硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子及制法和应用制造技术

本发明专利技术提供了一种硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子及制法和应用，制备方法为：先以一锅法合成硫化铜，然后通过溶胶‑凝胶法制得CuS@SiO

Copper sulfide / silica / manganese dioxide nanocomposite particles and their preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子及制法和应用
本专利技术属纳米复合粒子制备
，涉及一种硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子及制法和应用。
技术介绍
受环境污染以及人们生活方式的变化等方面的影响，癌症病例在逐年递增，癌症日益威胁着人们的健康。现有的癌症治疗方式主要有手术治疗、化学疗法和放射疗法等，而这些方法并不能完全清除癌细胞并且会对机体正常组织和细胞造成严重的毒副作用。据了解在许多的肿瘤细胞比如肺癌、头颈部癌中均发现细胞内谷胱甘肽(GSH)水平的升高。而细胞内GSH水平的升高可能引起细胞对凋亡的抵抗。值得一提的是缓解缺氧和GSH的耗竭都可以破坏肿瘤微环境(TME)和细胞的抗氧化防御系统。现有技术如DOI号为10.1039/c5dt00198f的文章公开了一种CuS@mSiO2-PEG的复合材料的合成及应用，其首先合成硫化铜纳米颗粒，然后在硫化铜外层包覆二氧化硅，形成硫化铜纳米微球，该复合材料因为有硫化铜纳米颗粒的存在，可以在激光照射下，进行光热治疗消融肿瘤；虽然该材料能负载药物也能光热治疗消融肿瘤，但由于没有“按钮键”二硫键，不能与肿瘤里面的GSH反应，以此来缓解肿瘤内大量的GSH含量，不能触发生物降解，更不能缓解肿瘤缺氧环境。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题和需求，本专利技术旨在提供一种硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子及制法和应用，本专利技术的硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子为硫化铜/二氧化硅纳米微球表面包覆二氧化锰的复合物，硫化铜纳米颗粒表面包覆含有二硫键的二氧化硅壳，能够触发材料生物降解，极大地降低肿瘤内GSH的含量，诱导肿瘤细胞增加治疗的敏感性并且结合光热治疗，提高化学动力学治疗。本专利技术的纳米复合粒子反应过程条件温和且尺寸均一。单纯的含二硫键的CuS@mSiO2其只能消耗肿瘤内少量的GSH；与之相比，含二硫键的CuS@mSiO2@MnO2治疗肿瘤的效果远远高于单纯只含二硫键的CuS@mSiO2，可以从以下几个方面来说明，纳米粒子外层的MnO2，可以和肿瘤内高浓度的GSH反应，把GSH变成GSSH，生成的Mn2+可以和肿瘤内的双氧水反应生成羟基自由基，以此来增强化学动力学治疗。不仅如此，二氧化锰可以与过量的双氧水反应生成氧气，缓解肿瘤缺氧，防止肿瘤复发，并以核磁成像引导同步诊断。而CuS@mSiO2@MnO2在通过近红外激光照射进行光热治疗，因为光热治疗能杀死癌细胞，其协同治疗的效果又远远大于前两者，由于该材料是含有二硫键的介孔二氧化硅，因此负载药物并且实现药物精准释放又使其进一步达到理想的治疗效果。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子，所述硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子是指硫化铜/二氧化硅纳米微球表面包覆二氧化锰的复合物；所述硫化铜/二氧化硅纳米微球为硫化铜纳米颗粒表面包覆含有二硫键的二氧化硅壳的复合物；所述硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子的比表面积为360.82～364.82m2g-1，平均孔径为3.0～3.2nm；在915nm的激光安全功率密度(1.0W/cm2)照射下，进行光热治疗消融，光热转换效率高达39％～41％；安全功率密度(1.0W/cm2)照射下，915nm激光照射体内光热120s，温度上升了30～32℃。作为优选的技术方案：如上所述的硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子，所述硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子的平均粒径为160～170nm；所述硫化铜/二氧化硅纳米微球的平均粒径为40～45nm。本专利技术还提供了如上所述的硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子的制备方法，包括以下步骤：(1)将柠檬酸三钠和二水合氯化铜混合后，加入水，再加入九水合硫化钠溶液，室温(25℃)下搅拌5～10min后，加热至90～95℃；维持10～20min后，冷却；得到深绿色的硫化铜溶液；(2)将十六甲基溴化铵与所述硫化铜溶液均匀混合，在40～50℃下搅拌2～3h；随后依次加入乙醇、氢氧化钠和混合了双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物的正硅酸四乙酯(TEOS)；继续在40～50℃下搅拌反应8～9h；然后用乙醇洗涤数次获得纯产物CuS@SiO2纳米粒子；(3)将所述纯产物CuS@SiO2纳米粒子溶解到乙醇溶液中并加入硝酸铵溶液，在50～55℃下搅拌2～3h，得到CuS@mSiO2纳米粒子；(4)将所述CuS@mSiO2纳米粒子与KMnO4溶液混合4～6h，得到CuS@mSiO2@MnO2纳米复合物，离心并用去离子水洗涤2～3次。作为优选的技术方案：如上所述的硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子的制备方法，步骤(1)所述柠檬酸三钠所需的质量为40～45mg，二水合氯化铜所需的质量为34～38mg；所需要的水的体积为180～200ml，九水合硫化钠所需的质量为48～54mg，所需的溶解九水合硫化钠的溶剂的体积为15～18ml。如上所述的硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子的制备方法，步骤(2)所述乙醇、氢氧化钠、双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物与正硅酸四乙酯的体积比为300～350:10～12:2～2.4:5～6，正硅酸四乙酯滴加速度为1～2d/s。如上所述的硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子的制备方法，步骤(3)所述硝酸铵溶液的浓度为10～15mg/mL，乙醇和硝酸铵的体积比为5～8:1～1.6。如上所述的硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子的制备方法，步骤(4)所述CuS@mSiO2纳米粒子溶液与KMnO4溶液的体积比为3～9:0.1～0.5，KMnO4溶液的浓度为0.3～1.5mg/ml，离心转速为6000～7000rpm/min。本专利技术还提供一种如上所述的硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子的应用，所述硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子用于光热治疗以及核磁成像。需要指出的是，GSH的氧化可能会诱导肿瘤细胞增加治疗的敏感性，基于改变肿瘤细胞中GSH的水平可以提高肿瘤细胞对不同治疗方法的敏感性。二氧化锰纳米结构可以作为TME响应的治疗诊断试剂。肿瘤内大量高浓度GSH，也可以与MnO2反应，生成氧化型的谷胱甘肽(GSSH)，GSH的浓度下降同时生成的Mn2+，不仅可以核磁成像，还可以与肿瘤内过量的过氧化氢反应，生成羟基自由基，以此来提高化学动力学治疗。二氧化锰还可以与双氧水反应生成氧气，可以缓解肿瘤的缺氧环境，将二硫键引入二氧化硅骨架中不仅可以在生理条件下维持高稳定性，而且还可以实现由活细胞特别是癌细胞中的细胞内还原性微环境使肿瘤内GSH与之反应变成GSSH。两者同时协调，使肿瘤细胞内的谷胱甘肽的含量极大地下降的同时极大地提高了肿瘤的治疗效果。本专利技术首先合成硫化铜/二氧化硅纳米微球(表面包覆含有二硫键的二氧化硅壳)，解决了硫化铜表面包覆含二硫键的二氧化硅难的问题，最外层通过高锰酸钾溶液包覆二氧化硅，得到硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合物，与现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子，其特征是：所述硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子是指硫化铜/二氧化硅纳米微球表面包覆二氧化锰的复合物；所述硫化铜/二氧化硅纳米微球为硫化铜纳米颗粒表面包覆含有二硫键的二氧化硅壳的复合物；/n所述硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子的比表面积为360.82～364.82m

