一种具有光热效能的Ni3C纳米粒子的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种具有光热效能的Ni3C纳米粒子的制备方法及其应用，具体方法是以油胺和十八烯为溶剂，高温热解乙酰丙酮镍，得到油溶性纳米粒子，然后用PEG配体交换，把油溶性Ni3C变成水溶性的纳米粒子。得到的产物不但有很好的生物相容性，而且可以用于光热治疗，光热疗是近几年兴起的一种新的治疗癌症的方法，与传统的化疗和放疗相比，这种方法副作用小，杀死癌细胞作用明显。本发明专利技术可以简单的实现具有光热效能的水溶性Ni3C的大规模合成，对设备要求简单，所需原料价格低廉，副产物无公害。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种纳米粒子的制备方法，具体为一种具有光热效能的Ni3C纳米粒子的制备方法，以及在光热治疗癌细胞上的应用。属于纳米材料

技术介绍
癌症是目前导致人类死亡的主要原因，世界卫生组织指出，目前每年在全球夺去700多万人的生命，而且这一数字还将快速上升。人们应重视防范吸烟、饮酒、不健康饮食等可能导致癌症的风险因素。随着世界人口日趋老龄化，预计全世界癌症死亡人数将继续上升，到2030年可能将超过1310万。数据显示，全世界20%的新发癌症病人在中国，24%的癌症死亡病人在中国。目前治疗肿瘤的方法有化学治疗和放射治疗，但是这两种方法对人体的副作用很大。而光热疗法是最近兴起的一种新型的杀死癌细胞的方法，已经引起了许多医学工作者的注意。光热疗法是一种热疗治疗癌症的方法，将纳米材料照射注射到生物体内，用激光照射注射区域，纳米材料吸收光能，然后将光能转变为热能来“烧死”癌细胞，由于光热材料对生物体的副作用小，而且杀死癌细胞的效果明显，已经成为医学和化学工作者研究的热点，并逐步应用于人体。光热材料要求在近红外区域(400nm-1000nm)有较强的吸收，然后用这个波长的激光照射材料从而吸收光能转变为热能。目前应用较多的光热材料有金的纳米材料、碳纳米管、氧化石墨烯等。因为癌细胞的耐高温能力比普通细胞要弱，因此可以控制一定的温度既能杀死癌细胞，又能使正常组织不受破坏，一般较合适的温度为42° C左右。要实现纳米材料在生物体内的光热应用，首先必须满足以下几个条件:1.良好的分散性，只有纳米材料有很好的分散性，才不会团聚，均匀的被细胞吸收。2.亲水性，纳米材料外端必须要有亲水性的官能团才能进入到细胞中。3.良好的生物相容性，纳米材料本身可能有一定的毒性，通过包裹一层亲生物的材料来降低其毒性。PEG是目前应用最多的亲生物分子，既能改善纳米材料的水溶性，又能增强生物相容性，本专利中就采用这种方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种具有光热效能的Ni3C纳米粒子的制备方法，制备的Ni3C纳米粒子具有很好的分散性。本专利技术的另一目的是提供了这种Ni3C纳米粒子在杀死肿瘤细胞上的应用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:一种具有光热效能的Ni3C纳米粒子的制备方法，具体步骤如下:制备前驱体乙酰丙酮镍:A)称取1.98g的NiCl2.6Η20，溶解在IOmL的水中，然后加乙酰丙酮4mL于上述反应溶液中；B)在室温的条件下,磁力搅拌器搅拌，15min后停止搅拌,加入3mL的三乙胺,此时反应液中会出现大量的绿色沉淀；C)静置片刻，过滤。