CN113244391A - 多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子及其制备和应用 - Google Patents

多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子及其制备和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子及其制备和应用，该制备过程具体包括以下步骤：(1)往十六烷基三甲基溴化铵与去离子水形成的溶液中加入乙二醇和氨水，搅拌升温，再滴入双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物与正硅酸四乙酯的混合溶液，反应；(2)将步骤(1)所得产物洗涤后，与CuCl2·2H2O、FeCl3·6H2O和C4H6MnO4混合，反应，离心，所得产物再加入去离子水、乙二醇，接着加入硫化钠溶液和CH3COONa形成反应体系，超声处理，再水热反应，所得反应产物收集后，清洗干燥，即得到目的产物。与现有技术相比，本发明的制备方法简单，制得多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子可以实现成像引导下将多种治疗方式进行有效的结合。

Description

多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子及其制备和 应用
技术领域
本发明属于纳米复合粒子制备技术领域，涉及一种多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子及其制备和应用。
背景技术
恶性肿瘤是全球人类健康的公共威胁，化疗仍是治疗癌症最常用的方法。然而，在临床应用上，化疗药物受到桎梏，体现在对耐药癌症无效、癌组织与正常组织无选择性差异而产生的不良影响。肿瘤微环境具有以下特性：肿瘤细胞内的酸性pH、过剩的H2O2含量。
纳米催化治疗策略被引入到癌症治疗中，特别是在肿瘤内促进毒性制剂的产生，规避对正常组织的损伤，作为一种很有前途的策略为新型生物医学提供前所未有的机会。此外，具有氧化还原响应的纳米系统与其他催化剂结合，能够促进特定的氧化还原反应发生，导致纳米载体解体并随后释放药物，提高治疗的效果。另外有研究表明金属硫化物可以大大增加芬顿反应的催化效率，提高化学动力学治疗。
现有技术如DOI号为10.1016/j.cej.2019.03.272的文章公开了一种Cu-Fe-MSNs的合成及应用。在合成二氧化硅纳米粒子过程与TEOS中混入金属盐，最后制得Cu-Fe-MSNs材料。该方法在治疗肿瘤过程中，通过Fenton和类Fenton反应产生自由基，进行化学动力学治疗，合成的二氧化硅纳米管，增强DOX的负载效率，在肿瘤微酸性环境释放负载的DOX。另外DOI号为10.1021/jacs.9b03503的文章公开了一种DSF@PEG/Cu-HMSNs的合成及应用。该发明首先合成二氧化硅微球，通过与铜的金属盐经过水热法合成Cu-HMSNs纳米粒子。通过在表面修饰PEG和装载药物DSF，合成最后的产物DSF@PEG/Cu-HMSNs。Cu2+产生羟基自由基(·OH)，进行化学动力学治疗，DSF进行化疗，两者协同作用诱导癌细胞凋亡。已有文献DOI号为10.1002/adma.201901778指出金属硫化物可以提高芬顿反应的效果。上述文献合成的复合材料虽然是可降解的，但未硫化的金属催化进行Fenton和类Fenton反应产生·OH少，化学动力学治疗效果不明显又没有光热治疗的功效并且不具备成像功能，不能通过成像监测癌症的异质性和适应性提供潜在地个性化的治疗。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子及其制备和应用。
本发明可实现MRI引导下的化疗协同光热治疗和化学动力学治疗。所制备的多功能MxSy-HMSN纳米复合粒子具有高的DOX负载量，并且具有pH/激光照射双重响应释放性能。
本发明制备的多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子，反应过程条件温和且尺寸均一。纳米复合粒子能够触发材料生物降解，诱导肿瘤细胞增加治疗的敏感性，硫化的多重金属可以极大地提高化学动力学治疗并且能够提供光热治疗，最大化的提高肿瘤的治疗效果。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明的技术方案之一提供了一种多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子的制备方法，包括以下步骤：
(1)往十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与去离子水形成的溶液中加入乙二醇和氨水，搅拌升温，再滴入双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物(BTEPDS)与正硅酸四乙酯(TEOS)的混合溶液，反应；
