一种基于金纳米棒的纳米诊疗剂、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种基于金纳米棒的纳米诊疗剂、制备方法及应用，所述纳米诊疗剂包括：金纳米棒、依次包覆在所述金纳米棒外的二氧化硅层和金属氧化物层。纳米诊疗剂中的二氧化硅层极大的增加了材料的水溶性、生物相容性、光声成像的稳定性和光热稳定性，而金属氧化物层在改变金纳米棒表面等离子共振效应，从而引起吸收红移达到近红外二区的同时，进一步增强了金纳米棒光声成像的稳定性和光热稳定性。此外，纳米颗粒在近红外二区展示出良好的光声成像和有优异的光热转化能力，并且在肿瘤微环境下降解，释放金属离子，还可以用于肿瘤刺激响应的磁共振成像。

A nano therapeutic agent based on gold nanorods, its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种基于金纳米棒的纳米诊疗剂、制备方法及应用
本专利技术涉及纳米诊疗剂领域，尤其涉及的是一种基于金纳米棒的纳米诊疗剂、制备方法及应用。
技术介绍
金纳米棒(goldnanorod，GNR)由于其独特的结构和功能特点在生物医学领域受到广泛关注和应用。GNR的纵向等离子体吸收峰可调节到近红外区域,因此能高效地将近红外光能转化为热能,常被用于肿瘤的光声成像(PAI)与光热治疗(PTT)。PAI是一种新兴的无创和非电离成像，通过造影剂吸收脉冲激光能量并转化为热能，引发热弹性膨胀，从而产生声信号，超声探头收集到超声信号进行成像。金纳米棒表面等离子体效应显著，是一类性能优异，研究广泛的光声成像造影剂。现有技术中，以十六烷基三甲基溴化铵为代表的阳离子表面活性剂为模版的晶体种子生长法是制备金纳米棒最为常用的方法。但是残留的阳离子表面活性剂对细胞、蛋白质等生物分子具有较大的生物毒性，限制了其生物应用。同时，金纳米棒在脉冲激光照射下的光稳定性差，即当金棒受到与其等离子体振荡共振的纳秒脉冲激光照射时，在较高光学能量下会出现严重形成球形颗粒或者是碎裂的现象，从而导致其光学吸收带的改变和光声转换效率的降低。金纳米棒上述的缺点限制了其在生物检测和医学等领域的应用。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于金纳米棒的纳米诊疗剂、制备方法及应用，旨在解决现有技术中金纳米棒作为光声成像造影剂时具有生物毒性，且光稳定性差的问题。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：一种基于金纳米棒的纳米诊疗剂，其中，包括：金纳米棒、依次包覆在所述金纳米棒外的二氧化硅层和金属氧化物层。所述的基于金纳米棒的纳米诊疗剂，其中，所述金属氧化物层为二氧化锰层、氧化锌层、氧化铁层中的一种或多种。所述的基于金纳米棒的纳米诊疗剂，其中，所述金纳米棒的长径比为2-8。所述的基于金纳米棒的纳米诊疗剂，其中，所述纳米诊疗剂的长度为140-160nm。一种基于金纳米棒的纳米诊疗剂的制备方法，其中，包括以下步骤：调节生长溶液的pH值至第一预定pH值范围后加入金种子溶液制备金纳米棒溶液；其中，所述生长溶液包括金源，AgNO3，还原剂和表面活性剂；调节所述金纳米棒溶液的pH值至第二预定pH值范围后加入硅源溶液，并在摇床中反应得到二氧化硅包覆金纳米棒溶液；在所述二氧化硅包覆金纳米棒溶液中加入金属盐溶液，并超声反应在二氧化硅表面形成金属氧化物层得到纳米诊疗剂。所述的基于金纳米棒的纳米诊疗剂的制备方法，其中，所述金源为HAuCl4或氟金酸；所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵中的一种或多种；所述还原剂为硼氢化钠或抗坏血酸中的一种或多种；所述金属盐溶液为高锰酸钾溶液、硝酸锌溶液、氯化铁溶液中的一种或多种；所述硅源溶液中的硅源为正硅酸乙酯、3-氨丙基三乙氧基硅烷和四氯化硅的一种或多种；所述硅源溶液中的溶剂为甲醇、乙醇和丙酮的一种或多种。所述的基于金纳米棒的纳米诊疗剂的制备方法，其中，所述第一预定pH值范围为1-2；所述第二预定pH值范围为10-10.2；所述第一预定pH值范围采用H2SO4、HNO3的一种或多种进行调节，所述第二预定pH值范围采用氢氧化钠溶液、胺盐溶液和氨水的一种或多种进行调节。所述的基于金纳米棒的纳米诊疗剂的制备方法，其中，所述摇床中反应的条件为：反应温度30-40℃，转速100-150rpm，反应时间20-30小时；所述超声反应的条件为：反应温度15-25℃，反应时间20-30小时。所述的基于金纳米棒的纳米诊疗剂的制备方法，其中，所述生长溶液中金源，AgNO3，还原剂和表面活性剂的摩尔比为1-10：1：5-15:500-1500。一种如上述任一项所述的基于金纳米棒的纳米诊疗剂作为近红外二区光声造影剂和磁共振造影剂的应用。