【技术特征摘要】
1.硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子，其特征是：所述硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子是指硫化铜/二氧化硅纳米微球表面包覆二氧化锰的复合物；所述硫化铜/二氧化硅纳米微球为硫化铜纳米颗粒表面包覆含有二硫键的二氧化硅壳的复合物；
所述硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子的比表面积为360.82～364.82m2g-1，平均孔径为3.0～3.2nm；
在915nm的1.0W/cm2激光安全功率密度照射下，进行光热治疗消融，光热转换效率高达39％～41％；
安全功率密度(1.0W/cm2)照射下，915nm激光照射体内光热120s，温度上升了30～32℃。


2.根据权利要求1所述的硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子，其特征在于，所述硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子的平均粒径为160～170nm；所述硫化铜/二氧化硅纳米微球的平均粒径为40～45nm。


3.如权利要求1或2所述的硫化铜/二氧化硅/二氧化锰纳米复合粒子的制备方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)将柠檬酸三钠和二水合氯化铜混合后，加入水，再加入九水合硫化钠溶液，室温下搅拌5～10min后，加热至90～95℃；维持10～20min后，冷却；得到硫化铜溶液；
(2)将十六甲基溴化铵与所述硫化铜溶液均匀混合，在40～50℃下搅拌2～3h；随后依次加入乙醇、氢氧化钠和混合了双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物的正硅酸四乙酯；继续在40～50℃下搅拌反应8～9h；然后用乙醇洗涤数次获得纯产物CuS@SiO2纳米粒子；
(3)将所述纯产物CuS@SiO2纳米粒子溶解到乙醇溶液中并加入硝酸铵溶液，在50～55℃下搅拌2～...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旻昳，刘锡建，孔文艳，郑喃喃，赵行，王香，管少琪，陆杰，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31