CN114010784B - 多尖端金纳米棒在制备近红外二区光热治疗药物方面的应用 - Google Patents

多尖端金纳米棒在制备近红外二区光热治疗药物方面的应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于肿瘤纳米医药制备技术领域，公开了一种多尖端金纳米棒在制备近红外二区光热治疗药物方面的应用，该多尖端金纳米棒的表面具有凸出的尖端结构，其制备过程包括以下步骤：a、取常规金纳米棒超声后分散在乙醇中，加入聚乙烯吡咯烷酮，在27℃水浴锅中搅拌过夜，得混合液；b、将混合液离心两遍，分散在超纯水中，得到聚乙烯吡咯烷酮修饰的金纳米棒溶液；c、在聚乙烯吡咯烷酮修饰的金纳米棒溶液中依次加入聚乙烯吡咯烷酮、硝酸银、碘化钾，磁子搅拌，之后加入四氯金酸、抗坏血酸，在室温下反应，离心后分散在超纯水中即得到多尖端金纳米棒。本发明制备的多尖端金纳米棒具有良好的光热效果和较高的光热转换效率。

Description

多尖端金纳米棒在制备近红外二区光热治疗药物方面的应用
技术领域
本发明属于肿瘤纳米医药制备技术领域，涉及一种多尖端金纳米棒在制备近红外二区光热治疗药物方面的应用。
背景技术
癌症是威胁人类健康的重要因素之一，现有的癌症治疗手段主要包括外科手术、放疗和化疗3种，这三种方法都有着各自的局限性。化疗会有严重的毒副作用，对正常的组织伤害大，放疗需避免射线辐射，外科手术很难多次操作，容易复发，各种副作用也严重影响患者的有效存活率。光热疗法是近些年新兴的技术，具有高选择性，低毒性，可重复治疗并可与其它治疗手段联合使用等优点，成为癌症治疗的有效手段，但仍存在着一些亟待解决的问题。
光热治疗指将药物注入癌细胞中在激光照射肿瘤部位时产生局部高温从而杀死癌细胞，具有广阔的应用前景。近红外光主要是由分子的非协振性使分子振动从基态向高能级跃迁产生的，因此具有较强的生物组织穿透能力，而在光热治疗中被大量使用。一般将近红外分为两个区域，近红外一区通常指780nm-1000nm，近红外二区通常指1000nm-1300nm。目前在光热治疗领域使用较多的是近红外一区的光，但是与近红外二区相比近红外一区的穿透组织能力较弱，很难治疗深层肿瘤。
金纳米棒作为金纳米颗粒的一种特殊形态，由于其形状和尺寸可控、生物相容性好，具有独特的光学性质如表面增强拉曼散射效应和依赖于长径比的表面等离激元共振效应等特性，不仅在催化领域、光学元件、传感器及太阳能电池等方面得到发展。同时在生物医学上也得到广泛的应用，例如，近红外图像，X线断层摄影术以及药物或基因的运输，肿瘤光热疗等方面。金纳米棒不但可作为靶向抗肿瘤的优良载体材料，还可利用其自身的光热转换特性实现对肿瘤的杀伤。金纳米棒主吸收峰在600nm-900nm之间，在近红外一区光热治疗方面有了很大的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多尖端金纳米棒在制备近红外二区光热治疗药物方面的应用，具有良好的光热效果和较高的光热转换效率，具有很高的应用价值。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种多尖端金纳米棒在制备近红外二区光热治疗药物方面的应用，所述多尖端金纳米棒的表面具有凸出的尖端结构。
优选地，所述多尖端金纳米棒的制备过程包括以下步骤：
a、取常规金纳米棒超声后分散在乙醇中，加入聚乙烯吡咯烷酮，在27℃水浴锅中搅拌过夜，得混合液；
b、将混合液离心两遍，分散在超纯水中，得到聚乙烯吡咯烷酮修饰的金纳米棒溶液；
c、在聚乙烯吡咯烷酮修饰的金纳米棒溶液中依次加入聚乙烯吡咯烷酮、硝酸银、碘化钾，磁子搅拌，之后加入四氯金酸、抗坏血酸，在室温下反应，离心后分散在超纯水中即得到多尖端金纳米棒。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明多尖端金纳米棒的表面具有凸出的尖端结构，相比常规金纳米棒，发生了100nm左右的红移进入近红外二区，具有良好的光热效果，其光热转换效率接近60%，在1060nm激光照射下对hela细胞的灭活率可达到90%。
附图说明
图1为本发明制备的多尖端金纳米棒与金纳米棒的紫外可见吸收光谱对比图。
图2为本发明制备的多尖端金纳米棒的扫描电镜图。
图3是本发明多尖端金纳米棒在1060nm激光照射下升温降温曲线。
图4为本发明多尖端金纳米棒对hela细胞的光热治疗效果。
图5为本发明多尖端金纳米棒的光热转换效率图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限定本发明的保护范围。若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。下述实施例中的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。
实施例一
采取的种子生长法制备常规金纳米棒。
种子的制备：取CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）10ml（100mM）放到小玻璃杯中，在27℃水浴锅中，依次加入四氯金酸（250ul 10mM），硼氢化钠（600μl 10mM），硼氢化钠作为还原剂使用时，应当在冰水中溶解。用磁子搅拌2min之后静置在水浴锅中2小时后使用。
