一种金属纳米链的制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种金属纳米链的制备方法和应用，以官能化的多糖高分子为模板诱导金属纳米粒子自组装形成链状纳米结构。该纳米结构可用作抗癌药物的传输载体，由于链状纳米结构具有较大的长径比，因而非常容易被肿瘤细胞吸收，进而提高肿瘤治疗效率。另外，形成链状纳米结构以后，由于纳米粒子的排列结构发生变化而表现出明显的表面增强拉面散射效应，该性质在疾病诊断方面表现出广阔的应用潜力。该发明专利技术制备方法简单，条件温和，原料易得，在肿瘤治疗及疾病诊断领域具有重要的实用前景和社会价值。

Preparation and application of a metal nanoscale

The invention relates to a preparation method and application of metal nano chain. The functionalized polysaccharide polymer is used as template to induce the self assembling of metal nanoparticles to form chain like nanostructures. The nanostructure can be used as a transport carrier for anticancer drugs. Because chain like nanostructures have large aspect ratio, they are very easy to be absorbed by tumor cells, thus improving the efficiency of tumor treatment. In addition, after forming chain like nanostructures, the effect of surface enhanced pull surface scattering is obvious due to the change of the arrangement and structure of nanoparticles. This property has broad potential in disease diagnosis. The invention has the advantages of simple preparation, mild conditions and easy raw materials, and has an important practical and social value in the field of cancer treatment and disease diagnosis.

【技术实现步骤摘要】
一种金属纳米链的制备方法及其应用
本专利技术属于纳米材料
，具体涉及金属纳米链的模板法制备及在疾病诊断和药物传输载体领域的应用。
技术介绍
随着纳米科技的迅速发展，不断推动着抗癌药物与诊断制剂的快速发展。在治疗与诊断这个交叉领域，人们正在努力地寻找合适的方法将治疗与诊断有效的结合起来进而提高癌症的治疗效率，近期，“诊疗一体化”概念的提出似乎为提高癌症临床治疗效率敞开了一扇大门。贵金属纳米粒子(如金纳米粒子)由于具有良好的生物相容性，不仅尺寸、形貌可控性好、比表面积大，而且具有独特的光、电性质，在细胞显影成像、药物靶向输送及疾病协同治疗等领域表现广阔的应用潜力，因而受到药物载体科研工作者们的广泛关注。药物载体是指通过物理负载或化学键合的方法将小分子药物与适当的纳米级载体进行结合，可以制备出纳米制剂。利用该手段可以有效地改善疏水性药物的水溶性。通过纳米药物载体既可以实现对药物的靶向性输送，又可以实现药物在病灶部位的控制与释放，明显降低药物的毒副作用。当金属纳米粒子的聚集形式发生变化以后，其光学性质也随之发生明显变化，并且会产生一些新的理化特性，使其在生物医药领域的应用更具有优越性。近些年来，科研工作者们在努力地制备不同形貌的金属纳米粒子用于癌症的诊断治疗。近期，研究结果表明肿瘤细胞对不同形状的载体具有不同的吸收效率，进一步研究发现肿瘤细胞对具有较大长径比的载体(如：纳米棒，纳米线，橄榄球状等)具有较高的吸收效率。尽管已有文献报道关于金属纳米链的制备方法，但目前的方法存在工序复杂，制备条件要求高等问题，而本专利技术具有方法简单，条件温和，纳米链长度可控等优点。