一种镍掺杂硫化铜纳米材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医学纳米材料领域，尤其涉及一种镍掺杂硫化铜纳米材料及其制备方 法和应用。
【背景技术】
[0002] 近年来，癌症发病率及死亡率不断上升，已成为21世纪最具挑战性的医学问题之 一。早查、早诊、早治是治疗肿瘤的有效方法。然而，正常组织与早期病变组织通常难以区 分。在现有的成像技术中，磁共振成像在一定程度能够显示生理学和解剖学上的细节且没 有电离辐射，是最有效的非侵入性的成像技术，在临床医学上被广泛应用。应用磁共振成像 对肿瘤进行成像，能够在手术前对肿瘤的主要轮廓进行判断，达到术前引导的目的。
[0003] 近年来，利用纳米颗粒的光热效应对肿瘤进行光热治疗吸引了人们的注意。光热 转换的纳米材料能吸收某种光尤其是近红外光（其波长范围赋予了它的独特光学安全性 质，可透过人体皮肤和深组织），并通过等离子体共振或者能量跃迀带产生热，从而在局部 形成高温，最终杀死肿瘤细胞。
[0004] 光热转换材料在生物医学上具有很大的应用潜能，很多研宄者致力于合成这种材 料，将它应用于光热治疗。Advanced Materials (2011，23, 3542-3547)研宄报道了一种花瓣 状CuS超结构材料，该材料在0. 51W/cm2的980nm激光辐照5分钟，可使水温升高10. 7°C， 体外和体内试验都证明了该材料能有效地杀死癌细胞；2011年，ACS Nano杂志上报道了一 种亲水性盘状Cu9S5纳米材料，其平均大小约为70nmX 13nm，在近红外区（650?IlOOnm)， 浓度为40ppm的该Cu9S5纳米材料水溶液有很强的吸收，在功率为0. 51W/cm2的980nm激光 辐射7分钟，可使溶液温度升高15. 1°C，Cu9S5纳米材料因为其小尺寸、高的光热转换效率， 低廉的成本和低毒性使得它作为光热转换试剂具有很大的优势。
[0005] 越来越多的研宄发现，发展具有成像及治疗功能的纳米材料对肿瘤的个体化治疗 具有重要意义，然而，如何制备出粒径小、粒径大小均匀、纳米颗粒分散的纳米材料仍然有 待解决。因此，有必要提供一种粒径小、粒径大小均匀、纳米颗粒分散、同时具备磁共振成像 以及光热疗效果的多功能硫化铜纳米材料及其制备方法和应用。
【发明内容】
[0006] 为解决上述问题，本发明提供了一种镍掺杂硫化铜纳米材料，该镍掺杂硫化铜纳 米材料为多功能纳米材料，粒径小、粒径大小均匀、纳米颗粒分散、同时具有磁共振成像功 能和光热治疗效果，可作为磁共振成像探针以及光热治疗试剂使用，是一种检测、治疗一体 化的纳米材料；此外，本发明还提供了一种镍掺杂硫化铜纳米材料的制备方法，该方法步骤 简单，成本较低；本发明还提供了一种镍掺杂硫化铜纳米材料的应用。
[0007] 第一方面，本发明提供了一种镍掺杂硫化铜纳米材料，所述镍掺杂硫化铜纳米材 料的化学通式为C Ul_xNixS，其中，CuS为基质，Ni2+为掺杂离子，X的取值范围为0〈x < 0. 8。
[0008] 优选地，所述X的取值为0· 001彡X彡0· 3。
[0009] 优选地，所述X的取值为0· 001彡X彡0· 2。
[0010] 优选地，所述X的取值为0. 001彡X彡0. 15。
[0011] 优选地，所述镍掺杂硫化铜纳米材料的粒径为5?10nm。
[0012] 进一步优选地，所述镍掺杂硫化铜纳米材料的粒径为6?9nm。
[0013] 优选地，所述镍掺杂硫化铜纳米材料为表面经过修饰的所述镍掺杂硫化铜纳米材 料；所述镍掺杂硫化铜纳米材料的表面修饰有下述生物相溶性的化合物中的至少一种：二 氧化硅、葡聚糖、聚乙二醇、聚乳酸、聚乙醇酸、聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM)、羟磷灰石、 层状双氢氧化物、藻酸盐、或马来酸酐/1-十八碳烯交替共聚物。
[0014] 本发明通过对所述镍掺杂硫化铜纳米材料的表面进行修饰，得到生物相溶性的多 功能的镍掺杂硫化铜纳米材料。
[0015] 本发明所述生物相溶性的多功能的镍掺杂硫化铜纳米材料优选为水溶性材料。
[0016] 具体地，所述马来酸酐/1-十八碳烯交替共聚物的分子式为C66H114O 9X2，化学结构 式如下Pl所示：
【主权项】
1. 一种镍掺杂硫化铜纳米材料，其特征在于，所述镍掺杂硫化铜纳米材料的化学通式 为CUl_ xNixS，其中，CuS为基质，Ni2+为掺杂离子，X的取值范围为0〈x彡0. 8。
2. 如权利要求1所述的镍掺杂硫化铜纳米材料，其特征在于，所述镍掺杂硫化铜纳米 材料的表面修饰有下述成分中的至少一种：二氧化硅、葡聚糖、聚乙二醇、聚乳酸、聚乙醇 酸、聚N-异丙基丙烯酰胺、羟磷灰石、层状双氢氧化物、藻酸盐、或马来酸酐/1-十八碳烯交 替共聚物。
