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CN112442355B - 一种稀土-透明质酸配位聚合物包覆的vs2纳米结构及其制备方法和应用 - Google Patents

一种稀土-透明质酸配位聚合物包覆的vs2纳米结构及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于稀土下转换纳米材料领域，涉及一种稀土‑透明质酸配位聚合物包覆的VS2纳米结构及其制备方法和应用。将具有下转换发光性能的稀土‑透明质酸配位聚合物(EuCP)包覆在二硫化钒纳米颗粒(VS2NPs)表面，制备稀土‑透明质酸配位聚合物包覆的VS2纳米结构。本发明制备的稀土‑透明质酸配位聚合物包覆的VS2纳米纳米颗粒化学组成均一，纯度较高，形貌均匀，作为光热传导剂表现出优异的光热性能。此外，该方法克服了透明质酸作为传统靶向药物的单一功能的缺点，且不需要大型设备和严苛的反应条件，绿色环保，产率高。在荧光成像指导光热治疗方向提供一条新的思路。

Description

一种稀土-透明质酸配位聚合物包覆的VS2纳米结构及其制备 方法和应用
技术领域
本发明属于稀土下转换纳米材料领域，涉及一种稀土-透明质酸配位聚合物包覆的VS2纳米结构及其制备方法和应用。
背景技术
光热治疗是一种利用光热材料将光能转化为局部过热，从而杀死癌细胞的治疗方法。将光热传导剂注入人体内，具有靶向性的光热传导剂会被肿瘤细胞摄取吸收，然后用一定波长的激光激发肿瘤组织内滞留的光热传导剂，从光中获取能量，然后将这种光能转化为热能，从而提高肿瘤周围环境的温度并引发癌细胞的死亡。因其具有无创性、精确可操控性和良好的治疗效果，得到了临床医学研究人员的广泛关注。然而，光热治疗的潜在临床应用却面临着光热材料的光热转化效率低和生物相容性差等挑战。
稀土下转换发光是指其中发射光的光子能量低于激发光的光子能量的过程，该过程符合斯托克定律(Stokes)。下转换过程是其中较高能量水平(激发能量水平)达到较低能量水平(发光能量水平)的过程。掺杂Eu3+的荧光材料具有较高的荧光发射强度，以及较长的荧光寿命，发射光颜色为红色。与普通发光材料相比，稀土配位聚合物具有光稳定性强、荧光寿命长、灵敏度高、组织穿透力强、毒性低、较高的时间和空间分辨率等优点。因此，是一种良好的荧光生物成像材料。
目前已有不少纳米结构被广泛用于肿瘤光热治疗，例如：金纳米结构、碳纳米结构、过渡金属硫化物纳米结构等，另一方面，赋予诊断试剂荧光成像的功能，可以进一步提高光热治疗的特异性和敏感性，为癌症治疗提供更加有效的导航。文献[ACS Appl. Mater.Interfaces 2017, 9, 36533-36547]以透明质酸功能化金纳米结构为基础，开发了一种近红外双触发药物释放纳米平台，用于乳腺癌的主动靶向协同光热化疗。文献[ActaPharmaceutica Sinica B 2019;9(2):410–420]报道了一种由阳离子小型红色发射牛血清白蛋白保护的金纳米簇应用于光热治疗。该材料由带负电荷的透明质酸制成，易于保留在肿瘤部位，并可能因肿瘤特异性透明质酸酶而降解变成小的纳米纳米颗粒，从而使试剂深入肿瘤。透明质酸外壳赋予该材料主动靶向能力和透明质酸酶依赖性药物释放的功能。
发明内容
本发明提出一种稀土-透明质酸配位聚合物包覆的VS2纳米结构及其制备方法和应用，将具有下转换发光性能的EuCP成功的包覆在VS2纳米纳米颗粒的表面，将其应用于光热治疗中。与VS2纳米纳米颗粒相比较，被EuCP包覆的VS2纳米结构(VS2@EuCP)的光热性能没有发生明显的改变，且呈现了良好的下转换荧光效果，开发了一种低毒性、可监控性、强光热性能的光热治疗传导剂的制备方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种稀土-透明质酸配位聚合物包覆的VS2纳米结构，所述VS2纳米结构中，以透明质酸为有机配体，稀土钆离子为中心金属离子，铕离子为掺杂离子，室温条件下利用一锅法与VS2纳米颗粒反应合成稀土-透明质酸配位聚合物包覆的超小VS2纳米颗粒（VS2@EuCP）。
上述的稀土-透明质酸配位聚合物包覆的VS2纳米结构的制备方法，包括以下步骤：
（1）配制透明质酸钠的水溶液，然后依次加入1，2-二十六烷酰基-sn-甘油基-3-胆碱磷酸、胆固醇和VS2纳米颗粒的混合溶液，混合均匀得溶液Ⅰ；
（2）向步骤（1）的溶液Ⅰ中加入Gd(NO3)3溶液和Eu(NO3)3溶液，在氮气保护的条件下磁力搅拌室温反应，反应完全得反应液；
