凝胶金纳米簇复合物的制备方法、复合物及应用

1.本发明属于化学化工、医药材料、功能材料领域，具体涉及具有ph响应功能性的柔性海藻酸钠-金纳米簇复合凝胶材料作为肿瘤ct成像诊断和光热治疗试剂。用近红外激光照射可杀灭肿瘤细胞而对健康组织器官几乎没有损害。


背景技术：

2.对肿瘤细胞的高效杀灭和健康组织器官的无损害治疗一直是研究人员的目标。众所周知处于生物组织窗口的近红外光具有穿透能力强且对在生物体组织基本没有损害的特性，因而利用近红外光照射光热试剂产生热量杀灭肿瘤细胞已成为研究的热点。这种将光转化为热的性能以及对人体组织器官的伤害最小化等特性在诊断和治疗方法学中具有广泛的潜在应用前景。用于光热治疗的纳米试剂种类繁多，包含有机物、聚合物、碳材料、无机物以及他们的复合物。其中最常见的无机纳米材料主要由贵金属材料和铜与氧族化合物组成。以贵金属金为例，金能制备出各种不同的形貌，比如棒状、片状、星形状及笼状等形貌，他们对近红外光具有良好的吸收，因而被广泛的进行光热性能的测试，然而这些不同形貌的金纳米复合材料制备过程复杂，制备条件苛刻，并且在长时间的近红外激光的照射下会出现金属“熔融效应”，致使结构遭到破坏，这些都限制了他们作为光热试剂的应用。相比之下，我们制备出的球形凝胶金纳米簇结构稳定，原料来源广泛，制备方法简单，条件要求不高，制备可重复性高，可大剂量制备。该单分散的凝胶金纳米簇光热转换性能特别差，但经过ph响应聚集后，其光热转化性能显著提高。