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决金属纳米链制备困难，长度不易控制的问题，利用操作简单，条件温和的模板法诱导金属纳米粒子自组装制备出长度可控的金属纳米链，并用于抗癌药物及诊断制剂的传输载体。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：以修饰后的多糖高分子为模板诱导金属纳米粒子自组装形成链状纳米结构，示意图如图1所示。一种金属纳米链的制备方法，采用模板法制备而成，具体步骤如下：1)金属纳米粒子的制备，所述金属纳米粒子的制备方法均采用现有技术文献中报道过的经典方法，如：金纳米粒子(Nature:PhysicalScience,1973,241(105),20-22)，银纳米粒子(Langmuir2001,17,1571-1575)，四氧化三铁纳米粒子(Naturematerials,2004,3,891-895)等；2)对多糖高分子(Polysaccharide，PS)进行官能化，将PS溶于水中，然后将带有与金属纳米粒子表面具有良好亲和力官能团的试剂A的水溶液，反应助剂B，C，D等的水溶液依次加至PS溶液中，在N2气氛围，室温反应48小时。反应结束后利用有机溶剂将产物沉淀出来，然后利用透析方法对产物进行进一步纯化，透析后将样品冷冻干燥，最后得到官能化的多糖产物；3)纳米链的制备，将步骤2)所得官能化的多糖作为模板溶于水中，然后将其加至盛有50ml的步骤1)中所得金属纳米粒子溶液的容器中，室温搅拌24小时以后，金属纳米粒子在多糖模板的诱导下自组装形成链状纳米结构，反应结束后对水透析4小时然后冷冻干燥得到金属纳米链样品。所述的金属纳米粒子为四氧化三铁、金、银或者其它贵金属纳米粒子。所述多糖高分子为透明质酸及衍生物，硫酸软骨素及衍生物，壳聚糖及衍生物，以及其它多糖高分子。所述带有与金属纳米粒子表面具有良好亲和力官能团的试剂A是多巴胺(DOPA)及衍生物，二羟苯基丙酸(HCA)及衍生物，或者硫辛酸(LA)及衍生物。根据不同反应类型，步骤2)中所述的助剂B是1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)或二环己基碳二亚胺(DCC)；C是N-羟基丁二酰亚胺(NHS)；D是三乙胺(TEA)；或者B是1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)或二环己基碳二亚胺(DCC)；C是4-(二甲基)吡啶(DMAP)。进一步的，步骤2)中若选用PS(透明质酸)中的羟基与试剂A(HCA)中的羧基反应，试剂B、C分别可选用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)和4-(二甲氨基)吡啶(DMAP)，若利用其它官能团进行反应，B，C，D可选择对应合适的化学助剂。例如：利用氨基与羧基反应，B是1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)或二环己基碳二亚胺(DCC)，C是N-羟基丁二酰亚胺(NHS)；D是三乙胺(TEA)。进一步的，步骤2)中控制PS与试剂A的官能团摩尔比在1:2至1：0.1之间，可以得到不同官能度的模板，进而可制备不同长度的金属纳米链。一种模板法制备的金属纳米链的应用，可用于疾病诊断制剂的制备，用于治疗肿瘤药物的制造，和用来传输抗肿瘤药物(如：图7，传输光敏剂进入肿瘤细胞，用于肿瘤治疗)以及其它疾病的治疗药物的制备。本专利技术还提供了利用金属纳米链表面增强拉曼散射特性用于探针传输的应用(如：图6，载入拉曼探针，表现出明显的表面增强拉曼散射效应。图7，传输拉曼探针进入肿瘤细胞)。本专利技术的优点和有益效果:1.用于合成的原料易得，制备方法简单，条件温和；2.该方法制备的金属纳米链长度可控；3.该方法制备的金属纳米链表现特有的物化性质，可用于疾病诊断，也可用于治疗疾病药物的传输载体。附图说明图1为本专利技术金属纳米链的制备示意图。图2为本专利技术中多糖高分子模板(HA-HCA)的1HNMR谱图。图3为本专利技术中金纳米链的DLS图。图4为本专利技术金纳米链以及金纳米粒子的TEM照片。图5为本专利技术中金纳米链的紫外吸收谱图。图6为本专利技术金纳米链的表面增强拉曼光谱图。图7为癌细胞(HeLa细胞)对本专利技术金纳米链和金纳米粒子的吸收TEM图片。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步描述，将有助于对本专利技术的理解。