（3）收集步骤（2）反应液中的产物，在蒸馏水中透析24h后经冷冻干燥，即得稀土-透明质酸配位聚合物包覆的VS2纳米结构。
所述步骤（1）中透明质酸钠、1，2-二十六烷酰基-sn-甘油基-3-胆碱磷酸、胆固醇和VS2纳米颗粒的物质的量比为125：2：2：（100-125）。
所述步骤（1）中混合溶液的溶剂为氯仿。
所述步骤（2）中Gd(NO3)3和Eu(NO3)3的物质的量比以透明质酸钠为基准为0.8:0.64；Gd(NO3)3溶液的溶度为0.02-0.06mol/L，Eu(NO3)3溶液的溶度为0.16-0.48mol/L。
所述步骤（2）中室温反应的时间为20-24h。
一种光热传导剂，所述光热传导剂为权利要求1所述的稀土-透明质酸配位聚合物包覆的VS2纳米结构。
本发明具有以下有益效果：
1、本申请制备的稀土-透明质酸配位聚合物包覆的VS2纳米颗粒（VS2@EuCP），平均粒径为10nm，尺寸均匀，分散良好，在近红外区（NIR）有较高的吸光度，可作为一种良好的光热试剂。
2、在1.0W/cm2，980nm近红外光对VS2@EuCP照射实验中发现，辐照5分钟，所合成的VS2@EuCP，从环境温度(30.7℃)上升到66.3℃，温度变化值为35.6℃，具有光热转换效果，可应用于生物医药制备领域。
3、本发明克服了透明质酸作为传统靶向药物的单一功能的缺点，通过与稀土钆离子和铕离子配位，所得到的透明质酸配位聚合物具有良好的下转换发光性能，在保留了透明质酸良好的生物相容性和癌细胞靶向能力外，赋予了其发光指导光热治疗的能力。且合成方法不需要大型设备和严苛的反应条件，绿色环保，简便高效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是VS2@EuCP的TEM。
图2是VS2@EuCP的HETEM图。
图3是HA和VS2@EuCP的傅里叶红外（FTIR）光谱。
图4是VS2@EuCP的HETEM图。
图5是VS2和VS2@EuCP的水溶液的近红外可见光吸收光谱比较图。
图6是VS2@EuCP的光热升温成像图。
图7是EuCP的下转换发光光谱图。
图8是VS2@EuCP的下转换发光光谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例的一种稀土-透明质酸配位聚合物包覆的VS2纳米结构的制备方法，步骤如下：
（1）0.5mmol透明质酸钠加入10mL水中，溶胀2小时；以1：1的摩尔比称取1，2-二十六烷酰基-sn-甘油基-3-胆碱磷酸(0.008mmol)、胆固醇(0.008mmol)和VS2纳米颗粒（0.5mmol），并将其溶于氯仿溶液得混合溶液；
（2）然后将步骤（1）的混合溶液加入已经溶胀的透明质酸钠溶液中，取Gd(NO3)3水溶液(1mL,0.04mol/L)和Eu(NO3)3的水溶液(1mL，0.32mol/L)与上述溶液混合，室温下磁力搅拌5分钟，并转移到三颈烧瓶中在室温氮气保护的条件下磁力搅拌反应24小时；待反应完全，将产物在蒸馏水中透析24小时后冷冻干燥，得到黑色的产物，样品记为VS2@EuCP。
本实施例制备的VS2@EuCP的透射电镜和高分辨透射电镜图如图1和图2所示，从图中可见，所得的VS2@EuCP是颗粒形的，颗粒分散性良好，没有出现聚集，尺寸均匀，粒径范围在10nm左右。从高分辨透射电镜图（图2）可以清晰看到VS2的晶格条纹，晶格间距为0.25nm，属于VS2纳米颗粒（101）晶面。从傅里叶变换红外（FTIR）光谱（图3）可分析得知，在NaHA的谱图中（图3b）， 1160cm-1和1080cm-1是透明质酸中的C-0-C伸缩振动峰，在VS2@EuCP的谱图中（图3a），600cm-1是V-S-V的伸缩振动峰，当形成VS2@EuCP后（图3a），在1160cm-1和1090cm-1出现了透明质酸的C-O-C的伸缩振动峰，在V-S-V键位置处（600cm-1），红外强度显著增强，这些结果显然证明透明质酸成功修饰在了VS2的表面。
实施例2
本实施例的一种稀土-透明质酸配位聚合物包覆的VS2纳米结构的制备方法，步骤如下：
（1）0.5mmol透明质酸钠加入10mL水中，溶胀2小时；以1：1的摩尔比称取1，2-二十六烷酰基-sn-甘油基-3-胆碱磷酸(0.008mmol)、胆固醇(0.008mmol)和VS2纳米颗粒（0.4mmol），并将其溶于氯仿溶液得混合溶液；
（2）然后将步骤（1）的混合溶液加入已经溶胀的透明质酸钠溶液中，取Gd(NO3)3水溶液(1mL，0.02mol/L)和Eu(NO3)3水溶液(1mL，0.16mol/L)与上述溶液混合，室温下磁力搅拌5分钟，并转移到三颈烧瓶中在室温氮气保护的条件下磁力搅拌反应24小时；待反应完全，将产物在蒸馏水中透析20小时后冷冻干燥，得到黑色的产物，样品记为VS2@EuCP。
