水相中稳定分散的硫化铋量子点的制备方法及其作为肿瘤光热治疗剂的应用技术

本发明专利技术公开了一种水相中稳定分散的硫化铋量子点的制备方法及其作为肿瘤光热治疗剂的应用。本发明专利技术的技术方案要点为：将10mg油溶性Bi2S3团簇溶于15mL环己烷中，然后将上述溶液与15mL含有饱和硫化物的DMSO溶液混合均匀，再将混合液搅拌10min，静置分液，将DMSO相分离出来，然后用环己烷进行三次萃取以除去非极性有机物，将分液后的DMSO相置于超声仪中超声1h，再通过0.2μm PTFE过滤器过滤，滤液经高速离心得到固体Bi2S3量子点。本发明专利技术还具体公开了该水相中稳定分散的硫化铋量子点作为肿瘤光热治疗剂的应用。本发明专利技术制得的硫化铋量子点能够较好地分散于水及各种水缓冲溶液中且具有优异的光热转换效率，特别适用于对肿瘤部位进行光热治疗。

Preparation of Bismuth Sulfide Quantum Dots in Aqueous Solution and Its Application as Photothermal Therapeutic Agent for Tumors

The invention discloses a preparation method of bismuth sulfide quantum dots stably dispersed in water phase and its application as a photothermal therapeutic agent for tumors. The main points of the technical scheme of the invention are as follows: dissolving 10 mg oil-soluble Bi2S3 cluster in 15 ml cyclohexane, mixing the above solution with 15 ml DMSO solution containing saturated sulfide evenly, stirring the mixture for 10 minutes, statically separating the DMSO phase, then extracting the non-polar organic matter with cyclohexane three times, and putting the DMSO phase after separating into the ultrasonic instrument for 1 h. Then, the solid Bi2S3 quantum dots were obtained by high-speed centrifugation through 0.2 um PTFE filter. The invention also specifically discloses the application of bismuth sulfide quantum dots stably dispersed in the aqueous phase as a photothermal therapeutic agent for tumors. The bismuth sulfide quantum dots prepared by the invention can be well dispersed in water and various water buffer solutions, and have excellent photothermal conversion efficiency, and are especially suitable for photothermal treatment of tumors.