但并不能以此来限制本专利技术的权利范围，而本专利技术的权利范围应以权利要求书阐述的为准。本专利技术的合成示意图如附图1所示。实施例1：1)金纳米粒子的制备，本专利技术中所用的金纳米粒子的制备方法采用了G.Frens的柠檬酸钠还原法(Nature:PhysicalScience,1973,241(105),20-22)，根据具体实验环境对实验条件做了适当调整。将配制的0.1mg/ml氯金酸水溶液100ml加入到烧杯当中，利用磁力搅拌器进行搅拌并加热至沸腾，将配制的10mg/ml的柠檬酸钠二水合物水溶液2ml加入到沸腾的氯金酸水溶液中，随着反应的进行，混合物的颜色逐渐发生变化，浅黄色的原混合物溶液的颜色逐渐变为无色，随后，混合溶液的颜色逐渐变深，逐渐变为暗蓝色，深紫色，最后产物的颜色为酒红色，这一系列颜色的变化证明金纳米粒子的形成。为了保证反应进行完全，当酒红色出现以后保持沸腾反应持续20分钟。然后继续搅拌而停止加热，将产物放置于室内自然冷却待用。2)对多糖高分子透明质酸(HA)进行低官能化，将1gHA溶于150ml水中，然后将HCA(43.7mg),EDC(45.6mg)和DMAP(36.2mg)按顺序加到HA的水溶液中。在N2气氛围，室温反应48小时。反应结束后利用丙酮将产物沉淀出来，然后利用透析方法对产物进行进一步纯化，透析后将样品冷冻干燥，最后得到官能化的多糖产物(HA本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属纳米链的制备方法，其特征是制备方法简单，条件温和，原料易得，步骤如下：1)对多糖高分子(Polysaccharide，PS)进行官能化，将PS溶于水中，然后将带有与金属纳米粒子表面具有良好亲和力官能团的试剂A的水溶液，反应助剂B，C，D的水溶液依次加至PS溶液中，在N2气氛围，室温反应48小时；反应结束后利用有机溶剂将产物沉淀出来，然后利用透析方法对产物进行进一步纯化，透析后将样品冷冻干燥，最后得到官能化的多糖产物；所述PS与试剂A的官能团摩尔比在1:2至1：0.1之间；根据不同反应类型，所述的助剂B是1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺(EDC)或二环己基碳二亚胺(DCC)，C是N‑羟基丁二酰亚胺(NHS)，D是三乙胺(TEA)；或者B是1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺(EDC)或二环己基碳二亚胺(DCC)；C是4‑(二甲基)吡啶(DMAP)；2)纳米链的制备，将步骤1)所得官能化的多糖作为模板溶于水中，然后加至盛有金属纳米粒子溶液的容器中，室温搅拌24小时以后，金属纳米粒子在多糖模板的诱导下自组装形成链状纳米结构，反应结束后对水透析4小时然后冷冻干燥得到金属纳米链产品。...

【技术特征摘要】
1.一种金属纳米链的制备方法，其特征是制备方法简单，条件温和，原料易得，步骤如下：1)对多糖高分子(Polysaccharide，PS)进行官能化，将PS溶于水中，然后将带有与金属纳米粒子表面具有良好亲和力官能团的试剂A的水溶液，反应助剂B，C，D的水溶液依次加至PS溶液中，在N2气氛围，室温反应48小时；反应结束后利用有机溶剂将产物沉淀出来，然后利用透析方法对产物进行进一步纯化，透析后将样品冷冻干燥，最后得到官能化的多糖产物；所述PS与试剂A的官能团摩尔比在1:2至1：0.1之间；根据不同反应类型，所述的助剂B是1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)或二环己基碳二亚胺(DCC)，C是N-羟基丁二酰亚胺(NHS)，D是三乙胺(TEA)；或者B是1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)或二环己基碳二亚胺(DCC)；C是4-(二甲基)吡啶(DMAP)；2)纳米链的制备，将步骤1)所得官能化的多糖作为模板溶于水中，然后加至盛有金属纳米粒子溶液的容器中，室温搅拌24小时以后，金属纳米粒子在多糖模板的诱导下自组装形成链状纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆燕，赵琳琳，潘佳欣，崔明宽，张学达，于浩辉，艾亮，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津,12