一种超小粒径半金属纳米颗粒材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超小粒径半金属纳米颗粒材料及其制备方法，该纳米颗粒材料为小分子多肽修饰的超小粒径半金属铋单质纳米颗粒材料，其中小分子多肽为N‑端修饰有半胱氨酸残基的LyP‑1，其序列为CGNKRTRGC，颗粒平均尺寸为3.2‑4nm，通过本发明专利技术技术方案得到的小分子多肽修饰的超小粒径半金属纳米颗粒在小鼠乳腺癌细胞和小鼠乳腺癌肿瘤中表现出更高的富集，具有高近红外二区光学吸收、高光热转换效率、高放疗增敏性、可用于计算机断层扫描成像和光声成像的双模式造影和乳腺癌小鼠模型的光热及放疗协同治疗，同时兼有良好的生物相容性、低长期毒性以及快速代谢的特点，在癌症诊断治疗一体化领域具有非常大的科研价值和应用前景。

Super small size semi metallic nano particle material and preparation method thereof

The invention discloses an ultra small size semi metal nano particle material and its preparation method of the nano particle material for modification of small molecule polypeptide ultra small size semi metal bismuth elemental nanoparticles, including small molecule polypeptide N end modified with cysteine residues of LyP 1, the sequence was CGNKRTRGC, the average particle size is 3.2 4nm, ultra small size semi metal nanoparticles in mouse breast cancer cells and mouse breast cancer showed higher enrichment of modified peptides obtained by the technical scheme of the invention, with a high near infrared area two optical absorption and high light heat conversion efficiency, high radiation sensitivity and photothermal and dual mode imaging and radiotherapy of breast cancer mouse model of computer tomography and photoacoustic imaging for both collaborative treatment, good biocompatibility and low toxicity in long-term And the characteristics of rapid metabolism, which have great scientific research value and application prospect in the field of cancer diagnosis and treatment integration.

