一种具有光热转换表层的硫酸钡材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有光热转换表层的硫酸钡材料及其制备方法，该材料由硫酸钡和其外包覆的近红外光热涂层组成。制备方法包括方法(1)或(2)：(1)将硫酸钡乙醇分散液加入到聚多巴胺溶液中搅拌，离心清洗干燥，即得；(2)向硫酸钡乙醇分散液中，加入氯化铁和吡咯溶液，再加入盐酸搅拌，离心清洗干燥，即得。该材料可用于制备光热转换材料。本发明专利技术制备简单，材料廉价易得，光热产品可批量制备，适用性广，此外，材料在红外激光下能产生明显的光声信号，具有X

【技术实现步骤摘要】
一种具有光热转换表层的硫酸钡材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光热转换材料和生物医用领域，具体涉及一种具有光热转换表层的硫酸钡材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]光热效应是光热剂在光照射下将光能转化为热能的现象，具备光热效应的材料被称为光热剂或光热转换材料。光热转换材料得益于能够充分利用光能进行热转换的优势，已经在生物领域、海水淡化、高效能源的应用和光驱动机器的开发等许多研究领域备受关注。与此同时，由于光热效应相关技术具有无触点和精确控制特性，能够很好地符合现代医学治疗对新型诊断和治疗方法的探索目标，引起了人们越来越多的兴趣。光热转换材料可以直接作为光热治疗剂用于治疗疾病，如通过近红外激光照射后对癌细胞的消融、作为载药和光控释放的载体和光热杀菌等。因此，能够开发具有多功能应用的光热转换材料具有很强的研究价值和应用意义。
[0003]在生物应用中，相比于易被黑色素和血红蛋白吸收的可见光，或是能被水强吸收的中远红外光，近红外光能在皮肤和组织表现出最小的光吸收和最小的损伤，平衡了生物组织的穿透深度和侵入性，有着不可替代的优势，因此吸附700
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1100nm之间的近红外光是光热转换材料应用于生物医学领域的关键。另一方面，生物医用领域的应用中对光热转换材料有严格的要求，如近红外吸收性强、光热转换效率高、生物相容性好、水溶性或分散性高、对健康组织毒性低等。近年来，将疾病诊断和治疗等多种功能结合起来的多功能光热剂成为光热效应在生物领域应用的趋势。在过去的十多年里，各种光热转换材料包括有机化合物、无机材料、碳材料和聚合物等都被备受瞩目。其中金属化合物是应用最广泛的，包括各种金属纳米材料，如金、银纳米颗粒和钯纳米薄片，还有一些金属氧化物纳米材料如氧化铁纳米颗粒、氧化钨纳米晶体和黑磷量子点等。生物有机光热剂，如聚多巴胺(PDA)、聚噻吩(PT)、聚苯胺(PAn)、聚吡咯(PPy)等聚合物光热材料及其衍生物具有分子水平结构设计、近红外吸收强、光热转换效率高、生物相容性好等特点，是一类新型光热材料。基于其灵活的分子设计、良好的生物相容性和潜在的生物降解性，与无机纳米材料相比具有更大的优势。
[0004]本专利技术开发了一种具有光热转换表层的硫酸钡。利用硫酸钡对人体无毒无害，可排泄等优点，通过对其包覆有机光热涂层实现了多功能复合纳米粒子的开发。该方法获得的具有光热转换表层的硫酸钡保留了硫酸钡原有的优良X
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Ray造影功能，改善了硫酸钡的团聚情况，同时光热聚合物涂层进一步提升了硫酸钡的生物相容性，硫酸钡与光热涂层结合后能在红外激光下能产生明显的光声信号，可用于X
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ray显影和光声造影双重显影，并且具备良好的、稳定的、可循环的光热转换性能，可应用于光热治疗、光热抗菌、显影等多个生物医用领域，成本低，易于实现，有利于推广应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种具有光热转换表层的硫酸钡材料及其制备方法，所述
的具有光热效应的硫酸钡材料可通过控制具有光热效应的聚合物涂层的种类、浓度以及复合时间去调控硫酸钡光热转换涂层的厚度及光热性能。
[0006]一种具有光热转换表层的硫酸钡材料，由硫酸钡与具有光热效应的聚合物涂层组成，所述的硫酸钡被10
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20nm厚的所述聚合物涂层包覆，所述的硫酸钡及所述聚合物涂层具有稳定的复合结构和良好的生物相容性。
[0007]所述的具有光热效应的聚合物涂层为聚多巴胺或聚吡咯中的一种或多种。
[0008]所述的硫酸钡为直径在500nm
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5μm的颗粒。
[0009]其制备方法，包括如下方法(1)或(2)的步骤：
[0010]方法(1)将硫酸钡乙醇分散液加入到聚多巴胺溶液(PDA)中，滴入Tris
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HCl缓冲液滴定至pH为8.5后，搅拌一定时间，离心清洗干燥，即得所述具有光热转换表层的硫酸钡材料；
[0011]方法(2)向硫酸钡乙醇分散液中，加入等体积的氯化铁和吡咯溶液，再加入少量浓盐酸，搅拌一定时间后，离心清洗干燥，即得所述具有光热转换表层的硫酸钡材料。
[0012]上述的制备方法(1)或(2)中硫酸钡乙醇分散液浓度为10
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300mg/mL。