3. 如权利要求1所述的镍掺杂硫化铜纳米材料，其特征在于，所述镍掺杂硫化铜纳米 材料的粒径为5?IOnm0
4. 一种镍掺杂硫化铜纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 取硫源溶解在第一溶剂中，得到溶液A，所述溶液A中，硫的摩尔浓度为0. 1? 0.4mol/L ； (2) 取铜源、镍源溶解在第二溶剂中，得到溶液B，所述溶液B中，所述铜的摩尔浓度为 0. 1?lmol/L，所述镍的摩尔浓度为0. 1?0. 8mol/L，所述铜源为可溶性铜盐，所述镍源为 可溶性镍盐； (3) 取步骤（2)所得的溶液B，氮气保护下加热至160?220°C，再取步骤（1)所得的 溶液A加入到所述加热后的溶液B中，混合均匀得到反应液，将所述反应液降温至120? 150°C，然后在此温度下保温0. 2?0. 5小时后冷却至室温，得到反应产物； (4) 在步骤（3)所得反应产物中加入无水乙醇进行沉淀后，离心并收集沉淀，得到镍掺 杂硫化铜纳米材料，所述镍掺杂硫化铜纳米材料的化学通式为CiihNi xS,其中，CuS为基质， Ni2+为掺杂离子，X的取值范围为0〈x彡0. 8。
5. 如权利要求4所述的镍掺杂硫化铜纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤 (1)中，所述硫源为硫粉、硫脲、半胱氨酸、硫代硫酸钠、硫代乙酰胺、二硫化碳、硫酸钠、 CH3CSNH2、順205順順2或NH 2CSNH2中的至少一种。
6. 如权利要求4所述的镍掺杂硫化铜纳米材料的制备方法，其特征在于，所述第一溶 剂和第二溶剂均选自油胺、油酸、十二烷基苯磺酸钠、丁二酸二辛酯磺酸钠、溴化十六烷三 甲基铵或聚乙烯砒咯烷酮。
7. 如权利要求4所述的镍掺杂硫化铜纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2) 中，所述可溶性铜盐为氯化铜、硫酸铜、硝酸铜、溴化铜或醋酸铜中的至少一种，所述可溶性 镍盐为氯化铜、硫酸铜、硝酸铜、溴化铜或醋酸铜中的至少一种。
8. 如权利要求4所述的镍掺杂硫化铜纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4) 中，所述镍掺杂硫化铜纳米材料的粒径为5?10nm。
9. 一种镍掺杂硫化铜纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 取硫源溶解在第一溶剂中，得到溶液A，所述溶液A中，硫的摩尔浓度为0. 1? 0.4mol/L ； (2) 取铜源、镍源溶解在第二溶剂中，得到溶液B，所述溶液B中，所述铜的摩尔浓度为 0. 1?lmol/L，所述镍的摩尔浓度为0. 1?0. 8mol/L，所述铜源为可溶性铜盐，所述镍源为 可溶性镍盐； (3) 取步骤（2)所得的溶液B，氮气保护下加热至160?220°C，再取步骤（1)所得的溶 液A加入所述加热后的溶液B中，混合均匀得到反应液，将所述反应液降温至120?150°C， 然后在此温度下保温0. 2?0. 5小时后冷却至室温，得到反应产物； (4) 在步骤（3)所得反应产物中加入无水乙醇进行沉淀后，离心并收集沉淀，得到镍掺 杂硫化铜纳米材料； (5) 采用生物相溶性的化合物对步骤（4)所得的镍掺杂硫化铜纳米材料的表面进行修 饰，所述生物相溶性的化合物包括如下化合物中的至少一种：二氧化硅、葡聚糖、聚乙二醇、 聚乳酸、聚乙醇酸、聚N-异丙基丙烯酰胺、羟磷灰石、层状双氢氧化物、藻酸盐、或马来酸酐 /1-十八碳烯交替共聚物；得到表面经过修饰的所述镍掺杂硫化铜纳米材料，所述镍掺杂 硫化铜纳米材料的化学通式为C Ul_xNixS，其中，CuS为基质，Ni2+为掺杂离子，X的取值范围 为 0〈x 彡 0.8。
10. -种镍掺杂硫化铜纳米材料在制备磁共振成像探针和/或光热治疗药物中的应 用。
【专利摘要】本发明提供了一种镍掺杂硫化铜纳米材料，所述镍掺杂硫化铜纳米材料的化学通式为Cu1-xNixS，其中，CuS为基质，Ni2+为掺杂离子，x的取值范围为0<x≤0.8，本发明提供的镍掺杂硫化铜纳米材料为多功能纳米材料，同时具有磁共振成像功能和光热治疗效果，可作为磁共振成像探针以及光热治疗试剂使用，是一种检测、治疗一体化的纳米材料。本发明还提供了一种镍掺杂硫化铜纳米材料的制备方法和应用。
【IPC分类】A61K49-12, C01G53-11, A61K49-06, A61P35-00, A61K41-00
【公开号】CN104548094
【申请号】CN201410758060
【发明人】蔡林涛, 高笃阳, 张鹏飞, 吴亚运, 刘朋, 胡德红, 盛宗海, 龚萍
【申请人】深圳先进技术研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月10日