吸收波长随温度振荡的光热转换材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种吸收波长在最佳热疗温度附近振荡的光热转换材料及其制备方法和应用。该方法从水溶性壳寡糖出发，制备了烯丙基壳寡糖，并与N‑异丙基丙烯酰胺共聚，合成低临界溶解温度(LCST)在最佳热疗温度(～40℃)附近的温敏聚合物。采用该聚合物对烯丙基二氢硫辛酸修饰的一维线性金纳米材料进行原位包封，构建出温度超过LCST时，聚合物收缩挤压金纳米材料折叠、最大吸收波长蓝移、光热转换效率降低、温度增速减缓的光热转换材料。本发明专利技术所制备的光热转换材料具有在最佳热疗温度附近振荡的最大紫外吸收波长，可实现温度稳定在最佳温度附近的光热治疗，在肿瘤光热治疗中具有良好的温度控制能力，避免高温灼伤等副作用，是光热治疗的理想试剂。

【技术实现步骤摘要】
吸收波长随温度振荡的光热转换材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种吸收波长在最佳热疗温度附近振荡的光热转换材料，具体地说，涉及一种表面包覆LCST约40℃的温敏聚合物的一维线性金纳米材料及其制备方法和应用，属于光热治疗领域新型光热转换试剂及其制备方法与技术。
技术介绍
光热治疗(PTT)是利用光诱发的热对肿瘤或者病变部位进行局部治疗而不伤害周围健康组织的医疗技术，是一种近年来备受关注的新型非侵入性肿瘤治疗技术。在不同的治疗方法中，PTT具有一定的优势：使用可调节剂量的外部激光照射可以精确定位肿瘤，从而使对周围健康组织的损伤最小化。光热治疗离不开安全高效的光热治疗试剂，理想的光热治疗试剂需要具有高的光热转换效率和良好的生物安全性。金纳米材料可以方便的通过自组装形成一维线性光热转换材料，其表面等离子体共振波长从505nm到1550nm、光热转换效率从50％到100％连续可调，且可通过表面修饰获得良好的生物相容性，因此常将其吸收波长调整到750nm到1350nm之间的区域(NIR-I区和NIR-II区)并用于光热治疗。光热治疗试剂可以将吸收光的能量转化为热能，从而提高周围环境的温度。理想情况下，光热治疗试剂只会在局部增加温度到42℃，以减少对健康组织的损害，然而由于金等纳米材料高的光热转换效率，存在温度不可控升高现象，如何控制温度稳定在42℃是光热治疗试剂面临的技术难点。温敏聚合物作为一种新型的功能高分子材料，因其高吸水性、优异的生物相容性和温度响应能力引起了越来越多科研工作者的关注，被广泛应用于生物组织工程和药物控制释放等领域。温敏聚合物具有随环境温度改变产生显著的溶胀-收缩体积突变的性质，尤其是温度达到低临界溶解温度(LCST)时，温敏聚合物的体积会产生急剧变化。聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)是研究最为广泛的一种温敏聚合物，其结构中同时含有亲水基团酰胺基和疏水基团异丙基。温度较低时聚合物中起主导作用的是亲水基团与水分子之间的氢键，高分子链伸展，水凝胶吸水溶胀；随着温度的升高，亲水基团与水分子之间的氢键作用减弱，起主导作用的变为疏水基团间的相互作用，高分子链聚集，水凝胶脱水收缩。PNIPAM是一种典型的热缩型温敏聚合物，即温度升高，水凝胶迅速收缩，但其LCST通常为32℃。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有光热治疗试剂的缺陷，提供一种吸收波长随温度振荡的光热转换材料及其制备方法。本专利技术的目的在于提供一种新型波长随温度振荡的光热转换材料及其制备方法和应用。一方面，本专利技术提供了一种吸收波长在最佳热疗温度附近振荡的光热转换材料的制备方法，所述方法为：采用温敏聚合物包裹一维线性金纳米粒子得到所述光热转换材料；所述温敏聚合物的低临界溶解温度为38～45℃。基于上述方案，优选地，所述方法包括以下步骤：步骤一、采用烯丙基二氢硫辛酸对一维线性金纳米粒子的表面进行修饰，得到中间体I；步骤二、以过硫酸钾或过硫酸钠中的一种或两种为引发剂，引发质量比为0.5：1～2：1的N-异丙基丙烯酰胺和烯丙基壳寡糖与所述中间体I进行自由基聚合，得到所述光热转换材料。基于上述方案，优选地，所述步骤一包括以下步骤：向所述一维线性金纳米粒子中加入100～300μL浓度为5～50mM的烯丙基二氢硫辛酸的乙醇溶液，静置12～24h，通过巯-金键自组装在所述一维线性金纳米粒子表面，得到所述中间体I；所述步骤二包括以下步骤：向所述中间体I中加入N-异丙基丙烯酰胺、烯丙基壳寡糖和所述引发剂，所述N-异丙基丙烯酰胺、烯丙基壳寡糖和所述引发剂的质量比为7.5:15:1～20:10:1，通过自由基聚合形成温敏聚合物包覆一维线性金纳米粒子的光热转换材料。基于上述方案，优选地，所述烯丙基壳寡糖的制备方法如下：在5～15mL甲基丙烯酸酐溶液中，加入0.1～1.0g壳寡糖，于4～60℃搅拌反应48～4h，采用无水乙醇和/或乙酸乙酯进行沉淀并过滤洗涤，得到所述烯丙基壳寡糖；所述壳寡糖MW＝500～5000Da；采用无水乙醇和乙酸乙酯进行沉淀并过滤洗涤时，所述无水乙醇和乙酸乙酯的体积比1:10～1:100。基于上述方案，优选地，所述一维线性金纳米粒子的制备方法为：向金纳米粒子中依次加入40～200μL0.1～1mMNaCl和1.5～2.5mL乙醇，静置30～60min后，再快速加入100～300μLNH3的乙醇溶液，通过溶剂诱导自组装，形成所述一维线性金纳米粒子；，具有750～1350nm的最大紫外吸收波长。