实施例3
本实施例的一种稀土-透明质酸配位聚合物包覆的VS2纳米结构的制备方法，步骤如下：
（1）0.5mmol透明质酸钠加入10mL水中，溶胀2小时；以1：1的摩尔比称取1，2-二十六烷酰基-sn-甘油基-3-胆碱磷酸(0.008mmol)、胆固醇(0.008mmol)和VS2纳米颗粒（0.45mmol），并将其溶于氯仿溶液得混合溶液；
（2）然后将步骤（1）的混合溶液加入已经溶胀的透明质酸钠溶液中，取Gd(NO3)3水溶液(1mL，0.04mol/L)和Eu(NO3)3水溶液(1mL，0.48mol/L)与上述溶液混合，室温下磁力搅拌5分钟，并转移到三颈烧瓶中在室温氮气保护的条件下磁力搅拌反应24小时；待反应完全，将产物在蒸馏水中透析20小时后冷冻干燥，得到黑色的产物，样品记为VS2@EuCP。
实施效果例
选择在1.0W/cm2，980nm近红外光对VS2@EuCP照射以观察温度的变化情况，同时，以EuCP水溶液、去离子水和VS2纳米颗粒溶液作为对照溶液。升温曲线如图4所示，照射5分钟后，VS2@EuCP原液从环境温度(30.7℃)上升到66.3℃，温度变化值为35.6℃。而对照样品溶液中，VS2纳米颗粒溶液温度可以升高20℃左右，(EuCP和水)温度可以升高5℃左右，这是由于980nm红外光可以引起水热的原因。与此同时，光热成像仪同样记录了温度的变化，光照后，VS2@EuCP随着时间变化逐渐变白(图5)。由此可见，本发明所合成的VS2@EuCP具有光热转换效果，可具有应用于生物医药的潜能。
图7和图8分别是在398nm激发下EuCP和VS2@EuCP的荧光发射光谱图。它们有四个明显的特征峰，光谱范围从450nm到720nm，分别位于591nm,614nm,649nm和699nm，对应Eu3+的5D0-7FJ(J=1,2,3,4)过渡态的迁移，其中最强的峰坐落与红色光区614nm处。当对比EuCP与VS2@EuCP的发射光谱的强度时，发现VS2的存在明显引起荧光发射光谱强度的衰减，这可能是由于VS2与配位聚合物之间的辐射能量传递，荧光发射的辐射再吸收和配位聚合物内部的能量耗散，进而导致荧光衰减。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种稀土-透明质酸配位聚合物包覆的VS2纳米结构，其特征在于：所述VS2纳米结构中，以透明质酸为有机配体，稀土Gd3+为中心金属离子，Eu3+为掺杂离子，室温条件下与VS2纳米颗粒反应合成稀土-透明质酸配位聚合物包覆的VS2纳米颗粒。
2.权利要求1所述的稀土-透明质酸配位聚合物包覆的VS2纳米结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）配制透明质酸钠的水溶液，然后依次加入1，2-二十六烷酰基-sn-甘油基-3-胆碱磷酸、胆固醇和VS2纳米颗粒的混合溶液，混合均匀得溶液Ⅰ；
（2）向步骤（1）的溶液Ⅰ中加入Gd(NO3)3溶液和Eu(NO3)3溶液，在氮气保护的条件下磁力搅拌室温反应，反应完全得反应液；
（3）收集步骤（2）反应液中的产物，在蒸馏水中透析24h后经冷冻干燥，即得稀土-透明质酸配位聚合物包覆的VS2纳米结构。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中透明质酸钠、1，2-二十六烷酰基-sn-甘油基-3-胆碱磷酸、胆固醇和VS2纳米颗粒的物质的量比为125：2：2：（100-125）。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中混合溶液的溶剂为氯仿。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中Gd(NO3)3和Eu(NO3)3的物质的量比以透明质酸钠为基准为0.8:0.64；Gd(NO3)3溶液的溶度为0.02-0.06mol/L，Eu(NO3)3溶液的溶度为0.16-0.48mol/L。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中室温反应的时间为20-24h。
7.一种光热传导剂，其特征在于：所述光热传导剂为权利要求1所述的稀土-透明质酸配位聚合物包覆的VS2纳米结构。
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