本發(fā)明屬于納米醫(yī)藥，具體涉及一種au2s-上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、癌癥的發(fā)病率和死亡率逐年攀升對人類的健康與生存構(gòu)成巨大的威脅，目前臨床上常使用的癌癥治療方式以手術(shù)、化療、放療為主，存在創(chuàng)傷面積較大、放化療副作用大、細胞耐藥等問題。近來，對人體創(chuàng)傷小、高效、低毒副作用的光療方法進入人們的視野。光療包括光動力療法(pdt)和光熱療法(ptt)，光熱療法原理是具有光熱轉(zhuǎn)化能力的納米試劑吸收近紅外光通過等離子體加熱或非輻射弛豫轉(zhuǎn)換成熱量，從而通過溫度升高殺死細胞。光動力療法原理是通過使用特定波長的激光照射光敏劑使其受到激發(fā)，激發(fā)態(tài)的光敏劑將能量傳遞給周圍的氧，生成活性氧，活性氧與臨近的生物大分子發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生細胞毒性，進而導(dǎo)致細胞受損乃至死亡。光療與傳統(tǒng)的放療或化療等相比，優(yōu)勢在于高選擇性、非侵入性和低耐藥性。即便光療針對癌癥治療有較明顯優(yōu)勢，但其在臨床應(yīng)用也受到諸多因素制約，如光敏劑靶向差，損傷正常組織；激發(fā)波長短，無法實現(xiàn)對深層腫瘤的治療；產(chǎn)生的活性氧分子壽命短、擴散距離有限等。同時由于常規(guī)的pdt治療通常采用的是藍光和紅光等可見光，其在生物組織中的穿透深度有限，導(dǎo)致目前pdt大多只能應(yīng)用于淺表腫瘤的治療，對組織深處或尺寸較大的腫瘤如腦膠質(zhì)瘤治療效果不佳。

2、稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料是一種吸收長波長光子后輻射短波長光子的材料，能夠?qū)⒌湍芰康慕t外光轉(zhuǎn)換為高能量的可見光，這為解決上述問題提供了新的途徑。當(dāng)該材料與光敏劑復(fù)合后，在近紅外光激發(fā)下發(fā)射的紫外光或可見光激活光敏劑，后者產(chǎn)生的活性氧物種(ros)殺死癌細胞，可以克服當(dāng)前pdt的缺點。如cn108949151b公開了一種表面生長過渡金屬二硫化物的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米復(fù)合材料的制備方法，其包括如下步驟：（1）采用溶劑熱法合成表面包裹有惰性nagdf4層的油溶性稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米晶形成第一分散液；（2）將過渡金屬氯化物與單質(zhì)硫溶解在混合溶液中，以第一分散液為底物，生長納米晶體，并分散在三氯甲烷中，形成第二分散液；（3）預(yù)備兩親性聚合物配體，并在常溫條件下與第二分散液攪拌，對材料進行水溶性改性，即得到水溶性的表面生長過渡金屬二硫化物的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米復(fù)合材料。該材料同時具有光熱治療、熒光成像、磁共振成像等多種應(yīng)用價值，且粒徑較小，在腫瘤診斷和治療等領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用前景。cn103623407a公開了一種集輔助腫瘤熱療與放療功能于一體的納米協(xié)同治療劑，以納米級上轉(zhuǎn)換發(fā)光顆粒naybf4:er3+/gd3+為核，核外表面包裹一層帶有正電荷的二氧化硅，帶負電荷的超小硫化銅納米粒子以靜電作用吸附在二氧化硅表面，最外表面嫁接有聚乙二醇(peg)。該納米協(xié)同治療劑在生理鹽水中具有良好分散性，其中稀土元素yb、gd、er可以增強局部放射劑量，增加腫瘤部位的射線沉積量；cus納米粒子可吸收980nm激光，并轉(zhuǎn)化為高能熱量，進而殺死癌細胞；兩者存在良好的協(xié)同作用，實現(xiàn)了優(yōu)勢互補，大幅度提高了腫瘤殺傷力。cn103480006a公開了集發(fā)光/ct/mr多模式成像與腫瘤熱療于一體的多功能納米診療劑，所述多功能納米診療劑包括：具有近紅外發(fā)光/ct/mr三模式成像性能的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒、包裹于所述上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒表面的二氧化硅層、靜電吸附于所述二氧化硅層表面的近紅外光熱轉(zhuǎn)換劑顆粒、以及接枝于所述近紅外光熱轉(zhuǎn)換劑顆粒表面的巰基功能化聚乙二醇，所述近紅外光熱轉(zhuǎn)換劑顆粒由cus組成。雖然上述材料能實現(xiàn)深層腫瘤的治療，但上述材料制備方法較為復(fù)雜且其上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料與光敏劑的復(fù)合多采用物理吸附或核殼結(jié)構(gòu)，界面結(jié)合力弱，能量轉(zhuǎn)移效率低。