(2)将步骤(1)所得产物洗涤后，与CuCl2·2H2O、FeCl3·6H2O和C4H6MnO4混合，反应，离心，所得产物再加入去离子水、乙二醇，接着加入硫化钠溶液和CH3COONa形成反应体系，超声处理，再水热反应，所得反应产物收集后，清洗干燥，即得到目的产物；
进一步的，步骤(1)中，十六烷基三甲基溴化铵、去离子水、乙二醇、氨水、双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、正硅酸四乙酯的添加量之比为：(0.5～0.6)g:(60～80)mL:(9～12)mL:(4～6)mL:(1.2～2)mL:(2～2.8)mL，另外，氨水的浓度为25wt％～28wt％；进一步的，步骤(1)中，双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物与正硅酸四乙酯的混合溶液的滴加速度为1～2滴/s，反应温度为45～55℃，反应时间为3～4h；
进一步的，步骤(1)所得产物采用NH4NO3的乙醇溶液进行洗涤，可选的NH4NO3的乙醇溶液的质量浓度比10～15mg/mL，反应时间为2～4h，反应温度为45～55℃；
进一步的，步骤(2)中，步骤(1)所得产物、CuCl2·2H2O、FeCl3·6H2O和C4H6MnO4的质量比(100～200)：(20～30)：(20～30)：(20～30)；
所加入的去离子水、乙二醇的体积比(15～30):(15～30)；
硫化钠溶液和CH3COONa的添加量之比为(5～10)mL:(80～160)mg，其中加入硫化钠溶液的浓度为(40～80)mg/mL；
进一步的，步骤(2)中，超声处理的频率为20～50kHz，时间为5～15min；
进一步的，步骤(2)中，水热反应的温度为175～185℃，反应时间为5～7h；温度太高二氧化硅会碎，太低硫化效果不好，合成的纳米粒子不能很好的发挥治疗作用；
进一步的，干燥条件具体为：在50～70℃、真空度5～100Pa的条件下，真空干燥12～24h。另外，收集采用离心收集的方式，转速8000～10000rpm，离心时间为10～20min，乙醇洗涤三次；
本发明的技术方案之二提供了一种多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子，其采用如上任一所述的制备方法制备得到，其特征在于，该纳米复合粒子的比表面积为258.92～262.92m2g-1，平均孔径为3.2～3.6nm；
本发明的多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米粒子光热转换效率高达35％～40％。
本发明的技术方案之三提供了一种多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子在制备光热治疗试剂、化学动力学治疗试剂和核磁造影剂的应用。
本发明通过水热法成功构建可生物降解的掺杂多金属硫化的介孔二氧化硅(MxSy-HMSN)纳米复合粒子，实现核磁成像引导下的化疗协同光热治疗和化学动力学治疗的联合治疗。MxSy-HMSN在肿瘤微环境下发生降解，且具有出色的肿瘤特异性治疗。多功能MxSy-HMSN纳米复合粒子具有高的DOX负载量，并且具有pH/激光照射双重响应释放性能。体内和体外的实验材料的生物相容性好，毒性小，可以被快速代谢。这种新型的纳米材料，制备简易，治疗效果优异，增强化学动力学治疗在肿瘤治疗中的应用，为开发新型而强大的纳米平台提供了新思维。
本发明中使用CTAB为模板，在去离子水、氨水以及乙二醇反应溶液中，加入BTEPDS与TEOS混合液制备含有二硫键网络结构的二氧化硅，随后将含有二硫键网络结构的二氧化硅超声分散与包含乙酸钠溶液的弱碱性环境中，CuCl2·2H2O、FeCl3·6H2O和C4H6MnO4自组装进入刻蚀后的二氧化硅低聚物骨架结构中，使用硫化钠溶液进行硫化合成了最后的产物。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明的多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子制备过程简单，成本较低，产物粒径在190nm左右。研究表明纳米粒子(NPs)大小体现在100～200nm左右，在血液循环中的半衰期通常较长，能够更好的进行治疗。
(2)本发明的多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子，平均孔径为3.4nm左右，非常合适药物装载和释放，且本发明制备的纳米复合粒子具有pH响应和近红外光可控的药物释放性能。
(3)本发明制得的多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子的光热转换效率(经计算，其光热转换效率可达38.2％)。说明MxSy-HMSN纳米复合粒子具有的优异光热转换能力和光热稳定性促使其有望作为光热疗法的重要抗癌治疗剂。
