一种可同时用于近红外生物窗口I和II的复合金纳米晶簇光疗剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种复合金纳米晶簇光疗剂的制备方法，包括以下步骤：将HAuCl4水溶液和N‑苯基甘氨酸的碱性溶液混合进行反应，得到聚N‑苯基甘氨酸包裹的金纳米晶簇。本发明专利技术提出一种方便简单、在室温下一锅法即可获得在NIR‑I和NIR‑II窗口均具有有效吸收的复合金纳米晶簇的方法，该复合金纳米晶簇在两个近红外窗口中都具有优异的光热转换效率和光热稳定性，同时在近红外激光照射下可以将周围O2分子激发，产生单线态氧，从而使得该复合金纳米晶簇在近红外I和II窗口中都具有光热和光动力双重治疗效果。本发明专利技术有望为未来的癌症治疗提供一种高效的光治疗试剂。

A Composite Nanocrystalline Cluster Phototherapy Agent for Near Infrared Biological Window I and II and Its Preparation Method

The present invention provides a preparation method of composite gold nanocrystalline cluster phototherapeutic agent, which includes the following steps: reacting HAuCl4 aqueous solution with alkaline solution of N phenylglycine to obtain gold nanocrystalline cluster coated with poly N phenylglycine. The invention provides a convenient and simple method for obtaining composite gold nanocrystalline clusters with effective absorption in NIR_I and NIR_II windows by one-pot method at room temperature. The composite gold nanocrystalline clusters have excellent photothermal conversion efficiency and photothermal stability in both near infrared windows. At the same time, the surrounding oxygen molecules can be stimulated under near infrared laser irradiation to produce singlet oxygen. Thus, the composite gold nanoclusters have both photothermal and photodynamic effects in near infrared I and II windows. The invention is expected to provide an efficient phototherapy reagent for cancer treatment in the future.