再加入100～300μL烯丙基二氢硫辛酸的乙醇溶液(5～50mM)，静置12～24h，通过巯-金键自组装在一维线性金纳米粒子表面修饰以烯丙基二氢硫辛酸。再加入质量比7.5:15:1～20:10:1的N-异丙基丙烯酰胺、烯丙基壳寡糖和过硫酸钾或过硫酸钠中的一种或两种引发剂，通过自由基聚合形成LCST约40℃的温敏聚合物包覆层所述NH3的乙醇溶液浓度为3～5Vol％。基于上述方案，优选地，所述金纳米粒子的粒径为25～45nm；所述金纳米粒子的制备方法如下：在剧烈搅拌条件下，将30～100℃的柠檬酸钠溶液加入到煮沸状态的氯金酸溶液中，得到混合液，待所述混合液变为紫红色后，离心浓缩去除上清液，得到所述金纳米粒子；所述热的柠檬酸钠溶液的浓度为5～15mL，用量为35～45mM；所述氯金酸溶液的浓度为0.5～1.5mM，用量为50～150mL。基于上述方案，优选地，所述烯丙基二氢硫辛酸的制备方法如下：(1)将硫辛酸、HATU和甲醇溶于10～30mL二氯甲烷中，加入N,N-二异丙基乙胺、三乙胺、乙二胺、Na2CO3、NaHCO3、NaOH中的一种或几种，调节pH为8～9，氮气保护下0～40℃反应12～48h，真空旋蒸，底物水洗干燥，得到硫辛酸甲酯；(2)将100～200mg硫辛酸甲酯溶于5～15mL无水乙醇中，加入0.5～1.5mL水合肼，40～80℃氮气保护下反应2～6h，旋转蒸发制备硫辛酸酰肼；(3)将所述硫辛酸酰肼空气中暴露12～24h后，取10～30mg硫辛酸酰肼溶于1～10mL二氯甲烷中，溶解完全后加入20～60μLN,N-二异丙基乙胺和1.0～4.0mL丙烯酰氯，冰浴搅拌反应1～5h，旋蒸得到烯丙基硫辛酸；(4)于所述烯丙基硫辛酸中加入等摩尔量的5～50mM三(2-羧乙基)膦盐酸盐(TECP)乙醇溶液，0～40℃反应5～10min，得到所述烯丙基二氢硫辛酸；所述步骤(1)中，硫辛酸、HATU和甲醇摩尔比为1:1:1～1:3:10；所述硫辛酸的用量为0.1～1.0g。另一方面，本专利技术提供了一种上述方法制备的光热转换材料。本专利技术提供的最大紫外吸收波长在理想热疗温度附近振荡的光热转换材料可应用在肿瘤光热治疗中。有益效果1、本专利技术通过采用亲水结构单元对PNIPAM进行共聚修饰，提高了其LCST。2、本专利技术采用改性修饰的烯丙基壳寡糖与N-异丙基丙烯酰胺共聚，通过在聚合物中引入壳寡糖亲水结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光热转换材料的制备方法，其特征在于，所述方法为：采用温敏聚合物包裹一维线性金纳米粒子得到所述光热转换材料；所述温敏聚合物的低临界溶解温度为38～45℃。/n

【技术特征摘要】
1.一种光热转换材料的制备方法，其特征在于，所述方法为：采用温敏聚合物包裹一维线性金纳米粒子得到所述光热转换材料；所述温敏聚合物的低临界溶解温度为38～45℃。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一、采用烯丙基二氢硫辛酸对一维线性金纳米粒子的表面进行修饰，得到中间体I；
步骤二、以过硫酸钾或过硫酸钠中的一种或两种为引发剂，引发质量比为0.5：1～2：1的N-异丙基丙烯酰胺和烯丙基壳寡糖与所述中间体I进行自由基聚合，得到所述光热转换材料。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，
所述步骤一包括以下步骤：向所述一维线性金纳米粒子中加入100～300μL浓度为5～50mM的烯丙基二氢硫辛酸的乙醇溶液，静置12～24h，通过巯-金键自组装在所述一维线性金纳米粒子表面，得到所述中间体I；
所述步骤二包括以下步骤：向所述中间体I中加入N-异丙基丙烯酰胺、烯丙基壳寡糖和所述引发剂，所述N-异丙基丙烯酰胺、烯丙基壳寡糖和所述引发剂的质量比为7.5:15:1～20:10:1，通过自由基聚合形成温敏聚合物包覆一维线性金纳米粒子的光热转换材料。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述烯丙基壳寡糖的制备方法如下：在5～15mL甲基丙烯酸酐溶液中，加入0.1～1.0g壳寡糖，于4～60℃搅拌反应48～4h，采用无水乙醇和/或乙酸乙酯进行沉淀并过滤洗涤，得到所述烯丙基壳寡糖；
所述壳寡糖MW＝500～5000Da；采用无水乙醇和乙酸乙酯进行沉淀并过滤洗涤时，所述无水乙醇和乙酸乙酯的体积比1:10～1:100。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述一维线性金纳米粒子的制备方法为：向金纳米粒子中依次加入40～200μL0.1～1mMNaCl和1.5～2.5mL乙醇，静置30～60min后，再加入100～300μLNH3的乙醇溶液，通过溶剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：张树彪，陈会英，范雪枫，刘建波，赵轶男，
申请(专利权)人：大连民族大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21