3、硫化金au2s作為一種新型的光敏材料，由于其化學(xué)穩(wěn)定性和低毒性，在生物體內(nèi)表現(xiàn)出良好的生物相容性；在近紅外區(qū)域（nir）有較強的吸收能力，利于對深層組織的穿透而不造成顯著損傷，因此其在光動力治療腫瘤方面展現(xiàn)出了巨大的潛力，但由于au2s帶隙較小，作為光敏劑時電子-空穴復(fù)合率高，活性氧產(chǎn)率不足，具體的光動力效應(yīng)（即生成單線態(tài)氧的能力）相較于傳統(tǒng)的有機光敏劑未展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，限制了其直接用于傳統(tǒng)意義上的光動力療法。為此有必要提供一種基于硫化金au2s具有較高電子-空穴分離率，能產(chǎn)生大量的活性氧，引發(fā)腫瘤細胞氧化應(yīng)激損傷，有效治療腦膠質(zhì)瘤等深層腫瘤的光動力治療劑原料。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種au2s-上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米復(fù)合材料及其制備方法，并提出了其在光動力治療（pdt）特別是針對腦膠質(zhì)瘤等深層腫瘤的應(yīng)用，該復(fù)合材料通過調(diào)整au2s與上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒的比例可以調(diào)控復(fù)合材料的光學(xué)性能及生物相容性，從而提高光動力治療的效果；該上轉(zhuǎn)換發(fā)光顆粒能夠在近紅外光激發(fā)下實現(xiàn)多光子躍遷，將低能量的近紅外光轉(zhuǎn)換為高能量可見光或紫外光，同時本發(fā)明通過在合成硫化金過程中調(diào)整原料比例并通過蠕動微量添加策略加入氟化銨，形成氟離子位點，基于氟化硫化金的氟離子位點，通過熱分解法與四氟釓鈉稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子中的氟形成橋連，實現(xiàn)“嫁接”式復(fù)合的janus粒子，在近紅外激光輻照時能激活稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光粒子的多光子躍遷，激發(fā)稀土離子產(chǎn)生相匹配可見光并形成有效的熒光共振能量轉(zhuǎn)移，促進硫化金的電子-空穴分離，產(chǎn)生大量的活性氧種群，引發(fā)腫瘤細胞的氧化應(yīng)激損傷，對于腦膠質(zhì)瘤等深層腫瘤具有較好的治療前景。