【技术实现步骤摘要】
一种可同时用于近红外生物窗口I和II的复合金纳米晶簇光疗剂及其制备方法
本专利技术属于高分子生物材料
，具体涉及一种可同时用于近红外生物窗口I和II的复合金纳米晶簇光疗剂及其制备方法。
技术介绍
近年来，光疗领域的最新发展目标是近红外(NIR)光介导的光热治疗(PTT)和光动力治疗(PDT)。波长在650-1350nm的NIR光可以有效地穿透皮肤和血液等生物组织(S.Nieetal.,NatureNanotechnology2009,4,710-711)，进行非侵入性和精确的远程癌症治疗(F.Y.Lietal.,NatureCommunications2016,7,10437)。迄今为止，已经有大量的研究在寻找和开发各种吸收近红外光的光热剂(PTA)或光敏剂(PS)，并用于治疗深部组织埋藏的肿瘤(X.W.Geetal.,NanoResearch2017,10,2351-2363；X.Y.Chenetal.,NatureCommunications2018,9,4335)。近年来所研究的各种类型的PTA和PS，其对近红外光的吸收主要集中在波长为650-950nm的范围，即第一近红外(NIR-I)窗口。但实际在进行PTT或PDT应用时，人们发现波长为1000–1350nm的近红外光，即第二近红外(NIR-II)窗口，相比NIR-I窗口在生物组织中具有更深的生物组织穿透深度(约5-20mm，后者穿透深度约为1-3mm)和更高的最大允许曝光量(MPE)。(X.J.Zhangetal.,NanoLetters2019,19,1179-1189)例如，在NIR-II区域，皮肤允许的MPE为1Wcm-2，而808nm的近红外光仅为0.33Wcm-2。(J.Jangetal.,JournaloftheAmericanChemicalSociety2014,136,15684-15693.)显然，NIR-II窗口在肿瘤光疗领域具有更大的应用前景，但目前所知在NIR-II窗口具有高光热转换效率(PCE)的PTA和有效吸收的PS却非常少，因此，迫切需要开发可用于NIR-II窗口的新型PTA或PS光疗试剂。金纳米晶体(AuNC)由于其良好的生物相容性和可调节的局部表面等离子体共振(LSPR)效应，近年来在癌症治疗生物材料领域表现出巨大的应用潜力(J.J.Moonetal.,NatureCommunications2018,9,1074)。各种形貌的AuNC，如金纳米棒，金纳米笼，金纳米壳等均被制备出来，并被证实是可在NIR-I窗口中有潜在应用的抗癌PTA。然而，已报道的用于光疗剂的AuNC尺寸一般在100～200nm，相对来说比较大，会发生强光散射且吸收效率不足，从而具有相对较低的PCE。此外，这些纳米尺寸的金纳米晶体表面能非常高，存在不稳定，易于聚集的问题，同时在光热效应的影响下还会发生变形等等，这使得大部分金纳米晶体的PCE在使用过程进一步下降。近年来，人们报道了几种可用于NIR-II窗口的基于贵金属的光疗剂，例如金纳米海胆(K.C.Hwangetal.,AdvancedMaterials2014,26,6689-6695)、钉状的纳米金(H.B.Xiaetal.,ChemistryofMaterials2018,30,2709-2718)和中空金纳米棒(T.Y.Zhaietal.,ACSAppliedMaterials&Interfaces2018,10,36703-36710)。但总的来说，能够用于NIR-II的贵金属光疗剂还是非常少，而且已经报道的这几种光疗剂的制备过程都相对比较复杂，严重限制了这类材料在生物领域的应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种可同时用于近红外生物窗口I和II的复合金纳米晶簇光疗剂及其制备方法，本专利技术提供的复合金纳米晶簇光疗剂制备方法简单，产物具有优异的光热和光动力活性。本专利技术提供了一种可同时用于近红外生物窗口I和II的复合金纳米晶簇光疗剂，由PNPG(聚N-苯基甘氨酸)包裹的金纳米晶簇构成。其中，所述复合金纳米晶簇光疗剂的粒径为20～30nm。本专利技术还提供了一种上述复合金纳米晶簇光疗剂的制备方法，包括以下步骤：将HAuCl4水溶液和N-苯基甘氨酸(NPG)的碱性溶液混合进行反应，得到聚N-苯基甘氨酸包裹的金纳米晶簇。其中，所述N-苯基甘氨酸的碱性溶液中，所述碱性溶液为pH>12的NaOH或KOH溶液。本专利技术对所述N-苯基甘氨酸在碱性溶液中的浓度以及HAuCl4水溶液的浓度没有特殊限制，能够保证N-苯基甘氨酸以及HAuCl4在溶液中可溶即可。优选的，所述N-苯基甘氨酸在碱性溶液中的浓度为4～12mg/mL。所述HAuCl4水溶液的浓度为5mM～10mM。所述NPG与氯金酸水溶液中Au[III]的摩尔比为(20～85)：1，优选为(21～42)：1。在本专利技术中，所述反应在室温下进行，所述反应的温度为25±5℃，本专利技术将室温定义为25±5℃。所述反应结束后，还包括将反应产物进行离心分离和洗涤，所述洗涤所用的洗涤液选自N，N-二甲基甲酰胺和去离子水。本专利技术涉及一种可同时在第一和第二近红外窗口使用的复合金纳米晶簇的制备方法。该方法是直接将HAuCl4水溶液和N-苯基甘氨酸(NPG)的碱性溶液在室温下混合，一步得到出聚N-苯基甘氨酸(PNPG)包裹的Au纳米晶簇。该方法制备的复合金纳米晶簇在NIR-I和NIR-II窗口显示出强烈的宽谱吸收，并在近红外激光的照射下呈现出优异的光热转换性能和光热稳定性，同时还能够起到敏化作用，使周围的分子氧激发产生单线态氧，因而有望作为对癌细胞具有光热和光动力治疗双重疗效的光疗剂。与现有技术相比，本专利技术提供了一种复合金纳米晶簇光疗剂的制备方法，包括以下步骤：将HAuCl4水溶液和N-苯基甘氨酸的碱性溶液混合进行反应，得到聚N-苯基甘氨酸包裹的金纳米晶簇。本专利技术提出一种方便简单、在室温下一锅法即可获得在NIR-I和NIR-II窗口均具有有效吸收的复合金纳米晶簇的方法，该复合金纳米晶簇在两个近红外窗口中都具有优异的光热转换效率和光热稳定性，同时在近红外激光照射下可以将周围O2分子激发，产生单线态氧，从而使得该复合金纳米晶簇在近红外I和II窗口中都具有光热和光动力双重治疗效果。本专利技术有望为未来的癌症治疗提供一种高效的光治疗试剂。附图说明图1为金纳米晶簇(AuNCC)的TEM照片；图2为金纳米晶簇(AuNCC)的HRTEM照片；图3为金纳米晶簇(AuNCC)和PNPG的XPS谱图以及Au4f的高分辨XPS图谱；图4为PNPG和AuNCC的红外光谱；图5为PNPG和AuNCC的热重分析图；图6为不同浓度复合金纳米晶簇分散液的UV-VIS-NIR吸收光谱(1：0μg/mL；2：2.5μg/mL；3：5μg/mL；4：10μg/mL；5：20μg/mL；6：40μg/mL；)；图7为实施例2中制备的AuNCC的TEM照片；图8为复合金纳米晶簇水分散液(10μg/mL)的UV-VIS-NIR吸收光谱；图9为实施例3中制备的AuNCC的TEM照片；图10为复合金纳米晶簇水分散液(20μg/mL)的UV-VIS-NIR吸收光谱；图11为复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可同时用于近红外生物窗口I和II的复合金纳米晶簇光疗剂，其特征在于，由PNPG包裹的金纳米晶簇构成。

【技术特征摘要】
1.一种可同时用于近红外生物窗口I和II的复合金纳米晶簇光疗剂，其特征在于，由PNPG包裹的金纳米晶簇构成。2.根据权利要求1所述的复合金纳米晶簇光疗剂，其特征在于，所述复合金纳米晶簇光疗剂的粒径为20～30nm。3.一种如权利要求1～2任意一项所述的复合金纳米晶簇光疗剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将HAuCl4水溶液和N-苯基甘氨酸的碱性溶液混合进行反应，得到聚N-苯基甘氨酸包裹的金纳米晶簇。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述HAuCl4水溶液的浓度为5～20mM。5.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪谟贞，雷珊，葛学武，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34