(4)本发明制得的多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子同时也是优良的生物成像造影剂，作为一个良好的核磁造影剂应用于核磁成像诊断上。
(5)本发明制得的多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子，硫化金属能够高效协同催化H2O2产生·OH，提高化学动力学治疗的效果。
(6)本发明制得的多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子具有良好的生物相容性和生物可降解性。
附图说明
图1为本发明实施例1中的MxSy-HMSN纳米复合粒子的低倍TEM图。
图2为本发明实施例1中的MxSy-HMSN纳米复合粒子的高倍TEM图。
图3为本发明实施例1中的MxSy-HMSN纳米复合粒子水合粒径图。
图4为本发明实施例1中的MxSy-HMSN纳米复合粒子的孔径分布曲线与氮气吸附与脱附的等温曲线。
图5为本发明实施例1中的单纯的阿霉素药物图、MxSy-HMSN以及装载药物的MxSy-HMSN纳米复合粒子的紫外吸收图。
图6为本发明实施例1中的MxSy-HMSN纳米复合粒子不同浓度下的光热性能图。
图7为本发明实施例1中的400μg/mL的MxSy-HMSN溶液的温度在激光照射和自然冷却的温差图。
图8为本发明实施例1中的MxSy-HMSN纳米复合物在不同的pH值下药物释放曲线图。
图9为H8细胞(正常细胞)和HeLa细胞(肿瘤细胞)在不同浓度下MxSy-HMSN纳米粒子细胞活性大小。
图10为本发明实施例1中的MxSy-HMSN纳米复合粒子核磁信号图。
图11为本发明实施例1中的MxSy-HMSN纳米复合粒子对于小鼠体内肿瘤的治疗效果。
图12为本发明实施例1的MxSy-HMSN纳米复合粒子与对比例1的M-HMSN纳米复合粒子产生·OH的能力。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下各实施例中，如无特别说明的原料或处理技术，则表明其均为本领域的常规市售原料或常规处理技术。
实施例1
多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法，步骤如下：
(1)将0.5g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶解在60mL去离子水中，加入9mL乙二醇和4mL氨水(28wt％)，在搅拌中升温到45℃。加入双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物(BTEPDS)1.2mL和正硅酸四乙酯(TEOS)2.8mL的混合溶液，滴加速度为1滴/s，保持3h。用去离子水洗涤3次。
(2)NH4NO3溶于乙醇形成质量浓度比10mg/mL的溶液，加入步骤(1)中所得产物，45℃下反应2h以除去表面活性剂CTAB。
(3)将步骤(2)中所得的产物100mg与20mg CuCl2·2H2O、20mg FeCl3·6H2O、20mgC4H6MnO4混合12h后，离心。产物加入体积为15mL去离子水、15mL乙二醇。随后再加入5mL硫化钠溶液(40mg/mL)和80mgCH3COONa形成反应体系，并进行超声处理，超声处理的频率为20kHz，时间为15min。
(4)用水热法生成多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子，水热法反应温度为175℃，反应时间5h。
(5)收集采用离心收集的方式，转速8000rpm，离心时间为20min，乙醇洗涤三次，在温度为50℃且真空度为5Pa的条件下真空干燥24h。
最终制得的多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅(MxSy-HMSN)纳米粒子光热转换效率高达38.2％，比表面积为259.92m2g-1，平均孔径为3.4nm。
实施例1中制备的MxSy-HMSN纳米复合粒子，如图1和2所示，低倍的透射电镜和高倍的投射电镜图中证实纳米复合粒子已经成功研制且为非晶结构。如图3所示，MxSy-HMSN纳米复合粒子在水中能够很好的分散，其水合半径平均尺寸在198nm。在图4中，根氮气物理测试吸附曲线得到MxSy-HMSN的比表面积和平均的孔径分别为259.92m2g-1(a)和3.4nm(b)，证明MxSy-HMSN纳米复合粒子是药物装载和释放的不二之选。
