一种二维铋纳米复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种二维铋纳米复合材料及其制备方法和应用，属于纳米生物技术领域。本发明专利技术所述二维铋纳米复合材料为负载有铂纳米颗粒、修饰有吲哚菁绿和表面靶向多肽Ang‑2的超薄铋纳米薄片。本发明专利技术所述二维铋纳米复合材料Bi@Pt/ICG‑Ang2不仅能实现肿瘤的靶向光热和光动联合治疗，还能同时实现CT和荧光的双模态成像。

A two-dimensional bismuth nanocomposite and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种二维铋纳米复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及纳米生物
，具体涉及一种二维铋纳米复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来随着我国人口老龄化加剧、工业化环境污染加重和城市化速度加快，我国居民的肿瘤患病率和死亡率出现明显增加。目前恶性肿瘤已经超过心脑血管疾病，尤其是脑部肿瘤，如神经胶质细胞瘤。神经外科手术切除是治疗脑部肿瘤的主要手段，但侵入型的手术治疗会给病人带来较大伤害且术后易复发。因此亟待开发一种非侵入型高效疗法来实现脑部肿瘤的高效治疗。纳米材料用于脑部肿瘤的非侵入治疗是近些年新兴的一种脑部肿瘤治疗技术，但由于脑部血脑屏障(Blood-brainbarrier，BBB)的存在，大大降低了纳米材料进入脑部肿瘤病灶的量，使得治疗效果并不理想。同时单一治疗手段效率偏低，还不能较好地满足人们的治疗需求。研究者们发展了多种非侵入型联合疗法和引入新型靶向穿越BBB抗体修饰的方法，期望提高纳米材料在脑部肿瘤病灶的富集量及治疗效率。近红外光热治疗和光动力治疗是高效的肿瘤非侵入治疗方法，随着纳米技术的飞速发展，各类新型纳米材料为癌症的治疗提供了新的思路和方法。受石墨烯研究的启发，越来越多的具有不同物理和化学性质的单层或多层二维材料，如六方氮化硼(h-BN)、黑磷(blackphosphorus，BP)、金属及其氧化物(MetalsandMetaloxides)、层状双氢氧化物(LDHs)、过渡金属碳化物/碳氮化物(MXenes)、过渡金属硫族化合物(TMDs)等，已经被成功制备和表征出来了。但是其近红外吸光性相对较差和材料稳定性较低，极大地制约了这些二维纳米材料在脑部肿瘤治疗领域中的应用。超薄铋纳米片是一种新型的二维纳米材料，由于其较薄的厚度赋予其较大的比较面积，同时其相对高的稳定性和良好的近红外区吸收能力，使其成为极具潜力的生物光学治疗的研究材料，但超薄铋纳米材料对近红外光的利用率问题仍存在。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种二维铋纳米复合材料及其制备方法和应用。本专利技术所述二维铋纳米复合材料Bi@Pt/ICG-Ang2不仅能实现肿瘤的靶向光热和光动联合治疗，还能同时实现CT和荧光的双模态成像。本专利技术提供了一种二维铋纳米复合材料，所述二维铋纳米复合材料为负载有铂纳米颗粒、修饰有吲哚菁绿和表面靶向多肽Ang-2的超薄铋纳米薄片，所述超薄铋纳米薄片的厚度为1～5nm。优选的是，所述超薄铋纳米薄片为不规则形状，所述超薄铋纳米薄片的长度为10～300nm。本专利技术还提供了上述技术方案所述二维铋纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)将铋粉末与剥离溶剂混合，研磨，得到铋粉末颗粒溶液；2)将步骤1)得到的铋粉末颗粒溶液在冰浴条件下进行探针超声剥离处理，进行第一离心，收集上清，得到超薄铋纳米片溶液，进行第二离心，收集沉淀，得到铋纳米薄片，加水，得到铋纳米薄片溶液，冻干，得到铋纳米薄片粉末；3)将步骤2)得到铋纳米薄片粉末置于原子沉积设备中，引入铂的前驱体和臭氧；所述引入的方法包括：臭氧处理10个循环，铂的前驱体和臭氧交替引入20～150个循环，所述循环的参数条件包括：沉积温度-180℃，铂的前驱体温度-60℃，臭氧的Pulse/exposure/purge时间分别是1s、10s和20s，铂的前驱体的Pulse/exposure/purge时间分别是0.5s、10s和20s；所述铂的前驱体包括(三甲基)甲基环戊二烯合铂；4)加水，得到Bi@Pt溶液，将Bi@Pt溶液和吲哚菁绿水溶液混合，20～38℃避光搅拌10～14h，进行第三离心，水洗，得到Bi@Pt/ICG溶液；5)将步骤4)得到的Bi@Pt/ICG溶液和DSPE-PEG-COOH混合，超声处理，20～38℃避光搅拌12h，先后加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺，搅拌40～50min后，加入表面靶向多肽Ang-2，20～38℃搅拌12h进行酰胺化偶联，进行第四离心，水洗，得到Bi@Pt/ICG-Ang2溶液。优选的是，所述第一离心为1000～3000rpm离心5min；所述第二离心为7000～10000rpm离心30min；所述第三离心为12000～15000rpm离心15min；所述第四离心为12000～15000rpm离心15min。优选的是，步骤1)所述剥离溶剂包括乙醇、异丙醇、氮甲基毗咯烷酮和水中的一种或几种的组合。优选的是，步骤2)所述探针超声的功率为500～600W，时间为10～15h，温度为0～5℃。优选的是，步骤4)所述Bi@Pt溶液的浓度为1mg/mL；吲哚菁绿水溶液中吲哚菁绿的浓度为200μg/mL；所述Bi@Pt溶液和吲哚菁绿水溶液的体积比为1:1。优选的是，步骤5)中，Bi@Pt/ICG溶液和DSPE-PEG-COOH混合后，DSPE-PEG-COOH的终浓度为0.1～2mg/mL；DSPE-PEG-COOH和表面靶向多肽Ang-2的摩尔比为1:1～3；1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的终浓度为0.02M，N-羟基琥珀酰亚胺的终浓度为0.02M。本专利技术还提供了上述技术方案所述二维铋纳米复合材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的二维铋纳米复合材料在制备肿瘤靶向药物中的应用。本专利技术还提供了上述技术方案所述二维铋纳米复合材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的二维铋纳米复合材料在制备光动力/光热治疗中光敏剂和/或CT成像的造影剂中的应用。本专利技术提供了一种二维铋纳米复合材料。本专利技术所述二维铋纳米复合材料为负载有铂纳米颗粒、修饰有吲哚菁绿和表面靶向多肽Ang-2的超薄铋纳米薄片。本专利技术所述二维铋纳米复合材料的表面同时负载ICG光敏剂和Pt纳米颗粒，Pt的引入一方面增加了超薄铋纳米片的光稳定性，降低了其光氧化速率，同时Pt的加入降低了肿瘤区的乏氧环境，催化肿瘤区的过氧化氢产生氧气，进而增加ICG的近红外光动力治疗效率；同时铋和ICG的复合还能同时实现肿瘤的CT和荧光双模态成像。本专利技术所述二维铋纳米复合材料尺寸均一、形貌规整，具有较好的近红外光吸收能力、优异的脑部靶向性能和双模态成像能力。附图说明图1为本专利技术提供的Bi超薄纳米片的TEM图；图2为本专利技术提供的Bi超薄纳米片的AFM图；图3为本专利技术提供的Bi@Pt超薄纳米片的元素mapping图；图4为本专利技术提供的Bi@Pt/ICG超薄纳米片及其组分对应的UV-vis光谱图对比图；图5为本专利技术提供的不同浓度下Bi@Pt/ICG超薄纳米片的光热效率图；图6为本专利技术提供的Bi超薄纳米片的CT成像照片；具体实施方式本专利技术提供了一种二维铋纳米复合材料，所述二维铋纳米复合材料为负载有铂纳米颗粒、修饰有吲哚菁绿和表面靶向多肽Ang-2的超薄铋纳米薄片，所述超薄铋纳米薄片的厚度为1～5nm。本专利技术所述超薄铋纳米薄片为不规则形状。在本专利技术中，所述超薄铋纳米薄片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维铋纳米复合材料，其特征在于，所述二维铋纳米复合材料为负载有铂纳米颗粒、修饰有吲哚菁绿和表面靶向多肽Ang-2的超薄铋纳米薄片，所述超薄铋纳米薄片的厚度为1～5nm。/n