2、為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種au2s-上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米復(fù)合材料，該復(fù)合材料由au2s納米顆粒與上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料復(fù)合而成，所述復(fù)合材料中au2s納米顆粒與所述上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的質(zhì)量比為1：1~5，所述au2s納米顆粒為氟摻雜納米顆粒au2s·fx，0.005≤x≤0.1。其中氟離子的引入可增強復(fù)合材料的界面結(jié)合，首先通過f-取代部分s2-形成au-s-f鍵，為復(fù)合材料的氟橋連提供活性位點，本發(fā)明中氟含量能確保足夠的橋連位點且能避免因氟含量過高導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)畸變。另外au2s納米顆粒中氟的摻雜可鈍化硫化金表面缺陷，也能減少電子-空穴復(fù)合，延長載流子壽命。對于硫化金與上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒的比例，經(jīng)大量試驗發(fā)現(xiàn)在本發(fā)明的范圍內(nèi)能確保au2s表面充分暴露，提升可見光輸出，避免上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒覆蓋導(dǎo)致熒光共振能量轉(zhuǎn)移受阻。

3、進一步的，所述上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料為nagdf4:er、nagdf4:yb/er中的一種。nagdf4:er、nagdf4:yb/e能發(fā)射可見光（540/660?nm），與au2s吸收光譜重疊，熒光共振能量轉(zhuǎn)移效率≥75%。

4、進一步的，所述氟摻雜納米顆粒采用如下方法制備：稱取0.1~1?mmol?haucl4·3h2o溶于50?ml去離子水中，攪拌至澄清得到溶液a；稱取0.15~1.5?mmol?na2s2o3溶于50?ml去離子水中得到溶液b；將溶液a與溶液b混合，加入0.02~0.2g抗壞血酸，通過蠕動泵以0.2ml/h速率向混合溶液中緩慢注入0.01~0.1?mol/l?nh4f溶液至f/s摩爾比0.005~0.1：1，并調(diào)整體系ph為6~7，磁力攪拌30~100min后將混合溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，150~180℃反應(yīng)5~10h；離心收集固體產(chǎn)物，并依次用去離子水、乙醇洗滌3~5次后于60℃真空干燥12小時即得。蠕動微量添加策略能避免局部過飽和導(dǎo)致氟聚集，實現(xiàn)均勻摻雜。

5、進一步的，所述au2s納米顆粒為au2s·f0.05。

6、進一步的，所述au2s納米顆粒粒徑為0.05~0.5μm。

7、本發(fā)明的另一個目的在于提供一種au2s-上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米復(fù)合材料制備方法，該復(fù)合材料由au2s納米顆粒與上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料復(fù)合而成，所述復(fù)合材料中au2s納米顆粒與所述上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的質(zhì)量比為1：1~5，所述au2s納米顆粒為氟摻雜納米顆粒au2s·fx，0.005≤x≤0.1，所述上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料為nagdf4:er、nagdf4:yb/er中的一種，該制備方法包括如下步驟：

8、1）制備硫化金納米顆粒au2s·fx，0.005≤x≤0.1；

9、2）制備上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料，所述上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料為nagdf4:er、nagdf4:yb/er中的一種；

10、3）將制備的硫化金納米顆粒分散在乙醇中獲得分散液，將制備的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒分散在環(huán)己烷中獲得分散液，按硫化金與上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒質(zhì)量比1：1~5稱取上述分散液混合后加入0.1wt%表面活性劑peg-sh，超聲10~60min后轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜，在氮氣氣氛下180~220℃反應(yīng)?2~5h；反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，離心收集固體顆粒，洗滌、干燥即得。將分散在乙醇中的au2s納米顆粒與分散在環(huán)己烷中的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料混合后形成的分散液中加入固體質(zhì)量0.1wt%的巰基聚乙二醇peg-sh，可降低界面張力，促進兩相混合；高壓反應(yīng)釜中的高溫反應(yīng)可觸發(fā)f-橋連（f-au-s···f-gd-f），形成janus結(jié)構(gòu)而非核殼結(jié)構(gòu)。而當(dāng)反應(yīng)溫度低于180℃時，橋連不完全；溫度高于220℃時導(dǎo)致上轉(zhuǎn)換發(fā)光顆粒團聚擴大，使其發(fā)光效率下降。

