聚多巴胺包覆的纳米复合光热试剂及其制备方法技术

一种聚多巴胺包覆的纳米复合光热试剂及其制备方法，属于功能材料技术领域。本发明专利技术所述的方法操作简单，包覆的方法分为两种：一是通过多巴胺单体的氧化聚合性质直接在无机纳米粒子或其组装体表面包覆聚多巴胺壳层；二是利用多巴胺的还原性和氧化聚合性质，一步合成和包覆纳米粒子，避免了事先合成纳米粒子的麻烦，使操作更加简单，合成方法更具备绿色环保性质。经实验证实，包覆了聚多巴胺壳层后纳米粒子的生物相容性、生理环境稳定性和光热稳定性大幅度提高；且引入了羟基和氨基功能性基团，为纳米粒子进一步修饰生物靶向物质或负载药物提供了条件；除此之外，由于聚多巴胺具有光热性质，使包覆了聚多巴胺壳层的材料光热转化效率得到提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能材料
，具体涉及一种聚多巴胺包覆的纳米复合光热试剂及其制备方法。
技术介绍
为了避免传统治疗方法对于癌症患者的副作用，光热治疗方法备受研究者们关注。光热治疗是指，光热试剂吸收近红外光，快速转化成热，使体系升温，导致蛋白质变性，最终杀死癌细胞的新型的特异性强的肿瘤治疗方法。光热试剂的种类繁多，主要分为无机纳米粒子或其组装体和有机聚合物纳米粒子，其中无机纳米粒子或其组装体由于其制备方法简单、形貌可控，且在近红外处具有较高光热系数和光热转化效率而被广泛研究，如贵金属纳米粒子及其组装体、铁磁性纳米粒子及其组装体、半导体纳米粒子以及石墨烯碳基材料等。但是无机纳米粒子或其组装体在制备过程中容易引入有毒性的配体使其生物相容性降低而限制应用；并且无机纳米粒子或其组装体由于具有较高的比表面积而易于发生聚集，且加热之后发生“熔融效应”而失去原来的形貌和光学性质，其光热稳定性有待提高；除此之外，为了增加光热治疗的特异性，纳米材料需要修饰一些生物靶向性分子或药物，因此增加纳米粒子表面功能性基团非常必要。为了解决以上问题，我们采用在无机纳米粒子及其组装体表面包覆聚多巴胺壳层的方法，使材料的生物相容性、生理环境稳定性及光热稳定性得到提高，并且为纳米粒子表面成功引入功能性基团。这种方法操作简单，在室温下便可大批量包覆纳米粒子，因此，是一种适用于工业化生产的有效方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是采用胶体化学的合成方法在水溶液中大批量的制备一种聚多巴胺包覆的纳米复合光热试剂。本专利技术使用聚多巴胺为修饰壳层制备纳米复合光热试剂的原因是，首先用于合成聚多巴胺的多巴胺单体是人体产生的一种物质，细胞毒性低，生物相容性良好；其次聚多巴胺拥有与蚌类生物超强粘附力蛋白质相类似的结构，因而具有超强的粘附作用，可以用于包覆纳米粒子增强其光热稳定性；并且，聚多巴胺表面具有丰富功能性基团，可以通过进一步修饰来拓展纳米粒子的多功能性；除此之外，由于聚多巴胺本身具有光热效果，使包覆了聚多巴胺壳层的纳米复合光热试剂具有更高的光热转化效率。本专利技术所述的方法操作简单，包覆的方法分为两种：一是通过多巴胺单体的氧化聚合性质直接在无机纳米粒子或其组装体表面包覆聚多巴胺壳层；二是利用多巴胺的还原性和氧化聚合性质，一步合成和包覆纳米粒子，避免了事先合成纳米粒子的麻烦，使操作更加简单，合成方法更具备绿色环保性质。经实验证实，包覆了聚多巴胺壳层后纳米粒子的生物相容性、生理环境稳定性和光热稳定性大幅度提高；且引入了羟基和氨基功能性基团，为纳米粒子进一步修饰生物靶向物质或负载药物提供了条件；除此之外，由于聚多巴胺具有光热性质，使包覆了聚多巴胺壳层的材料光热转化效率得到提高。本专利技术所述的采用胶体化学合成方法，利用多巴胺单体合成的聚多巴胺包覆的纳米复合光热试剂的制备方法，其步骤如下：(1)方法一：首先将待包覆的无机纳米粒子或其组装体溶于水中，调节溶液pH至碱性(pH＝7.5～9.0)；然后加入多巴胺单体；溶液中无机纳米粒子或其组装体与多巴胺单体的浓度比例范围为0.1mg/mL:0.045～0.45mg/mL，室温搅拌1～6小时，溶液变成棕黑色；然后将上述溶液离心，分离出聚多巴胺包覆的无机纳米粒子或其组装体，即得到本专利技术所述的聚多巴胺包覆的纳米复合光热试剂；通过改变多巴胺单体的用量、溶液pH值和氧化聚合的时间来改变壳层的厚度。(2)方法二：首先制备柠檬酸钠稳定的银纳米粒子溶液，制备方法如下：在100mL水中加入17mg的硝酸银，加热至沸腾，然后加入2mL、1w/v％的柠檬酸钠水溶液，保持溶液沸腾1小时，冷却至室温后定容至100mL，得到尺寸为50～60nm、银原子浓度为1mM的柠檬酸钠稳定的银纳米粒子溶液。将氯金酸与银纳米粒子溶液混合2～5分钟进行电位差取代反应，然后加入多巴胺单体将溶液中剩余的AuIII和电位差取代反应生成的AgI全部沉积在电位差取代反应生成的金核上，溶液中氯金酸、银纳米粒子及多巴胺单体的浓度比例范围为0.1mM:0.011～0.032mM:0.12～0.72mM；5～15分钟后，调节溶液pH至碱性(pH＝7.5～9.0)，继续室温反应1～6小时，溶液变成棕黑色；然后将上述溶液离心，分离得到聚多巴胺包覆的纳米复合光热试剂，即为用多巴胺单体一步还原和包覆的金银枝状纳米复合光热试剂。