[0013]上述的制备方法(1)或(2)中离心转速为5000
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12000r/min，时间为20min
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1h，去离子水清洗重复至少三次，37℃烘箱干燥过夜。
[0014]上述的制备方法(1)中PDA浓度为2
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30mg/mL,Tris
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HCl缓冲液浓度为1
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10mol/mL，搅拌时间为0.5h
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24h。
[0015]上述的制备方法(2)中氯化铁和吡咯溶液的浓度分别为20mg/mL
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300mg/mL和9mg/mL
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100mg/mL,加入与吡咯溶液体积比为5:3
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1:2的浓盐酸,搅拌时间为0.5h
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24h。
[0016]本专利技术的具有光热转换表层的硫酸钡及其制备方法具有如下特点：
[0017]1)采用乙醇超声润洗的硫酸钡作为内源无机材料，能改善硫酸钡团聚严重情况，增大比表面积，有利于与聚合物涂层复合。
[0018]2)所获取的聚合物涂层具有优异的聚合和粘附特性，与硫酸钡能够有效复合且结合稳定，最终获取的具有光热转换表层的硫酸钡具有长时间稳定的光热特性。
[0019]3)本专利技术的具有光热转换表层的硫酸钡不仅利用了硫酸钡对人体无毒无害，可排泄等优点，而且通过对其包覆有机光热涂层实现了多功能复合纳米粒子的开发。最终获得的具有光热转换表层的硫酸钡保留了硫酸钡原有的优良X
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Ray造影功能，进一步提升了硫酸钡的生物相容性，同时具备良好的光热转换性能。成本低，易于实现，有利于推广应用。
[0020]本专利技术进一步提供了所述具有光热转换表层的硫酸钡在制备光热转换材料和生物医用领域中的应用。
[0021]上述的应用中，所述的制备光热转换材料包括光热纳米颗粒和/或光热纳米薄膜；具体可为应用于近红外传感器和光控可降解塑料的制备。
[0022]上述的应用中，所述的生物医用包括光热治疗肿瘤、光热杀菌和/或载药光控释药。
附图说明
[0023]图1为本专利技术中具有光热表层的硫酸钡结构示意图和扫描电镜图。(BPA是指采用方法(1)得到的材料，BPy是指采用方法(2)得到的材料)。
[0024]图2是本专利技术实施例6和实施例14制备的具有光热转换表层的硫酸钡的拉曼图。
[0025]图3是本专利技术实施例6和实施例14制备的具有光热转换表层的硫酸钡在808nm近红外激光照射下实时红外加热/冷却曲线图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有光热转换表层的硫酸钡材料，其特征在于，该材料由硫酸钡与具有光热效应的聚合物涂层组成，所述硫酸钡被10
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20nm厚的所述聚合物涂层包覆。2.根据权利要求1所述的具有光热转换表层的硫酸钡材料，其特征在于，所述的具有光热效应的聚合物涂层为聚多巴胺或聚吡咯中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的具有光热转换表层的硫酸钡材料，其特征在于，所述的硫酸钡为直径在500nm
‑
5μm的颗粒。4.制备如权利要求1
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3任一项所述的具有光热转换表层的硫酸钡材料的方法，其特征在于，包括如下方法(1)或(2)的步骤：方法(1)将硫酸钡乙醇分散液加入到聚多巴胺溶液(PDA)中，滴入Tris
‑
HCl缓冲液滴定至pH为8.5后，搅拌、离心、清洗、干燥，即得所述具有光热转换表层的硫酸钡材料；方法(2)向硫酸钡乙醇分散液中，加入等体积的氯化铁和吡咯溶液，再加入浓盐酸，搅拌、离心、清洗、干燥，即得所述具有光热转换表层的硫酸钡材料。5.根据权利要求4所述的具有光热转换表层的硫酸钡材料的制备方法，其特征在于，所述的方法(1)或(2)中硫酸钡乙醇分散液浓度为10mg/mL
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300mg/mL。6.根据权利要求4所述的具有光热转换表层的硫酸钡材料的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：程逵，何瑶婷，翁文剑，蔡秀军，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：