【技术实现步骤摘要】
水相中稳定分散的硫化铋量子点的制备方法及其作为肿瘤光热治疗剂的应用
本专利技术属于纳米功能材料的合成及应用
，具体涉及一种水相中稳定分散的硫化铋量子点的制备方法及其作为肿瘤光热治疗剂的应用。
技术介绍
量子点(Quantumdot)是一种纳米级别的半导体，其三维尺寸在2-10nm范围内。由于这种超小尺寸的纳米半导体拥有限制电子和电子空穴的特性，这一特性类似于自然界中的原子或分子，因而被称为量子点。硫化铋(Bi2S3)是一种重要的光电半导体，其在近红外区(～1.3eV)具有较高吸收系数和直接带隙宽度1,2。更重要的是，在过渡金属中，铋被认为是生物相容性最好的元素，在高剂量时毒性小，耐受性好3-5。目前已有多篇关于制备不同形貌纳米Bi2S3的相关报道，如在制备纳米棒6、纳米线7和纳米花8等方面均取得了重要进展，然而，很少有文献报道粒径小且分散性好的Bi2S3量子点的合成方法。光热转换效应是一种通过材料吸收光能(尤其是近红外光)，经表面局域等离子体共振效应(SPR)将光能转化为电子或空穴谐振的动能或者电子跃迁产生能量，通过晶格散射的振动能向周围环境传递从而使环境温度提高的现象9。目前光热转换效应被广泛应用于光热治疗、光热成像等领域10,11，如在近红外激光照射下，石墨类材料、金纳米材料、半导体材料等能将光能转化为热能，导致肿瘤部位的温度升高从达到杀灭癌细胞的目的。近年来，癌症的发病率越来越高，目前的主要疗法有传统化疗、手术和放疗等，这些固然能缓解病人的痛苦，但也引起了一系列问题，包括副作用强、复发率高、放疗剂量累积等严重限制了他们的治疗效果。因此，探索一种全新的癌症治疗手段迫在眉睫，而目前研究最多的且具有实用价值的方法就是近红外光热疗法。在将半导体纳米材料用于光热抑制癌细胞的过程中，对纳米材料的性质具有特殊的要求，首先纳米材料需要有良好的光热转化效率，以尽可能多的将光能转化为热能来杀灭癌细胞；其次，纳米材料需要在水中具有良好的稳定性及分散性能，以便纳米材料进入体内后能尽量包覆所有肿瘤部位；再次，纳米材料应具有良好的光稳定性，经近红外光照射不变质，能够持续将光转化为热。自然状态下的Bi2S3不溶于水，难以进行光热治疗；目前文献报道的Bi2S3纳米材料如纳米棒、纳米线和纳米花等普遍存在尺寸较大、在水中的分散性较差、且其光热转换效率低下的问题。车仁超等人12以氧化铋为铋源，在油酸及十八烯存在下与硫代乙酰胺反应得到了油溶性的Bi2S3纳米团簇，该Bi2S3纳米团簇在有机溶剂如油酸、环己烷中具有较好的分散性能，但在水溶液中极易团聚沉淀，而细胞及人体均为以水为生存介质，故其难以应用于生物体。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供了一种水相中稳定分散的硫化铋量子点的制备方法及其作为肿瘤光热治疗剂的应用，该方法制得的硫化铋量子点具有优异的光热转换效率，特别适用于对肿瘤部位进行光热治疗。本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，水相中稳定分散的硫化铋量子点的制备方法，其特征在于具体步骤为：将10mg油溶性Bi2S3团簇溶于15mL环己烷中，然后将上述溶液与15mL含有饱和硫化物的DMSO溶液混合均匀，再将混合液搅拌10min，静置分液，将DMSO相分离出来，然后用环己烷进行三次萃取以除去非极性有机物，将分液后的DMSO相置于超声仪中超声1h，再通过0.2μmPTFE过滤器过滤，滤液经高速离心得到固体Bi2S3量子点。优选的，所述固体Bi2S3量子点能够稳定分散于水中及各种水缓冲溶液中。优选的，所述硫化物为硫化钠、硫化钾或硫化铵。优选的，所述油溶性Bi2S3团簇的具体制备过程为：步骤S1：在搅拌条件下将0.46596gBi2O3和2.0mL冰醋酸加入到100mL三颈圆底烧瓶中，并将混合物加热至140℃直至溶液蒸干黄色氧化铋变成白色粉末状固体，将溶液冷却至130℃，将烧瓶密封并用真空泵脱气5min以除去氧气和水分，用注射器注入3.2mL油酸后将混合物在氩气气氛下于130℃搅拌反应6h得到黄色透明的油酸铋溶液，再将得到的油酸铋溶液冷却至室温后加入50mL1-十八烯得到前躯体溶液；步骤S2：将2.5mL前驱体溶液、6.5mL1-十八碳烯和1.0mL油酸在100mL三颈圆底烧瓶中完全混合，在三颈圆底烧瓶中加入反应液前使三颈圆底烧瓶中充满氩气，加热至80℃待溶液变为无色后加入0.5mL新鲜制备的摩尔浓度为0.4mol/L的硫代乙酰胺水溶液，观察溶液变为红棕色后停止加热取出，冷却之后将混合物以4000rpm/min的转速离心5min，除去大颗粒沉淀物，然后将离心得到的上清液中加入20mL乙酸乙酯并以50000rpm/min的转速离心30min得到红棕色沉淀物，再将得到的红棕色沉淀物用乙酸乙酯洗涤3次，最后放入真空干燥箱中于50℃干燥12h得到油溶性Bi2S3团簇。