11、進一步的，所述硫化金納米顆粒制備方法如下：稱取0.1~1?mmol?haucl4·3h2o溶于50?ml去離子水中，攪拌至澄清得到溶液a；稱取0.15~1.5?mmol?na2s2o3溶于50?ml去離子水中得到溶液b；將溶液a與溶液b混合，加入0.02~0.2g抗壞血酸，通過蠕動泵以0.2?ml/h速率向混合溶液中緩慢注入0.01~0.1?mol/l?nh4f溶液至f/s摩爾比0.005~0.1：1，并調(diào)整體系ph為6~7，磁力攪拌30~100min后將混合溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，150~180℃反應(yīng)5~10h；離心收集固體產(chǎn)物，并依次用去離子水、乙醇洗滌3~5次后于60℃真空干燥12小時，即得。

12、進一步的，所述上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料通過熱分解法制備，具體過程如下：將0.78mmol六水合氯化釓、0.2mmol六水合氯化鐿或0.78mmol六水合氯化釓、0.2mmol六水合氯化鐿及0.02mmol六水合氯化鉺分散在10?ml油酸與15?ml十八烯的混合溶劑中，然后將混合體系在氬氣氛圍保護下加熱到160℃，并維持此溫度1h，形成穩(wěn)定均勻的稀土離子-油酸前驅(qū)體混合體系，自然冷卻至室溫；將包含有2.5?mmol?naoh?的?5?ml甲醇溶液和包含有2.75?mmol?nh4f?的1?ml甲醇溶液快速混合后再快速加入到混合體系中，升溫升至50℃，保持30?min后，再升高溫度至140℃，保溫2?h充分揮發(fā)甲醇，將得到的混合物再升溫到320℃保溫2.5?h后冷卻至室溫，加入乙醇將固體顆粒沉淀并離心分離，干燥即得。其中油酸/十八烯溶劑體系可控制上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料粒徑，表面油酸配體確保分散性，也能保留游離f-用于橋連。

13、本發(fā)明還提供了一種au2s-上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米復(fù)合材料的應(yīng)用，該材料可作為原料制備光動力治療劑，在近紅外光激發(fā)下，上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料發(fā)生多光子躍遷并將熒光共振能量轉(zhuǎn)移促進au2s的電子-空穴分離，產(chǎn)生大量的活性氧，產(chǎn)生的活性氧可引發(fā)腫瘤細胞的氧化應(yīng)激損傷，對于腦膠質(zhì)瘤等深層腫瘤具有較好的治療前景。

14、進一步的，所述近紅外光的波長為808nm或980nm，所述光動力治療劑用于治療腦膠質(zhì)瘤。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果如下：

16、1、本發(fā)明首次提出使用氟摻雜納米顆粒au2s·fx，0.005≤x≤0.1與上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料nagdf4:er、nagdf4:yb/er復(fù)合用于光動力治療，該材料具有優(yōu)異的光學(xué)性能與生物相容性，在近紅外光下有高效能量轉(zhuǎn)換以及熒光共振能量轉(zhuǎn)移能力，特別適合用于深層腫瘤（如腦膠質(zhì)瘤）的治療，能夠產(chǎn)生大量的活性氧，引發(fā)腫瘤細胞的氧化應(yīng)激損傷，具有良好的治療前景。

17、2、本發(fā)明通過氟離子橋連機制進行復(fù)合材料janus結(jié)構(gòu)設(shè)計，確保兩種材料之間形成有效的“嫁接”，實現(xiàn)高效的熒光共振能量轉(zhuǎn)移機制，提高活性氧的生成效率顯著；通過光譜匹配與界面優(yōu)化，能量里有率高；微量氟摻雜與高溫橋連工藝確保材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，促進了硫化金與稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光粒子之間的能量轉(zhuǎn)移，增強了活性氧的生成效率；合成方法簡單、重復(fù)性高，生物相容性好，利于規(guī)?；a(chǎn)與推廣。