把实施例1中得到的MxSy-HMSN纳米复合粒子分散于水中，用紫外可见分光光度计得到其在近红外处的吸收峰，如图5所示。可以看出，所制备的材料在近红外光区有较宽的吸收峰。实施例1中将不同浓度的MxSy-HMSN 0、25μg/mL、50μg/mL、100μg/mL、200μg/mL、400μg/mL的溶液于200μL离心管中，功率密度为1W/cm2，使用808nm激光，激光辐照6min，记录溶液在不同时间点的温度。如图6所示，随辐照时间的增加，溶液温度逐渐升高，升高的温度分别为2℃、4.2℃、6.5℃、9.1℃、15.5℃、26.9℃(浓度越高，升温速率越快。)证明MxSy-HMSN纳米复合粒子具有优异的光热转换性能。如图7所示，将400μg/mL的溶液于200μL离心管中，功率密度为1W/cm2，使用808nm激光辐照，当温度稳定后，关闭激光自由降温至室温，计算光热转换效率为38.2％。
MxSy-HMSN(5mg)和0.5mg/mLDOX溶液均匀混合，样品离心获得MxSy-HMSN/DOX纳米复合粒子，分别在具有或不具有NIR照射的各种pH(pH 7.4、6.5和5.0、5mL)的PBS溶液中进行。对于激光照射的药物释放，样品用808nm激光(1.0W/cm2，5min)处理，在预定时间收集上清液，用紫外测量释放的药物含量。如图8，说明MxSy-HMSN在酸性的环境下和激光照射的情况下，促进DOX的释放，增加化学治疗效果。
在本实施例中，通过CCK-8试剂盒对纳米复合粒子进行H8细胞和HeLa细胞活力影响的考察，其方法如下：
HeLa细胞和H8正常细胞与MxSy-HMSN分散液以梯度浓度(0、20、40、80、160、320μg/mL)孵育24小时，重复用PBS洗涤。之后，通过使用CCK-8检查细胞的存活效率。如图9，说明MxSy-HMSN即使在320μg/mL的浓度下，对正常细胞的毒性很低。
将实施例1中制备的MxSy-HMSN纳米复合粒子分别配制锰浓度为0、0.0625、0.125、0.25、0.5、1.0mM的水溶液，测试其核磁成像性能，结果如图10所示，圆圈的亮度随着Mn2+的浓度的变高又增亮，证实MxSy-HMSN可以作为一个良好的核磁造影剂应用于核磁成像诊断上。
将实施例1中制备的MxSy-HMSN复合纳米粒子对小鼠进行不同的治疗，记录十四天内小鼠的肿瘤的变化，如图11所示，可以说明该复合纳米粒子，化疗协同光热治疗和化学动力学治疗的优势，其疗效明显优于单纯药物。
实施例2
多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法，步骤如下：
(1)将0.55g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶解在80mL去离子水中，加入12mL乙二醇和6mL氨水(25wt％)，在搅拌中升温到55℃。加入双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物(BTEPDS)1.5mL和正硅酸四乙酯(TEOS)2.5mL的混合溶液滴入，滴加速度为2滴/s，保持4h。用去离子水洗涤3次。
(2)NH4NO3溶于乙醇，形成质量浓度比15mg/mL的溶液，加入步骤(1)中所得产物，55℃下反应4h以除去表面活性剂CTAB。
(3)将步骤(2)中所得的产物150mg与25mg CuCl2·2H2O、25mg FeCl3·6H2O、25mgC4H6MnO4混合12h后，离心。产物加入体积为30mL去离子水、25mL乙二醇。随后再加入6mL硫化钠溶液(50mg/mL)和140mgCH3COONa形成反应体系，并进行超声处理，超声处理的频率为50kHz，时间为5min。
(4)用水热法反应生成多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子。用水热法反应温度为185℃，反应时间7h。
(5)收集采用离心收集的方式，转速10000rpm，离心时间为10min，乙醇洗涤三次，在温度为70℃且真空度为100Pa的条件下真空干燥12h。
最终制得的多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅(MxSy-HMSN)纳米粒子光热转换效率高达40％，比表面积为262.92m2g-1，平均孔径为3.6nm。
实施例3
多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法，步骤如下：
(1)将0.6g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶解在75mL去离子水中，加入10mL乙二醇和5mL氨水(28wt％)，在搅拌中升温到50℃。加入双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物(BTEPDS)2mL和正硅酸四乙酯(TEOS)2mL的混合溶液，滴加速度为2滴/s，保持3h。用去离子水洗涤3次。
(2)NH4NO3溶于乙醇，形成质量浓度比15mg/mL的溶液，加入步骤(1)中所得产物，50℃下反应3h以除去表面活性剂CTAB。