本专利技术所述的水相中稳定分散的硫化铋量子点作为肿瘤光热治疗剂的应用，其特征在于：所述硫化铋量子点分散于肿瘤细胞液中，近红外激光照射诱导硫化铋量子点产生光热效应，使得肿瘤细胞温度高于其消融极限温度，进而实现对肿瘤细胞的抑制作用。优选的，所述肿瘤细胞为人宫颈癌细胞Hela、胰腺癌细胞PANC-1、肺癌细胞A549、白血病细胞K562、乳腺癌细胞MCF-7、淋巴瘤细胞Raji、结肠癌细胞HCT-8或人乳腺癌细胞SK-BR-3。优选的，所述近红外激光的波长优选为808nm，该近红外激光照射下硫化铋量子点的光热转换效率高达59.9％。优选的，所述硫化铋量子点在近红外光照下对人宫颈癌细胞Hela、胰腺癌细胞PANC-1、肺癌细胞A549、白血病细胞K562、乳腺癌细胞MCF-7、淋巴瘤细胞Raji、结肠癌细胞HCT-8和人乳腺癌细胞SK-BR-3的抑制率均逐步增强，其IC50为25μg/mL，显示出其对上述8种肿瘤细胞均具有较好的抑制作用。本专利技术提供了一种可以简单快速制备出超小尺寸且在水相中能够稳定均匀分散的硫化铋量子点(QDs)的方法，该方法制得的硫化铋量子点能够较好地分散于水及各种水缓冲溶液中且具有优异的光热转换效率，特别适用于对肿瘤部位进行光热治疗。附图说明图1中a为制得硫化铋量子点的粒径分布图，b为实施例制得硫化铋量子点的高倍透射电镜图；图2中a不同浓度的Bi2S3量子点DMEM培养基溶液及纯DMEM培养基溶液在波长为808nm，功率为800mw的近红外光照射下随光照时间的增加，溶液温度的改变曲线，b光照时间为600s时，不同浓度下溶液温度的改变量，c循环5次近红外光照打开关闭溶液温度变化量，d、f分别为Bi2S3量子点水溶液及纯水在近红外光照射下的光热变化曲线；e、g为线性拟合d、f中Bi2S3量子点及纯水冷却过程中的热驱动力的自然对数对时间的曲线获得相应的系统时间常数；图3中a为Bi2S3量子点黑暗环境下对BRL3A大鼠肝细胞和的HepG2细胞的相容性评价，b为近红外光照下Bi2S3量子点对人宫颈癌细胞Hela和人胰腺癌细胞PANC-1的抑制作用，c为近红外光照下Bi2S3量子点对人肺癌细胞A549癌细胞和人白血病细胞K562的抑制作用，d为近红外光照下Bi2S3量子点对人乳腺癌细胞MCF-7和淋巴瘤细胞Raji的抑制作用，e为近红外光照下Bi2S3量子点对人结肠癌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.水相中稳定分散的硫化铋量子点的制备方法，其特征在于具体步骤为：将10mg油溶性Bi2S3团簇溶于15mL环己烷中，然后将上述溶液与15mL含有饱和硫化物的DMSO溶液混合均匀，再将混合液搅拌10min，静置分液，将DMSO相分离出来，然后用环己烷进行三次萃取以除去非极性有机物，将分液后的DMSO相置于超声仪中超声1h，再通过0.2μm PTFE过滤器过滤，滤液经高速离心得到固体Bi2S3量子点。

【技术特征摘要】
1.水相中稳定分散的硫化铋量子点的制备方法，其特征在于具体步骤为：将10mg油溶性Bi2S3团簇溶于15mL环己烷中，然后将上述溶液与15mL含有饱和硫化物的DMSO溶液混合均匀，再将混合液搅拌10min，静置分液，将DMSO相分离出来，然后用环己烷进行三次萃取以除去非极性有机物，将分液后的DMSO相置于超声仪中超声1h，再通过0.2μmPTFE过滤器过滤，滤液经高速离心得到固体Bi2S3量子点。2.根据权利要求1所述的水相中稳定分散的硫化铋量子点的制备方法，其特征在于：所述固体Bi2S3量子点能够稳定分散于水中及各种水缓冲溶液中。3.根据权利要求1所述的水相中稳定分散的硫化铋量子点的制备方法，其特征在于：所述硫化物为硫化钠、...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨嬅嬿，张艳敏，杨守宁，杨林，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南,41