一種BSA?CuS納米復(fù)合材料的制備方法及其應(yīng)用與流程

本發(fā)明涉及納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種具有近紅外吸收功能、光熱轉(zhuǎn)換性能的BSA-CuS納米復(fù)合材料的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

目前，惡性腫瘤已經(jīng)成為導(dǎo)致人類死亡的主要疾病之一。世界衛(wèi)生組織發(fā)表的《全球癌癥報告2014》指出，自2012年來，全球癌癥患者和死亡人數(shù)都在令人不安的增加，新增癌癥病例有近一半出現(xiàn)在亞洲。其中，中國的新增癌癥病例高居第一位。如果缺少癌癥治療的有效措施，隨當前的發(fā)展趨勢，預(yù)計至2025年，全球癌癥病例將達1900萬人，至2035年將達2400萬人。

目前的癌癥治療主要以外科手術(shù)、放射線治療及化學(xué)治療為主。但由于存在嚴重的副作用，對人體傷害較大，常造成治療效果不佳，疾病無法有效根治及病人存活時間短等情況。近年來，隨著納米生物醫(yī)學(xué)的迅猛發(fā)展，納米技術(shù)為癌癥治療提供了有效工具。

光熱治療(PTT)作為一個可靶向治療癌細胞而不會引起全身反應(yīng)的微創(chuàng)技術(shù)近年來引起了廣泛的關(guān)注。目前，有四種納米材料對癌細胞顯示出了良好的光熱療效，其中包括貴金屬納米材料(如金納米棒，金納米籠，金納米星等)、碳納米材料(如碳納米管，石墨烯和碳點等)、有機復(fù)合納米材料(如有機小分子聚集體和有機共軛高分子)和半導(dǎo)體復(fù)合納米材料(如硫化銅和硫化硒等)。由于半導(dǎo)體復(fù)合納米材料的低成本性和高穩(wěn)定性，可以作為其它光熱試劑的替代品。半導(dǎo)體復(fù)合納米材料主要包括CuS、CuSe等，其中CuS納米材料由于其具有獨特的物理性質(zhì)和廣闊的應(yīng)用前景引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注，該材料在近紅外區(qū)具有較好的光熱效應(yīng)，且合成工藝簡單，相比以貴金屬為基礎(chǔ)合成的納米晶，CuS納米材料的組成元素成本更低，而且CuS可通過氧化還原反應(yīng)調(diào)節(jié)其在近紅外區(qū)的局部表面等離子共振，即CuS的光學(xué)性能可調(diào)。調(diào)整CuS納米材料在近紅外區(qū)的吸收并將其注射到一定深度的生物組織中去，用適當?shù)慕t外光照射，使其進行光熱轉(zhuǎn)換以達到治療目的。這清晰地展示了CuS納米材料在癌癥治療方面的誘人前景。

目前CuS納米粒子的制備方法主要包括沉淀法、固相法、水熱法、乳液法以及模板法等，利用上述這些方法合成的CuS納米粒子的形態(tài)各異，尺寸也各不相同，存在易團聚等缺點，有些方法還存在反應(yīng)時間長、實驗設(shè)備要求高及使用有機溶劑等問題。特別是對于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用而言，具有良好的生物相容性和表面修飾能力，是其生物應(yīng)用的一個必要條件。由此，我們提供一種簡單便捷、綠色環(huán)保的合成方法來制備穩(wěn)定的、生物相容性的CuS納米粒子(平均粒徑在20nm左右)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種BSA-CuS納米復(fù)合材料的制備方法，該制備方法綠色環(huán)保、工藝簡單，反應(yīng)條件溫和，制備周期短，成本低廉，得到的復(fù)合材料具有近紅外吸收功能、良好的溶液分散性及生物相容性，該納米復(fù)合材料可應(yīng)用于腫瘤的光熱治療。

為了達成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種BSA-CuS納米復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將濃度為5-10mM的銅鹽溶液加至BSA溶液中，室溫下攪拌10-30min，得到生成有BSA-Cu結(jié)合物的BSA-Cu懸濁液，所述銅鹽溶液與所述BSA溶液的體積用量比為1∶1-5∶1，所述BSA溶液的濃度為1-5mg/ml；

(2)將步驟(1)所得的BSA-Cu懸濁液的pH調(diào)至3.0-5.0，加入濃度為0.2-0.5M的硫代乙酰胺溶液，搖勻后置于60-90℃恒溫水浴鍋中自然孵育1-3h，離心取離心液，制得BSA-CuS納米復(fù)合材料。

步驟(1)中，所述銅鹽溶液為硝酸銅溶液、硫酸銅溶液、氯化銅溶液或乙酸銅溶液。

步驟(2)中，采用濃度為65wt％的硝酸溶液調(diào)節(jié)BSA-Cu溶液的pH。

步驟(2)中，加入的硫代乙酰胺溶液的用量為0.5-1mL。

上述BSA-CuS納米復(fù)合材料在抗腫瘤的光熱治療中的應(yīng)用。

本發(fā)明一種BSA-CuS納米復(fù)合材料的制備方法，具有以下有益效果：

1、本發(fā)明的制備方法綠色環(huán)保，工藝簡單，反應(yīng)條件溫和，制備周期短，成本低廉；

2、本發(fā)明制備得到的BSA-CuS納米復(fù)合材料是一種具有良好的光熱轉(zhuǎn)換效率的近紅外吸收材料，該BSA-CuS納米復(fù)合材料同時具有良好的溶液分散性及生物相容性，可應(yīng)用于腫瘤的光熱治療。