技术实现要素：

3.本发明目的之一在于提供一种利用天然多糖聚合物制备凝胶金纳米簇复合物的方法，所述凝胶金纳米簇复合物是一种良好的稳定的智能的可应用于系统诊疗的光热治疗试剂，在近红外激光照射下可有效的杀灭肿瘤细胞，而对健康的组织器官几乎没有损害。
4.本发明采用热还原的方法制备凝胶金纳米簇，通过改变天然多糖聚合物溶液的浓度及分子量(或粘度)制备出不同性能的凝胶金纳米簇。该凝胶金纳米簇在ph响应聚集后具有优良的光转化热的性能，可用于光热实验。为了增加其稳定性和光转化热的性能，我们采用不同ph或作用时间用于控制凝胶金纳米簇的聚集程度，以邻苯二氢酸钾为例，通过调控邻苯二氢酸钾ph大小及作用时间，以此获得不同聚集程度的凝胶金纳米复合材料。
5.本发明使用的金源为3-6nm的球形凝胶金纳米簇，可大量制备，重复性高，稳定性好。所采用的原料均可以在商业上直接买到，不需要进一步处理，按照一定比例直接混合均匀后转至加热台进行加热搅拌即可，因此实验操作简便，危险性小，并且具有良好的可重复性。本发明所述方法可适用于制备不同程度聚集的凝胶金纳米复合物，只需要控制ph或作用时间即可。
6.上述水溶性的凝胶金纳米复合物，ph响应前后不同聚集程度的凝胶金纳米簇均可作为光热治疗试剂，在敞开体系中，聚集后的凝胶金纳米簇经过8分钟的660nm的激光照射
下可以将局部温度快速提升到50℃以上，完全满足肿瘤细胞被杀灭的条件而不破坏健康的组织器官。
7.在一种优选的实施方式中，所述方法包括以下步骤：
8.步骤1、制备天然多糖聚合物溶液；
9.步骤2、向所述天然多糖聚合物溶液中加入氯金酸，加热直至溶液沸腾，优选保持沸腾20～35min，得到凝胶金纳米簇复合物。
10.在一种优选的实施方式中，所述天然多糖聚合物为含氧酸根的多糖聚合物，优选选自海藻酸钠、果胶、琼脂、黄原胶中至少一种，更优选为海藻酸钠。
11.在进一步优选的实施方式中，所述天然多糖聚合物的粘度为9mpa
·
s～430mpa
·
s。
12.在一种优选的实施方式中，在步骤1，所述天然多糖聚合物溶液的质量浓度为0.05wt～2.5wt％。
13.在进一步优选的实施方式中，在步骤1，所述天然多糖聚合物溶液的质量浓度为0.25wt％～2wt％。
14.在一种优选的实施方式中，在步骤2中，所述氯金酸在所述天然多糖聚合物溶液中的质量浓度为
15.在进一步优选的实施方式中，在步骤2中，所述氯金酸在所述天然多糖聚合物溶液中的质量浓度为
16.在一种优选的实施方式中，在步骤2中，任选地还加入还原剂。
17.在进一步优选的实施方式中，所述氯金酸与所述还原剂的用量比1：5～70，优选为1：15～45。
18.在更进一步优选的实施方式中，在步骤2中，所述还原剂选自海藻酸钠、小分子柠檬酸钠、抗坏血酸、谷胱甘肽、半胱氨酸、硼氢化钠中至少一种。
19.具体来说，本发明步骤如下：
20.在溶解好的天然多糖聚合物(质量分数：0.05wt～2.5wt％)里面加入氯金酸(质量分数：)，搅拌约混合均匀后，任选加入还原剂，还原剂可以是高分子海藻酸钠、小分子柠檬酸钠或无机物硼氢化钠等物质。移动至加热台加热至沸腾一段时间，获得以天然多糖聚合物为配体的金溶胶纳米簇。其中天然多糖聚合物的作用为制备凝胶金纳米簇的稳定剂和还原剂，然后用不同ph或时间处理获得不同聚集程度的金纳米簇。
21.本发明目的之二在于提供一种根据本发明目的之一所述方法得到的凝胶金纳米簇复合物。
22.其中，所述凝胶金纳米簇复合物具有ph响应性能，通过控制ph和作用时间可以获得不同聚集程度的凝胶金纳米簇。在敞开体系中，该凝胶金纳米簇在中性环境下是以分散且稳定的状态存在，此时的光热转换性能处于关闭状态。但当凝胶金纳米簇处于酸性环境中时会发生聚集，此时聚集后的凝胶金纳米簇具有良好的光热转化性能。在敞开体系中，室温20℃的条件下，两种不同形态的凝胶金纳米簇，经过8分钟2w/cm2的660nm激光照射，温度分别升至～32和～52℃。该凝胶金纳米簇复合材料是一种优异的智能的光热治疗试剂。
23.本发明目的之三在于提供一种本发明目的之二所述凝胶金纳米簇复合物在光热
治疗试剂中的应用。
附图说明
24.图1-1示出实施例1得到的凝胶金纳米簇的紫-近红外吸收光谱，图1-2示出实施例1得到的凝胶金纳米簇对应的透射电镜照片。
25.图2-1示出实施例2得到的凝胶金纳米簇的紫-近红外吸收光谱，图2-2示出实施例2得到的凝胶金纳米簇对应的透射电镜照片。
26.图3-1示出实施例3得到的凝胶金纳米簇的紫-近红外吸收光谱，图3-2示出实施例3得到的凝胶金纳米簇对应的透射电镜照片。
