中加入第一分散液，并在20～30℃下搅拌反应10～16h，离心并用乙醇洗涤，取固体，即得到基于稀土掺杂纳米晶闪烁体NaGdF4:Tb和金属过氧化物BaO2的杂化纳米材料BaO2@NaGdF4:Tb。
具体实施例8
本实施例提供的杂化纳米材料、制备方法及其应用，与实施例1～7基本上相同，其不同之处在于：该金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料，具体是一种基于稀土掺杂纳米晶闪烁体NaGdF4:Tb和金属过氧化物ZnO2的杂化纳米材料，所述稀土掺杂的纳米晶闪烁体为NaGdF4:Tb，金属过氧化物为ZnO2。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)预备0.2g氯化锌分散于2mL去离子水，0.15g半胱氨酸分散于10mL去离子水，在磁力搅拌条件下将氯化锌溶液滴加入半胱氨酸溶液，以0.5mL25％氨水调节pH，最后，以1mL/min的速度缓慢滴加入1.5mL30％过氧化氢溶液，室温下搅拌3小时后，在超声条件下加入0.5mLNaOH(1M)以沉淀出过氧化钙，形成白色悬浊液。之后，依次用0.1MNaOH溶液，去离子水，乙醇离心洗涤，分散于乙醇中，得到第一分散液。
(2)预备一定体积的去离子水，用少量稀盐酸溶液将其pH调节到1.5～2.0，然后以2.0:1～2.5:1的比例将分散在环己烷中的稀土掺杂的纳米晶闪烁体NaGdF4:Tb加入其中，并在室温下剧烈搅拌反应4～5h去除油酸配体，离心洗涤，分散于去离子水中，形成第二分散液；
(3)在超声条件下向第二分散液中加入第一分散液，并在20～30℃下搅拌反应10～16h，离心并用乙醇洗涤，取固体，即得到基于稀土掺杂纳米晶闪烁体NaGdF4:Tb和金属过氧化物ZnO2的杂化纳米材料ZnO2@NaGdF4:Tb。
应用实施例1
本实施例提供将实施例1制得的基于稀土掺杂纳米晶闪烁体NaGdF4:Eu和金属过氧化物CaO2的杂化纳米材料，作为原材料，用于制备为诊疗一体剂，产生过氧化氢的方法，其包括以下步骤：
(1)将制备的基于稀土掺杂纳米晶闪烁体NaGdF4:Eu和金属过氧化物CaO2的杂化纳米材料用去离子水配制成1mg/mL的分散液；
(2)配制1mmol/mLH2O2标准液；
(3)取1mL，1mg/mLCaO2@NaGdF4:Eu分散液和1mL，1mmol/mL过氧化氢标准液，分别加入100μL，1mmol/L硫酸钛溶液,利用紫外分光光度计测反应后溶液在415nm处的吸收值，通过计算得到1mg纳米复合材料CaO2@NaGdF4:Eu的过氧化氢产量。
如图3所示，该杂化纳米材料CaO2@NaGdF4:Eu在415nm处有明显的吸收，表明材料能够产生过氧化氢，通过计算得到1mg/mLCaO2@NaGdF4:Eu溶液中能产生0.82mM过氧化氢，而肿瘤微环境中过氧化氢浓度在0.05-0.10mM，因此，一种基于稀土掺杂纳米晶闪烁体NaGdF4:Eu和金属过氧化物CaO2的杂化纳米材料能够提供远超肿瘤微环境存在的过氧化氢，大大增强瘤内氧化应激水平，可以较快的达到杀伤癌细胞的效果，降低辐照剂量。
因此，本发明提供的金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料，可以将其作为原材料，制备用作产生过氧化氢的供给剂。
同时，结合实施例1，本发明提供的金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料，还可以将其作为原材料，制备用作集X射线荧光成像与过氧化氢自给性能于一体的放疗增敏剂，即成像诊断与放疗增敏一体剂。
本发明通过独特的组分和工艺设计，合成了一种基于稀土掺杂纳米晶闪烁体和金属过氧化物的杂化纳米材料，制备方法简洁，操作方便，耗时短。该杂化纳米材料同时具备能够实现诊疗一体化的双重性能，即X射线荧光成像和过氧化氢自给的性能，可以进一步制备成诊疗一体剂，广泛用于肿瘤的诊断和治疗等生物医学技术领域。
本发明并不限于上述实施方式，采用与其相同或相似方法所得到的其它基于稀土掺杂纳米晶闪烁体和金属过氧化物的杂化纳米体系的方法，如基于不同稀土离子掺杂的纳米晶闪烁体和不同金属过氧化物的杂化纳米材料均在本发明保护范围内。
Claims (10)
1.一种金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料，其特征在于，其是一种基于金属过氧化物和稀土掺杂纳米晶闪烁体的杂化纳米材料，其通过共价键作用将稀土掺杂纳米晶闪烁体与金属过氧化物结合，该材料在X射线激发下具有荧光发光性能，同时具有过氧化氢自给性能。
2.根据权利要求1所述的金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料，其特征在于，所述的金属过氧化物为采用半胱氨酸进行改性的CaO2、CuO2、BaO2和ZnO2之一的纳米粒子。
3.根据权利要求2所述的金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料，其特征在于，所述的金属过氧化物采用半胱氨酸进行改性，其方法是以金属盐和半胱氨酸为原料，氨水为pH调节剂，过氧化氢为过氧源，通过水解沉淀法，利用半胱氨酸官能团与金属过氧化物的金属离子配位合成而得到半胱氨酸改性的金属过氧化物纳米粒子。
4.根据权利要求1所述的金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料，其特征在于，所述的稀土掺杂纳米晶闪烁体为NaGdF4:Eu或NaGdF4:Tb。
5.一种根据权利要求1～4之一所述金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以金属盐和半胱氨酸为原料，氨水为pH调节剂，过氧化氢为过氧源，通过水解沉淀法，利用半胱氨酸官能团与金属氧化物的金属离子配位合成半胱氨酸改性的金属过氧化物纳米粒子，分散于乙醇中，形成第一分散液；
(2)在油溶性的稀土掺杂纳米晶闪烁体中加入预先配制的pH 1.5～2.0的稀盐酸溶液，混合搅拌4～5小时，离心后分散于去离子水中，形成第二分散液；
(3)在超声条件下向第二分散液中加入第一分散液，并在20～30℃下搅拌反应10～16小时，离心并用乙醇洗涤，取固体，得到基于金属过氧化物和稀土掺杂纳米晶闪烁体的杂化纳米材料，即金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，按照质量份数比例，所述步骤(1)中的金属盐为2～3份，半胱氨酸为1～1.5份。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中金属盐为二水合氯化钙、二水合氯化铜、二水合氯化钡、二水合氯化锌之一。
8.一种如权利要求1～4之一所述的金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料的应用，其特征在于，将其作为原材料，制备用作X射线荧光成像的造影剂。
9.一种如权利要求1～4之一所述的金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料的应用，其特征在于，将其作为原材料，制备用作产生过氧化氢的供给剂。
10.一种如权利要求1～4之一所述的金属过氧化物基诊疗一体杂化纳米材料的应用，其特征在于，将其作为原材料，制备用作集X射线荧光成像与过氧化氢自给功性能于一体的放疗增敏剂，即成像诊断与放疗增敏一体剂。
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