通过调节银纳米粒子、氯金酸和多巴胺的用量比例以及反应时间和溶液pH，调节粒子尺寸、壳层厚度以及表面等离子共振峰。方法一可以得到无机纳米粒子或其组装体的不同形貌不同尺寸的聚多巴胺包覆的纳米复合光热试剂；方法二可以得到聚多巴胺包覆的金银枝状纳米复合光热试剂。两种方法得到的纳米复合光热试剂均有良好稳定性和光热性质。在方法一中，无机纳米粒子或其组装体可以是纳微尺寸的各种形貌的贵金属纳米粒子或其组装体、铁磁性纳米粒子或其组装体、半导体纳米粒子。方法一和方法二中的碱性环境可以用三羟甲基氨基甲烷(Tris)缓冲溶液、氢氧化钠溶液、硼砂缓冲溶液或氨水溶液配合盐酸溶液辅助调节，在商业上可直接购买。在方法二中，银纳米粒子合成简单。以氯金酸为前驱体，多巴胺为还原剂和包覆剂采用电位差取代反应一步合成聚多巴胺包覆的金银枝状纳米复合光热试剂。该方法操作简单，且合成方法没有使用表面活性剂等有毒物质，更具备绿色环保性质。这两种方法均可以得到生物相容性好、生理环境稳定性好及光热稳定性高的聚多巴胺包覆的纳米复合光热试剂，且由于聚多巴胺壳层具有一定的光热效果，使复合粒子整体的光热转化效率得到提高，在808nm的激光照射下，可以将局部温度快速升温超过43度，为杀死癌细胞提供充足热量，且避免了对于正常组织器官的损伤。除此之外，由于粒子表面具有氨基，可以与叶酸等生物活性物质反应或负载药物，增强光热治疗的靶向性或增加材料的化疗作用，大大增强了其在光热治疗领域的应用。附图说明图1：将待包覆的1mg实施例1中所述的金银枝状纳米粒子溶于5mL水中，加入5mL、0.02M的Tris缓冲溶液并辅助盐酸溶液使反应体系pH调节至8.5，加入100μL、0.03M的多巴胺溶液，室温搅拌3小时，然后将上述溶液离心，分离得到聚多巴胺包覆的纳米复合光热试剂。聚多巴胺壳层厚度为6nm，表面等离子共振峰为811nm。(a)透射电镜照片，(b)紫外光谱图。对应实施例1。图2：将待包覆的1mg实施例1中所述的金银枝状纳米粒子溶于5mL水中，加入5mL、0.02M的Tris缓冲溶液并辅助盐酸溶液使反应体系pH调节至8.5，加入200μL、0.03M的多巴胺溶液，室温搅拌3小时，然后将上述溶液离心，分离得到聚多巴胺包覆的纳米复合光热试剂。聚多巴胺壳层厚度为10nm，表面等离子共振峰为817nm。(a)透射电镜照片，(b)紫外光谱图。对应实施例2。图3：将待包覆的1mg实施例1中所述的金银枝状纳米粒子溶于5mL水中，加入5mL、0.02M的Tris缓冲溶液并辅助盐酸溶液使反应体系pH调节至8.5，加入600μL、0.03M的多巴胺溶液，室温搅拌3小时，然后将上述溶液离心，分离得到聚多巴胺包覆的纳米复合光热试剂。聚多巴胺壳层厚度为34nm，表面等离子共振峰为917nm。(a)透射电镜照片，(b)紫外光谱图。对应实施例3。图1～图3说明的是：采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚多巴胺包覆的纳米复合光热试剂的制备方法，其特征在于：是首先将待包覆的无机纳米粒子或其组装体溶于水中，调节溶液pH至碱性，然后加入多巴胺单体；溶液中无机纳米粒子或其组装体与多巴胺单体的浓度比例范围为0.1mg/mL:0.045～0.45mg/mL；室温搅拌1～6小时，溶液变成棕黑色，然后将上述溶液离心，分离出聚多巴胺包覆的无机纳米粒子或其组装体，即得到聚多巴胺包覆的纳米复合光热试剂。

【技术特征摘要】
1.一种聚多巴胺包覆的纳米复合光热试剂的制备方法，其特征在于：是首先将待包覆的无机纳米粒子或其组装体溶于水中，调节溶液pH至碱性，然后加入多巴胺单体；溶液中无机纳米粒子或其组装体与多巴胺单体的浓度比例范围为0.1mg/mL:0.045～0.45mg/mL；室温搅拌1～6小时，溶液变成棕黑色，然后将上述溶液离心，分离出聚多巴胺包覆的无机纳米粒子或其组装体，即得到聚多巴胺包覆的纳米复合光热试剂。2.如权利要求1所述的一种聚多巴胺包覆的纳米复合光热试剂的制备方法，其特征在于：无机纳米粒子或其组装体是纳微尺寸的各种形貌的贵金属纳米粒子或其组装体、铁磁性纳米粒子或其组装体、半导体纳米粒子中的一种。3.如权利要求1所述的一种聚多巴胺包覆的纳米复合光热试剂的制备方法，其特征在于：是用三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液、氢氧化钠溶液、硼砂缓冲溶液或氨水溶液配合盐酸溶液调节溶液pH至碱性，pH＝7.5～9.0。4.一种聚多巴胺包覆的纳米复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张皓，王文婧，李晶，杨柏，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22