有益效果：纳米诊疗剂中的二氧化硅层极大的增加了材料的水溶性、生物相容性、光声成像的稳定性和光热稳定性，而金属氧化物层在改变金纳米棒表面等离子共振效应，从而引起吸收红移达到近红外二区的同时，进一步增强了金纳米棒光声成像的稳定性和光热稳定性。此外，纳米颗粒在近红外二区展示出良好的光声成像和有优异的光热转化能力，并且在肿瘤微环境下降解，释放金属离子，还可以用于肿瘤刺激响应的磁共振成像。附图说明图1是本专利技术中纳米诊疗剂的合成路线图。图2是本专利技术中不同长径比的GNR，GNR@SiO2、GSM对应的透射电镜照片。图3A是本专利技术中不同长径比的GNR的紫外图。图3B是本专利技术中不同长径比的GNR制备的GNR@SiO2的紫外图。图3C是本专利技术中不同长径比的GNR制备的GSM的紫外图。图4是本专利技术中GSM的金，硅，锰和氧元素分布图。图5是本专利技术中不同浓度GSM样品在同一光功率照射下的光热曲线图。图6是本专利技术中GSM在不同激光照射功率下的光热曲线图。图7是本专利技术中GSM的光热稳定性曲线图。图8A是本专利技术中GSM一个循环周期下光热曲线图。图8B是本专利技术中光热转化效率计算图。图9是本专利技术中GNR在脉冲激光照射前后的紫外图。图10是本专利技术中GSM在脉冲激光照射前后的紫外图。图11是本专利技术中GNR和GSM在脉冲激光照射前后的透射电镜照片。图12是本专利技术中不同浓度GSM与U87MG细胞共同孵育后的细胞存活率。图13是本专利技术中GSM注射到U87MG荷瘤小鼠肿瘤体内24小时后的磁共振成像信号变化图。图14是本专利技术中GSM注射到U87MG荷瘤小鼠肿瘤体内24小时后的光声成像信号变化图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请同时参阅图1-图14，本专利技术提供了一种基于金纳米棒的纳米诊疗剂的一些实施例。其中图3包括图3A、图3B以及图3C。图8包括图8A和图8B。如图1和图2所示，本专利技术的一种基于金纳米棒的纳米诊疗剂，包括：金纳米棒、依次包覆在所述金纳米棒外的二氧化硅层和金属氧化物层。值得说明的是，本专利技术的纳米诊疗剂是金纳米棒(goldnanorod，GNR，简称G)的基础上进行修饰改性，先在金纳米棒外包覆二氧化硅层(SiO2)得到GNR@SiO2(简称GS)，然后在二氧化硅层外包覆金属氧化物层(MO)得到GNR@SiO2@MO(简称GSM)，也就是说形成了一核两壳的核壳结构。具体地，纳米诊疗剂中的二氧化硅层极大的增加了材料的水溶性、生物相容性、光声成像的稳定性和光热稳定性，而金属氧化物层在改变金纳米棒表面等离子共振效应，从而引起吸收红移达到近红外二区的同时，进一步增强了金纳米棒光声成像的稳定性和光热稳定性。此外，纳米颗粒在近红外二区展示出良好的光声成像和有优异的光热转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于金纳米棒的纳米诊疗剂，其特征在于，包括：金纳米棒、依次包覆在所述金纳米棒外的二氧化硅层和金属氧化物层。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于金纳米棒的纳米诊疗剂，其特征在于，包括：金纳米棒、依次包覆在所述金纳米棒外的二氧化硅层和金属氧化物层。


2.根据权利要求1所述的基于金纳米棒的纳米诊疗剂，其特征在于，所述金属氧化物层为二氧化锰层、氧化锌层、氧化铁层中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的基于金纳米棒的纳米诊疗剂，其特征在于，所述金纳米棒的长径比为2-8。


4.根据权利要求1所述的基于金纳米棒的纳米诊疗剂，其特征在于，所述纳米诊疗剂的长度为140-160nm。


5.一种基于金纳米棒的纳米诊疗剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
调节生长溶液的pH值至第一预定pH值范围后加入金种子溶液制备金纳米棒溶液；其中，所述生长溶液包括金源，AgNO3，还原剂和表面活性剂；
调节所述金纳米棒溶液的pH值至第二预定pH值范围后加入硅源溶液，并在摇床中反应得到二氧化硅包覆金纳米棒溶液；
在所述二氧化硅包覆金纳米棒溶液中加入金属盐溶液，并超声反应在二氧化硅表面形成金属氧化物层得到纳米诊疗剂。


6.根据权利要求5所述的基于金纳米棒的纳米诊疗剂的制备方法，其特征在于，所述金源为HAuCl4或氟金酸；所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵中...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鹏，蒋超，贺婷，林静，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44