配制乙醇和水的混合溶液20mL，将得到的绿色固体加到上述混合溶液中；D)在90° C的温度下搅拌直至完全溶解，然后在室温的条件下冷却，此时发现溶液中有绿色针状晶体析出；E)抽滤，真空干燥；用去离子水洗两遍，得到的绿色针状晶体就是所要的产物Ni(acac)2 ；制备油溶性Ni3C:F)称取乙酰丙酮镍0.1g放入IOOmL的三颈烧瓶中，然后加入8mL的油胺和20mL的十八烯；G)加空气冷凝管，加热混合物至40°C，溶液变成蓝色的透明溶液；H)继续加热至120°C，然后空气冷凝管的上端插入充满氮气的气球，三颈烧瓶的一端用真空泵抽出溶液中的氧气和水蒸气；I)待抽完三个气球后，然后冷凝管的上端再插入一个气球起到保护作用，以5° C/min的速率加热混合溶液至285°C，保持这个温度30min ；J)30min后停止加热，冷却至室温后加入IOmL的乙醇离心三遍，用12000r的转速离心5min，产物分散在20mL氯仿中；制备水溶性Ni3C:K)取IOmL的上述氯仿溶液`，加入30mg的PEG单羧酸，反应常温下搅拌一晚上；L)待反应完成后，加入5mL的乙醇离心洗剂两遍，将离心好的水溶性Ni3C分散在水中；步骤C)中，乙醇与水的体积比为8:2。步骤E)中，用去离子水洗剂前驱体时，要将去离子水轻轻的滴到针状晶体上，防止去离子水将晶体溶解冲走。在制备前驱体乙酰丙酮镍的过程中，前驱体乙酰丙酮镍溶解在油胺和十八烯中，开始为绿色，很多固体不溶，加热到40°C左右时全部溶解，溶液变成蓝色，加热到220°C时溶液又变成黑色。在制备油溶性Ni3C过程中，Ni3C分散在氯仿中，浓度小时溶液呈现黄绿色，浓度大时呈现黑色。在制备水溶性Ni3C过程中，PEG可根据产物的量适当减少，因为多余的PEG会造成纳米粒子团聚。本专利技术以乙酰丙酮镍为前驱体，通过高温热解法得到Ni3C纳米粒子，纳米粒子的表面与油胺氨基配位，因此制得的纳米粒子有亲油性。为了能应用于生物体内，采用配体交换的方法，用PEG来交换油胺，将纳米粒子变成水溶性，纳米粒子可以很好地分散在水中。并且由于PEG是很好的亲生物分子，也可以增强材料的生物相容性。本专利技术制得的Ni3C纳米粒子为不规则的球形，粒径为42.7±5.2nm，磁学性质表现为顺磁性，制备方法、设备简单，便于大规模合成。制得的材料在激光照射下，可以杀死癌细胞，是一种很好的光热材料。附图说明图1为本专利技术Ni3C纳米粒子改性前后的XRD图；图2为本专利技术油溶性Ni3C的TEM图；图3为本专利技术水溶性Ni3C的TEM图；图4为本专利技术Ni3C的紫外吸收光谱图；图5为本专利技术Ni3C纳米粒子改性前后的红外光谱图；图6为实施例5癌细胞存活率图；图7为实施例6经光照后的癌细胞存活率图。具体实施方式 下面结合实施例与附图对本专利技术做进一步详细、完整地说明:实施例1称取NiCl2.6H20为1.9800g,溶解在IOmL水中，然后加乙酰丙酮4.2mL,于反应溶液中，在室温的条件下，磁力搅拌，15min后停止搅拌，加3.2mL三乙胺，反应液中会出现大量的绿色沉淀，静置片刻，过滤。配制乙醇和水的混合溶液20mL(乙醇与水的体积比为8:2),将得到的绿色固体加到上述混合溶液中，在90°C的温度下搅拌直至完全溶解，然后冷却至室温，此时可以看到有大量的绿色针状晶体析出，抽滤，用去离子水轻轻冲洗，冷冻干燥。得到的绿色针状晶体就是所要的产物Ni (acac)2。实施例2称取0.1032g的乙酰丙酮镍于IOOmL三颈烧瓶中，加入7.9mL的油胺和20.3mL的十八烯，插入冷凝管，上面插一个氮气气球，烧瓶两测的一个瓶口，插入水银温度计测量温度，另一个瓶口连接真空泵。加热到40°C溶液变成蓝色，继续加热到122°C然后打开真空泵抽气，抽完两个气球后，在上端插入一个气球作为保护气。以5°C /min的速度继续升高温度到286°C，保持30min。