(3)将步骤(2)中所得的产物200mg与30mg CuCl2·2H2O、30mg FeCl3·6H2O、30mgC4H6MnO4混合12h后，离心。产物加入体积为25mL去离子水、30mL乙二醇。随后再加入10mL硫化钠溶液(80mg/mL)和160mgCH3COONa形成反应体系，并进行超声处理，超声处理的频率为30kHz，时间为8min。
(4)用水热法反应生成多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子。用水热法反应温度为180℃，反应时间6h。
(5)收集采用离心收集的方式，转速9000rpm，离心时间为15min，乙醇洗涤三次，在温度为60℃且真空度为10Pa的条件下真空干燥15h。
最终制得的多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅(MxSy-HMSN)纳米粒子光热转换效率高达35％，比表面积为258.92m2g-1，平均孔径为3.2nm。
实施例4
多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法，步骤如下：
(1)将0.5g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶解在70mL去离子水中，加入10mL乙二醇和4mL氨水(26wt％)，在搅拌中升温到50℃。加入双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物(BTEPDS)1.4mL和正硅酸四乙酯(TEOS)2.6mL的混合溶液，滴加速度为1滴/s，保持3.5h。用去离子水洗涤3次。
(2)NH4NO3溶于乙醇，形成质量浓度比12mg/mL的溶液，加入步骤(1)中所得产物，50℃下反应3.5h以除去表面活性剂CTAB。
(3)将步骤(2)中所得的产物180mg与25mg CuCl2·2H2O、25mg FeCl3·6H2O、30mgC4H6MnO4混合12h后，离心。产物加入体积为20mL去离子水、25mL乙二醇。随后再加入8mL硫化钠溶液(60mg/mL)和140mg CH3COONa形成反应体系，并进行超声处理，超声处理的频率为40kHz，时间为5min。
(4)用水热法反应生成多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子。用水热法反应温度为180℃，反应时间5.5h。
(5)收集采用离心收集的方式，转速9500rpm，离心时间为12min，乙醇洗涤三次，在温度为55℃且真空度为10Pa的条件下真空干燥12h。
最终制得的多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅(MxSy-HMSN)纳米粒子光热转换效率高达36％，比表面积为259.92m2g-1，平均孔径为3.5nm。
实施例5
多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法，步骤如下：
(1)将0.56g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶解在72mL去离子水中，加入9mL乙二醇和6mL氨水(26wt％)，在搅拌中升温到53℃。加入双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物(BTEPDS)1.6mL和正硅酸四乙酯(TEOS)2.4mL的混合溶液，滴加速度为2滴/s，保持4h。用去离子水洗涤3次。
(2)NH4NO3溶于乙醇，形成质量浓度比14mg/mL的溶液，加入步骤(1)中所得产物，53℃下反应3h以除去表面活性剂CTAB。
(3)将步骤(2)中所得的产物160mg与25mg CuCl2·2H2O、30mg FeCl3·6H2O、26mgC4H6MnO4混合12h后，离心。产物加入体积为20mL去离子水、20mL乙二醇。随后再加入5mL，硫化钠溶液(65mg/mL)和120mg CH3COONa形成反应体系，并进行超声处理，超声处理的频率为20kHz，时间为15min。
(4)用水热法反应生成多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子。用水热法反应温度为180℃，反应时间5h。
(5)收集采用离心收集的方式，转速9200rpm，离心时间为10min，乙醇洗涤三次，在温度为60℃且真空度为10Pa的条件下真空干燥12h。
最终制得的多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅(MxSy-HMSN)纳米粒子光热转换效率高达37％，比表面积为261.92m2g-1，平均孔径为3.3nm。
实施例6
多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法，步骤如下：