常规金纳米棒的制备：200ml CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)100mM 放入烧杯中，在27℃水浴锅中依次加入四氯金酸（10ml 10mM），硝酸银（3.84ml 10mM），5-溴水杨酸（0.88g），用磁子剧烈搅拌3min，之后快速加入抗坏血酸（1.024ml 100mM）和624μl金纳米种子，轻轻混合2min后在27℃水浴锅中静置12h，之后离心用超纯水洗一遍分散在30ml超纯水中，得金纳米棒，备用。
本发明多尖端金纳米棒的制备方法如下：
（1）取5ml上述常规金纳米棒在超声机中超声5min，然后分散在15ml乙醇中，加入500μl PVP（聚乙烯吡咯烷酮），在27℃水浴锅中搅拌过夜，得混合液。
（2）将混合液在11000 rap/min离心两遍，分散在5ml超纯水中，得到PVP（聚乙烯吡咯烷酮）修饰的金纳米棒溶液。
（3）取500μl上述溶液分散在1ml超纯水中，依次加入PVP（200ul 0.05wt%），硝酸银（30μl 10mM），碘化钾（10μl 20mM），磁子搅拌2min，之后加入四氯金酸（25μl 25mM），抗坏血酸（500μl 20mM），在室温下反应3min，离心后分散在1ml超纯水中即得到多尖端金纳米棒。
通过紫外可见吸收光谱，光热转换计算，细胞实验来表征多尖端金纳米棒优异的光热特性。图1为本发明所制备的多尖端金纳米棒与金纳米棒的紫外可见吸收光谱对比图。从图1中可以看出，与常规金纳米棒（图中AuNRs）相比，本发明多尖端金纳米棒（图中mt-AuNRs）发生了100nm左右的红移进入近红外二区，而且在950nm附近的吸收光谱变的更宽，说明金纳米棒已经发生了形态上的变化。
图2为本发明制备的多尖端金纳米棒的扫描电镜图。从图2中可以看出，金纳米棒中部及端部生长出了凸出的尖端结构，这是由于硝酸钾和碘化钾加入金纳米棒溶液后，在金纳米棒表面生长成碘化银，钝化其部分表面，随后加入四氯金酸和抗坏血酸后，未被钝化的表面将继续外延生长，形成尖端结构。
图3是本发明多尖端金纳米棒在1060nm激光照射下升温降温曲线。从图3中可以看到，取超纯水作为对照，超纯水升高的温度只有2℃；多尖端金纳米棒（图中mt-AuNRs）在前700s光照时温度上升明显从23℃升高到68℃左右；金纳米棒（图中AuNRs）则从23℃升高到45℃，可见在1060nm激光照射下多尖端金纳米棒的光热效果明显优越于金纳米棒。说明多尖端金纳米棒在位于第二红外区的1060nm处具有很强的等离子共振峰，与照射激光波长相匹配，进而表现出良好的光热效果，故可利用1060nm作为光源来进行光热治疗。
考察多尖端金纳米棒对hela细胞的光热治疗效果，步骤具体如下：1）取3ml多尖端金纳米棒超声5min，然后12000rap/min离心10min，去上清液用超纯水清洗再离心10min，去上清液后分散在5ml培养液（DMEM:牛血清:抗生素=89:10:1）中，超声5min，12000rap/min离心10min，去上清液分散在5ml培养液中；2）将hela细胞种在96孔板中，细胞浓度为15000/孔，在保温箱中孵育24h，取出细胞换混合有多尖端金纳米棒的培养液（用移液枪吸出96孔板中的培养液，用pbs溶液清洗两遍，之后加入新鲜培养液），每孔加100μl，12h之后换上不含多尖端金纳米棒的培养液，每孔加100μl；3）将96孔板进行光照，用1060nm的激光器将光功率密度调整到1W/cm2，光照10min，光照结束后放在培养箱中孵育6h，之后取出加入Calcein-AM/PI（活死细胞染色剂），15min后开始在倒置生物显微镜下拍照。对照组是正常的hela细胞，之后有加药无光和有光无药，以及加药加光组。图4为本发明多尖端金纳米棒对hela细胞的光热治疗效果。从图4中可以看到，只有在加药的同时用光照射才会出现大量的死细胞，经计算多尖端金纳米棒在1060nm激光照射下对hela细胞的灭活率可达到90%，因此本发明多尖端金纳米棒在近红外二区光热治疗具有很好的应用前景。
对多尖端金纳米棒样品用1060nm激光照射，升温降温反复五次从而说明药品的稳定性。升降温曲线
Figure 628750DEST_PATH_IMAGE002
。图5为本发明多尖端金纳米棒的光热转换效率图。mw=2.991g，I0=2w，Itr=0.045w，Cw=4200J/（kg·℃），B=0.00201，Tmax=64℃，T0=23.7℃，计算出多尖端金纳米棒的光热转换效率接近60%。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，仅仅用以解释本发明，并非限制本发明实施范围，对于本技术领域的技术人员来说，当然可根据本说明书中所公开的技术内容，通过置换或改变的方式轻易做出其它的实施方式，故凡在本发明的原理上所作的变化和改进等，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (1)

1.一种多尖端金纳米棒在制备近红外二区光热治疗药物方面的应用，其特征在于，所述多尖端金纳米棒的表面具有凸出的尖端结构；所述多尖端金纳米棒的制备过程包括以下步骤：
a、取常规金纳米棒超声后分散在乙醇中，加入聚乙烯吡咯烷酮，在27℃水浴锅中搅拌过夜，得混合液；
b、将混合液离心两遍，分散在超纯水中，得到聚乙烯吡咯烷酮修饰的金纳米棒溶液；
c、在聚乙烯吡咯烷酮修饰的金纳米棒溶液中依次加入聚乙烯吡咯烷酮、硝酸银、碘化钾，磁子搅拌，之后加入四氯金酸、抗坏血酸，在室温下反应，离心后分散在超纯水中即得到多尖端金纳米棒。
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