冷却至室温，用乙醇洗三遍，分散在20mL的氯仿中，油溶性TEM如图2所示。实施例3另取IOmL上述分散的氯仿溶液于IOOmL的单口烧瓶中，加入29.8936mg单羧酸PEG，磁子搅拌反应一晚上，第二天用乙醇洗剂两遍，将样品放在冷冻干燥器中干燥，改性前后的XRD图如图1所不。实施例4取IOmL上述分散的氯仿溶液于IOOmL的单口烧瓶中，加入29.8654mg单羧酸PEG，磁子搅拌反应一晚上，第二天用乙醇洗剂两遍，分散在水中，得到的纳米粒子即是水溶性Ni3C@PEG。图3为水溶性TEM图，其分散性很好。图4为紫外吸收图，在400_1000nm范围有广泛的吸收，可以作为光热试剂。图5为改性前后的红外图，在1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有光热效能的Ni3C纳米粒子的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：?制备前驱体乙酰丙酮镍：?A)称取1.98g的NiCl2·6H2O，溶解在10mL的水中，然后加乙酰丙酮4mL于上述反应溶液中；?B)在室温的条件下，磁力搅拌器搅拌，15min后停止搅拌，加入3mL的三乙胺，此时反应液中会出现大量的绿色沉淀；?C)静置片刻，过滤。配制乙醇和水的混合溶液20mL，将得到的绿色固体加到上述混合溶液中；?D)在90°C的温度下搅拌直至完全溶解，然后在室温的条件下冷却，此时发现溶液中有绿色针状晶体析出；?E)抽滤，真空干燥；用去离子水洗两遍，得到的绿色针状晶体就是所要的产物Ni(acac)2；?制备油溶性Ni3C:?F)称取乙酰丙酮镍0.1g放入100mL的三颈烧瓶中，然后加入8mL的油胺和20mL的十八烯；?G)加空气冷凝管，加热混合物至40℃，溶液变成蓝色的透明溶液；?H)继续加热至120℃，然后空气冷凝管的上端插入充满氮气的气球，三颈烧瓶的一端用真空泵抽出溶液中的氧气和水蒸气；?I)待抽完三个气球后，然后冷凝管的上端再插入一个气球起到保护作用，以5°C/min的速率加热混合溶液至285℃，保持这个温度30min；?J)30min后停止加热，冷却至室温后加入10mL的乙醇离心三遍，每次用12000r的转速离心5min，产物分散在20mL氯仿中；?制备水溶性Ni3C：?K)取10mL的上述氯仿溶液，加入30mg的PEG单羧酸，反应常温下搅拌一晚上；?L)待反应完成后，加入5mL的乙醇离心洗剂两遍，将离心好的水溶性Ni3C分散在水中。...

【技术特征摘要】
1.一种具有光热效能的Ni3C纳米粒子的制备方法，其特征在于:具体步骤如下: 制备前驱体乙酰丙酮镍: A)称取1.98g的NiCl2.6Η20，溶解在IOmL的水中，然后加乙酰丙酮4mL于上述反应溶液中； B)在室温的条件下，磁力搅拌器搅拌，15min后停止搅拌，加入3mL的三乙胺，此时反应液中会出现大量的绿色沉淀； C)静置片刻，过 滤。配制乙醇和水的混合溶液20mL，将得到的绿色固体加到上述混合溶液中； D)在90°C的温度下搅拌直至完全溶解，然后在室温的条件下冷却，此时发现溶液中有绿色针状晶体析出； E)抽滤，真空干燥；用去离子水洗两遍，得到的绿色针状晶体就是所要的产物Ni(acac)2 ； 制备油溶性Ni3C:F)称取乙酰丙酮镍0.1g放入IOOmL的三颈烧瓶中，然后加入8mL的油胺和20mL的十八烯； G)加空气冷凝管，加热混合物至40°C，溶液变成蓝色的透明溶液；...

【专利技术属性】
技术研发人员：周治国，刘伟，杨仕平，于超，孔斌，孙金，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：