27.图4-1示出实施例4得到的凝胶金纳米簇的紫-近红外吸收光谱，图4-1示出实施例4得到的凝胶金纳米簇对应的透射电镜照片。
28.图5-1示出实施例5得到的凝胶金纳米簇的紫-近红外吸收光谱，图5-2示出实施例5得到的凝胶金纳米簇对应的透射电镜照片。
29.图6-1示出实施例6得到的凝胶金纳米簇的紫-近红外吸收光谱，图6-2示出实施例6得到的凝胶金纳米簇对应的透射电镜照片。
30.图7-1示出实施例7得到的凝胶金纳米簇的紫-近红外吸收光谱，图7-2示出实施例7得到的凝胶金纳米簇对应的透射电镜照片。
31.图8-1示出实施例8得到的凝胶金纳米簇的紫-近红外吸收光谱，图8-2示出实施例8得到的凝胶金纳米簇对应的透射电镜照片。
32.图9-1示出实施例9得到的凝胶金纳米簇在ph响应前(峰在左边)、ph响应后(峰在右边)的紫-近红外吸收光谱，图9-2示出实施例9得到的凝胶金纳米簇对应ph响应后的凝胶金纳米簇的透射电镜照片。
具体实施方式
33.下面结合实施例对本发明做进一步的阐述，而不是要以此对本发明进行限制。
34.实施例1
35.用粘度为430mpa
·
s的海藻酸钠配成体积100ml、质量分数2wt％的海藻酸钠溶液，待海藻酸钠完全溶解后向里面加入14.8mg的haucl4·
4h2o，待其混合均匀后移至到加热搅拌台上，加热至沸腾30min，即制备出凝胶金纳米簇。
36.实施例2
37.用粘度为430mpa
·
s的海藻酸钠配成体积100ml、质量分数1wt％的海藻酸钠溶液，待海藻酸钠完全溶解后向里面加入14.8mg的haucl4·
4h2o，待其混合均匀后移至到加热搅拌台上，加热至沸腾30min，即制备出凝胶金纳米簇。
38.实施例3
39.用粘度为430mpa
·
s的海藻酸钠配成体积100ml、质量分数0.5wt％的海藻酸钠溶液，待海藻酸钠完全溶解后向里面加入14.8mg的haucl4·
4h2o，待其混合均匀后移至到加热搅拌台上，加热至沸腾30min，即制备出凝胶金纳米簇。
40.实施例4
41.用粘度为430mpa
·
s的海藻酸钠配成体积100ml、质量分数0.25wt％的海藻酸钠溶
液，待海藻酸钠完全溶解后向里面加入14.8mg的haucl4·
4h2o，待其混合均匀后移至到加热搅拌台上，加热至沸腾30min，即制备出凝胶金纳米簇。
42.实施例5
43.用粘度为9mpa
·
s的海藻酸钠配成体积100ml、质量分数2wt％的海藻酸钠溶液，待海藻酸钠完全溶解后向里面加入14.8mg的haucl4·
4h2o，待其混合均匀后移至到加热搅拌台上，加热至沸腾30min，即制备出凝胶金纳米簇。
44.实施例6
45.用粘度为9mpa
·
s的海藻酸钠配成体积100ml、质量分数1wt％的海藻酸钠溶液，待海藻酸钠完全溶解后向里面加入14.8mg的haucl4·
4h2o，待其混合均匀后移至到加热搅拌台上，加热至沸腾30min，即制备出凝胶金纳米簇。
46.实施例7
47.用粘度为9mpa
·
s的海藻酸钠配成体积100ml、质量分数0.5wt％的海藻酸钠溶液，待海藻酸钠完全溶解后向里面加入14.8mg的haucl4·
4h2o，待其混合均匀后移至到加热搅拌台上，加热至沸腾30min，即制备出凝胶金纳米簇。
48.实施例8
49.用粘度为9mpa
·
s的海藻酸钠配成体积100ml、质量分数0.25wt％的海藻酸钠溶液，待海藻酸钠完全溶解后向里面加入14.8mg的haucl4·
4h2o，待其混合均匀后移至到加热搅拌台上，加热至沸腾30min，即制备出凝胶金纳米簇。
50.实施例9
51.用粘度为9mpa
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s的海藻酸钠配成体积100ml、质量分数0.25wt％的海藻酸钠溶液，待海藻酸钠完全溶解后向里面加入14.8mg的haucl4·
4h2o，待其混合均匀后移至到加热搅拌台上，加热至沸腾30min，制备凝胶金纳米簇。制备出的凝胶纳米粒子使之处于一个酸性环境中，即可获得聚集的凝胶金纳米簇。
52.实施例10
53.重复实施例9的过程，区别在于采用果胶替换海藻酸钠，并同时在步骤2中加入1g小分子柠檬酸钠，制备凝胶金纳米簇。表现出与实施例9所述凝胶金纳米簇同样的性质，同样具有ph响应性。
54.实施例11
55.重复实施例9的过程，区别在于采用黄原胶替换海藻酸钠，并同时在步骤2中加入1g抗坏血酸，制备凝胶金纳米簇。表现出与实施例9所述凝胶金纳米簇同样的性质，同样具有ph响应性。