(1)将0.58g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶解在65mL去离子水中，加入10mL乙二醇和5mL氨水(27wt％)，在搅拌中升温到55℃。加入双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物(BTEPDS)1.8mL和正硅酸四乙酯(TEOS)2.2mL的混合溶液，滴加速度为2滴/s，保持3h。用去离子水洗涤3次。
(2)NH4NO3溶于乙醇，形成质量浓度比11mg/mL的溶液，加入步骤(1)中所得产物，55℃下反应4h以除去表面活性剂CTAB。
(3)将步骤(2)中所得的产物120mg与30mg CuCl2·2H2O、20mg FeCl3·6H2O、25mgC4H6MnO4混合12h后，离心。产物加入体积为25mL去离子水、20mL乙二醇。随后再加入6mL，硫化钠溶液(60mg/mL)和140mg CH3COONa形成反应体系，并进行超声处理，超声处理的频率为30kHz，时间为10min。
(4)用水热法反应生成多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子。用水热法反应温度为175℃，反应时间6h。
(5)收集采用离心收集的方式，转速9600rpm，离心时间为15min，乙醇洗涤三次，在温度为70℃且真空度为5Pa的条件下真空干燥18h。
最终制得的多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅(MxSy-HMSN)纳米粒子光热转换效率高达36％，比表面积为258.92m2g-1，平均孔径为3.4nm。
实施例7
多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法，步骤如下：
(1)将0.56g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶解在65mL去离子水中，加入10mL乙二醇和6mL氨水(26wt％)，在搅拌中升温到52℃。加入双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物(BTEPDS)1.6mL和正硅酸四乙酯(TEOS)2.4mL的混合溶液，滴加速度为2滴/s，保持3h。用去离子水洗涤3次。
(2)NH4NO3溶于乙醇，形成质量浓度比15mg/mL的溶液，加入步骤(1)中所得产物，52℃下反应3h以除去表面活性剂CTAB。
(3)将步骤(2)中所得的产物200mg与30mg CuCl2·2H2O、25mg FeCl3·6H2O、30mgC4H6MnO4混合12h后，离心。产物加入体积为20mL去离子水、25mL乙二醇。随后再加入9mL，硫化钠溶液(70mg/mL)和150mg CH3COONa形成反应体系，并进行超声处理，超声处理的频率为20kHz，时间为15min。
(4)用水热法反应生成多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子。用水热法反应温度为180℃，反应时间6h。
(5)收集采用离心收集的方式，转速9600rpm，离心时间为12min，乙醇洗涤三次，在温度为50℃且真空度为10Pa的条件下真空干燥24h。
最终制得的多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅(MxSy-HMSN)纳米粒子光热转换效率高达40％，比表面积为260.92m2g-1，平均孔径为3.6nm。
实施例8
多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法，步骤如下：
(1)将0.52g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶解在60mL去离子水中，加入12mL乙二醇和6mL氨水(28wt％)，在搅拌中升温到54℃。加入双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物(BTEPDS)1.8mL和正硅酸四乙酯(TEOS)2.2mL的混合溶液滴入，滴加速度为2滴/s，保持3h。用去离子水洗涤3次。
(2)NH4NO3溶于乙醇，形成质量浓度比14mg/mL的溶液，加入步骤(1)中所得产物，54℃下反应3h以除去表面活性剂CTAB。
(3)将步骤(2)中所得的产物160mg与25mg CuCl2·2H2O、28mg FeCl3·6H2O、26mgC4H6MnO4混合12h后，离心。产物加入体积为30mL去离子水、25mL乙二醇。随后再加入8mL，硫化钠溶液(40mg/mL)和100mg CH3COONa形成反应体系，并进行超声处理，超声处理的频率为30kHz，时间为12min。