附圖說明

圖1為本發(fā)明制備得到的BSA-CuS納米復(fù)合材料的TEM圖；

圖2為本發(fā)明制備得到的BSA-CuS納米復(fù)合材料的紫外可見吸收光譜圖；

圖3為本發(fā)明制備得到的BSA-CuS納米復(fù)合材料在不同Cu含量下的光熱轉(zhuǎn)換性質(zhì)圖；

圖4為本發(fā)明制備得到的BSA-CuS納米復(fù)合材料在不同能量密度下的光熱轉(zhuǎn)換性質(zhì)圖；

圖5為本發(fā)明制備得到的BSA-CuS納米復(fù)合材料在孵育時間為24h和孵育時間為48h的細胞存活率圖；

圖6為本發(fā)明制備得到的BSA-CuS納米復(fù)合材料在非激光與激光條件下的細胞存活率圖，其中，柱狀圖1表示在非激光條件下，柱狀圖2表示在激光條件下。

具體實施方式

為了進一步解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過具體實施例來對本發(fā)明進行詳細闡述。

實施例一

一種BSA-CuS納米復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將5mL、10mM Cu(NO₃)₂溶液加至5mL、5mg/mL牛血清白蛋白(BSA)溶液中，室溫下攪拌30min，得到生成有BSA-Cu結(jié)合物的BSA-Cu懸濁液；

(2)向步驟(1)所得的BSA-Cu懸濁液中逐滴加入65wt％硝酸溶液，將懸濁液的pH調(diào)至3.0；

(3)向步驟(2)得到的BSA-Cu懸濁液中加入0.5mL、0.2M的硫代乙酰胺溶液，搖勻后置于60-90℃恒溫水浴鍋中自然孵育1h，在10000rpm的轉(zhuǎn)速下離心30min，取離心液，制得BSA-CuS納米復(fù)合材料，利用ICP-Mass測定其中Cu的含量為457.14ppm；

(4)將步驟(3)中得到的BSA-CuS納米復(fù)合材料分成四份，每份加水稀釋，分別稀釋至BSA-CuS納米復(fù)合材料中Cu的含量分別為6.25ppm、12.5ppm、25ppm及50ppm，作為實驗組留待后續(xù)實驗使用。

實施例二

將實施例一所得的BSA-CuS納米復(fù)合材料進行TEM表征，結(jié)果如圖1所示，CuS納米粒子的平均粒徑在20nm左右。

實施例三

將實施例一所得的BSA-CuS納米復(fù)合材料進行紫外可見光譜檢測，結(jié)果圖2所示，制得的不同濃度的BSA-CuS納米復(fù)合材料在近紅外區(qū)(980nm左右)存在著明顯的特征吸收峰。

實施例四

將實施例一所得的不同Cu含量的BSA-CuS納米復(fù)合材料進行光熱轉(zhuǎn)換實驗，并將Cu含量為0ppm的PBS緩沖溶液(pH＝7.4)作為空白組進行對照，結(jié)果如圖3所示，結(jié)果表明，BSA-CuS納米復(fù)合材料均有升溫現(xiàn)象，且BSA-CuS納米復(fù)合材料中Cu濃度越大，升溫效果越好。

實施例五

將實施例一所得的Cu含量為50ppm的BSA-CuS納米復(fù)合材料進行光熱轉(zhuǎn)換實驗，結(jié)果如圖4所示，結(jié)果表明，隨著光源的能量密度增大，BSA-CuS納米復(fù)合材料在相同照射時間內(nèi)升高的溫度越高。

實施例六

將實施例一所得的不同Cu含量的BSA-CuS納米復(fù)合材料進行肺腺癌細胞毒理實驗將不同Cu含量的BSA-CuS納米復(fù)合材料加入到肺腺癌細胞(A549)中，分別孵育24h與48h，利用MTT實驗驗證納米復(fù)合材料對細胞的毒性，并將Cu含量為0ppm的PBS緩沖溶液(pH＝7.4)作為空白組進行對照，由圖5可見，本實驗發(fā)明的BSA-CuS納米復(fù)合材料對肺腺癌細胞幾乎不存在細胞毒性。

實施例七

將實施例一所得的不同Cu含量的BSA-CuS納米復(fù)合材料進行激光條件與非激光條件下的肺腺癌細胞毒理實驗：將不同Cu含量的BSA-CuS納米復(fù)合材料加入到肺腺癌細胞(A549)中，分別孵育24h后將其分組，一組用激光照射5min，另一組不用激光照射，并將Cu含量為0ppm的PBS緩沖溶液作為空白組進行對照，由圖6可見，本發(fā)明BSA-CuS納米復(fù)合材料對癌細胞存在一定的毒性，在激光照射下，癌細胞的存活率明顯降低。

因此，本發(fā)明一種BSA-CuS納米復(fù)合材料的制備方法，具有以下有益效果：

1、本發(fā)明的制備方法綠色環(huán)保，工藝簡單，反應(yīng)條件溫和，制備周期短，成本低廉；

2、本發(fā)明制備得到的BSA-CuS納米復(fù)合材料是一種具有良好光熱轉(zhuǎn)換效率的近紅外吸收材料，該BSA-CuS納米復(fù)合材料同時還具有良好的溶液分散性及生物相容性，可應(yīng)用于腫瘤的光熱治療。

上述實施例和圖式并非限定本發(fā)明的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對其所做的適當變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本發(fā)明的專利范疇。