【技术特征摘要】
1.一种二维铋纳米复合材料，其特征在于，所述二维铋纳米复合材料为负载有铂纳米颗粒、修饰有吲哚菁绿和表面靶向多肽Ang-2的超薄铋纳米薄片，所述超薄铋纳米薄片的厚度为1～5nm。


2.根据权利要求1所述的二维铋纳米复合材料，其特征在于，所述超薄铋纳米薄片为不规则形状，所述超薄铋纳米薄片的长度为10～300nm。


3.权利要求1或2所述二维铋纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将铋粉末与剥离溶剂混合，研磨，得到铋粉末颗粒溶液；
2)将步骤1)得到的铋粉末颗粒溶液在冰浴条件下进行探针超声剥离处理，进行第一离心，收集上清，得到超薄铋纳米片溶液，进行第二离心，收集沉淀，得到铋纳米薄片，加水，得到铋纳米薄片溶液，冻干，得到铋纳米薄片粉末；
3)将步骤2)得到铋纳米薄片粉末置于原子沉积设备中，引入铂的前驱体和臭氧；所述引入的方法包括：臭氧处理10个循环，铂的前驱体和臭氧交替引入20～150个循环，所述循环的参数条件包括：沉积温度-180℃，铂的前驱体温度-60℃，臭氧的Pulse/exposure/purge时间分别是1s、10s和20s，铂的前驱体的Pulse/exposure/purge时间分别是0.5s、10s和20s；所述铂的前驱体包括(三甲基)甲基环戊二烯合铂；
4)加水，得到Bi@Pt溶液，将Bi@Pt溶液和吲哚菁绿水溶液混合，20～38℃避光搅拌10～14h，进行第三离心，水洗，得到Bi@Pt/ICG溶液；
5)将步骤4)得到的Bi@Pt/ICG溶液和DSPE-PEG-COOH混合，超声处理，20～38℃避光搅拌12h，先后加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺，搅拌40～50min后，加入表面靶向多肽Ang-2，20～38℃搅拌12h进行酰胺化偶...

【专利技术属性】
技术研发人员：师冰洋，王杰菲，上官萍，王中杰，陈晓宇，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：河南;41