(4)用水热法反应生成多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子。用水热法反应温度为178℃，反应时间6h。
(5)收集采用离心收集的方式，转速9100rpm，离心时间为18min，乙醇洗涤三次，在温度为60℃且真空度为5Pa的条件下真空干燥18h。
最终制得的多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅(MxSy-HMSN)纳米粒子光热转换效率高达36.9％，比表面积为260.92m2g-1，平均孔径为3.3nm。
对比例1：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了省去了硫化钠溶液的添加，即得到不硫化的介孔二氧化硅(M-HMSN)。
图12所示，使用1,3-二苯基异苯并呋喃(DPBF)评估MxSy-HMSN纳米复合粒子(即实施例1产物)与对比例1产物(M-HMSN)纳米复合粒子产生·OH的能力。DPBF与·OH的反应是不可逆转会导致DPBF在410nm处的吸光度降低。硫化(MxSy-HMSN)+H2O2组比不硫化(M-HMSN)+H2O2组DPBF的吸光度下降更陡，表明金属硫化物可以用作出色的助催化剂，提高H2O2转化为·OH的能力。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)往十六烷基三甲基溴化铵与去离子水形成的溶液中加入乙二醇和氨水，搅拌升温，再滴入双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物与正硅酸四乙酯的混合溶液，反应；
(2)将步骤(1)所得产物洗涤后，与CuCl2·2H2O、FeCl3·6H2O和C4H6MnO4混合，反应，离心，所得产物再加入去离子水、乙二醇，接着加入硫化钠溶液和CH3COONa形成反应体系，超声处理，再水热反应，所得反应产物收集后，清洗干燥，即得到目的产物。
2.根据权利要求1所述的一种多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子的制备方法，其特征在于，步骤(1)中十六烷基三甲基溴化铵、去离子水、乙二醇、氨水、双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、正硅酸四乙酯的添加量之比为：(0.5～0.6)g:(60～80)mL:(9～12)mL:(4～6)mL:(1.2～2)mL:(2～2.8)mL，另外，氨水的浓度为25wt％～28wt％。
3.根据权利要求1所述的一种多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物与正硅酸四乙酯的混合溶液的滴加速度为1～2滴/s，反应温度为45～55℃，反应时间为3～4h。
4.根据权利要求1所述的一种多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子的制备方法，其特征在于，步骤(1)所得产物采用NH4NO3的乙醇溶液进行洗涤。
5.根据权利要求1所述的一种多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，步骤(1)所得产物、CuCl2·2H2O、FeCl3·6H2O和C4H6MnO4的质量比为(100～200)：(20～30)：(20～30)：(20～30)；
所加入的去离子水、乙二醇的体积之比(15～30):(15～30)；
硫化钠溶液和CH3COONa的添加量之比为(5～10)mL:(80～160)mg，且硫化钠溶液的浓度为(40～80)mg/mL。
6.根据权利要求1所述的一种多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，超声处理的频率为20～50kHz，时间为5～15min。
7.根据权利要求1所述的一种多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，水热反应的温度为175～185℃，反应时间为5～7h。
8.根据权利要求1所述的一种多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子的制备方法，其特征在于，干燥条件具体为：在50～70℃、真空度5～100Pa的条件下，真空干燥12～24h。
9.一种多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子，其采用如权利要求1-8任一所述的制备方法制备得到，其特征在于，该纳米复合粒子的比表面积为258.92～262.92m2g-1，平均孔径为3.2～3.6nm。
10.如权利要求9所述的一种多金属硫化掺杂的介孔二氧化硅纳米复合粒子在制备光热治疗试剂、化学动力学治疗试剂和核磁造影剂的应用。
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