【技术实现步骤摘要】
一种超小粒径半金属纳米颗粒材料及其制备方法
本专利技术涉及一种纳米材料及其制备方法，尤其涉及一种超小粒径半金属纳米颗粒材料及其制备方法。
技术介绍
癌症已成为目前为危害人类健康的一大主要疾病，对癌症，特别是对早期肿瘤的实时造影诊断和有效的干预对癌症的治愈具有非常重要的意义。目前来说，随着纳米技术和纳米医学的发展，多功能纳米材料逐渐成为肿瘤诊断治疗领域越来越重要的一种手段。肿瘤诊断治疗一体化是将多种诊断和治疗技术集合到单一的多功能纳米颗粒中，在纳米材料注射并富集到生物体内的肿瘤病灶后，通过外部诱导实现病灶造影，同步诊断和个性化的治疗。常见的多功能纳米材料策略分为两种，一种是将具有不同功能的纳米颗粒组装成纳米复合体，另一种是采用具有多重功能的某类纳米材料。受限于纳米材料在组织中富集可能引起的生物毒性和临床需求，可快速代谢的小尺寸纳米材料逐渐成为研究的热点，此外，这类能够兼顾多重造影和协同治疗的单一纳米材料体系对推动高效癌症诊断治疗的发展意义也十分重大。放疗是目前临床癌症治疗的一大重要手段，其主要作用是通过X射线辐射带来的高能粒子及活性物种杀伤癌细胞达到治疗的目的。然而，由于X射线辐射对正常组织细胞也有损伤，以及肿瘤内部的乏氧状况引起活性物种不足使得单纯的放疗对肿瘤治疗的效率并不高。放疗增敏剂是一类提高放疗效率的物质，利用含有高原子序数元素的物质提高肿瘤组织中X射线的含量，达到提高治疗效率和降低对周围组织的射线损伤。另一种方法是将放疗与其他治疗手法相结合，通过协同作用达到治疗目的。热疗被报道可以通过热量提高肿瘤局部温度加快血液流通来改善乏氧状况，起到与放疗协同治疗的更高效率。作为热疗的一种，光热治疗是将可吸收的光电子转换成热量提高肿瘤微环境的温度进而杀死癌细胞，具有毒性小，治疗效率高的优点。虽然二区近红外光(1000-1350nm)，特别是1000-1100nm的光具有生物组织吸收效率低和可最大激光照射功率高的优点，能够带来更高效率的治疗效果，但是目前报道的材料的光学吸收主要集中在近红外一区(700-950nm)，具有二区光热吸收的纳米材料很少，因此这个领域研究结果不多，仍需要更深入的研究。半金属纳米材料含有更高的载流子浓度和高的近红外二区光学吸收，极有可能是一类潜在的二区光热纳米材料。治疗效率的高低与纳米材料在肿瘤组织中的富集含量相关很大，但是未修饰的纳米颗粒经过血液循环在肿瘤中的富集含量并不高，因此提高治疗效率可以通过将纳米材料表面修饰具有肿瘤组织靶向性的小分子物质提高其富集含量来实现。除此之外，纳米材料在纳米医学中不可忽视的一个问题是材料的安全性，如果纳米材料在组织中滞留时间太久，可能会引起生物组织炎症和内脏损伤，严重的甚至是引起病变。然而该领域的研究依然较为薄弱，报道的成果中能够快速代谢的材料依然很少。因此，本领域的技术人员一直致力于开发一种可快速生物代谢超小粒径半金属纳米颗粒材料，用于实现肿瘤诊断治疗一体化功能，并兼具高的近红外二区光学吸收，高的放疗增敏性、高的肿瘤富集含量、低的长期毒性、以及能够实现癌症诊断的同时发挥协同治疗功能等功效。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是开发一种可快速生物代谢超小粒径半金属纳米颗粒材料，用于实现肿瘤诊断治疗一体化功能，并兼具高的近红外二区光学吸收，高的放疗增敏性、高的肿瘤富集含量、低的长期毒性、以及能够实现癌症诊断的同时发挥协同治疗功能等功效。为实现上述目的，本专利技术提供了一种超小粒径半金属纳米颗粒材料及其制备方法。具体技术方案如下：本专利技术公开了一种超小粒径半金属纳米颗粒材料，该超小粒径半金属纳米颗粒为小分子多肽修饰的超小粒径半金属纳米颗粒，其中小分子多肽为N-端修饰有半胱氨酸残基的LyP-1，其序列为CGNKRTRGC。优选地，半金属为铋单质。优选地，超小粒径半金属纳米颗粒平均尺寸为3.2-4nm。优选地，超小粒径半金属纳米颗粒平均尺寸为3.6nm。本专利技术还公开了一种超小粒径半金属纳米颗粒材料制备方法，包括以下步骤：步骤一：将乙酸铋与油酸的混合液加入油胺溶液中，搅拌条件下充分反应，然后离心纯化后得到超小粒径的半金属铋单质纳米颗粒；在该步骤中，通过利用油胺温和的还原性将铋粒子还原成铋单质纳米颗粒，并且在油胺的作用下得到稳定。与目前报道的方法对比，该制备方法原料常见易得，实验操作简单。步骤二：将超小粒径的半金属铋单质纳米颗粒分散到氯仿中，制备得到超小粒径半金属铋单质纳米颗粒分散液；步骤三：在超小粒径半金属铋单质纳米颗粒分散液中加入聚乙二醇衍生物，搅拌挥发得到聚乙二醇衍生物修饰的超小粒径半金属铋单质纳米颗粒；步骤四：将聚乙二醇衍生物修饰的超小粒径半金属铋单质纳米颗粒溶于磷酸盐缓冲液中，加入小分子多肽LyP-1，搅拌一段时间，得到小分子多肽修饰的超小粒径半金属纳米颗粒。优选地，步骤一中所述搅拌为磁力搅拌。搅拌方式也可选择其他方式如机械搅拌等。优选地，步骤一中所述油胺溶液置于260℃、氮气保护条件下。也就是说，在步骤一中，首先是将乙酸铋与油酸的混合液，加入至260℃条件下氮气(N2)保护的油胺溶液中，再进行搅拌。优选地，步骤三中所述聚乙二醇衍生物为二硬脂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇5000-马来酸甘交联物PEG5000-DSPE。优选地，步骤四中所述磷酸盐缓冲液pH值为7.2-7.6。优选地，步骤四中所述磷酸盐缓冲液pH值为7.4。优选地，步骤四中所述搅拌为磁力搅拌。该搅拌也可选择机械搅拌，具有同样的效果。优选地，步骤四中所述搅拌发生在室温条件下。本专利技术公开的技术方案通过设计全新的合成路线制备了具有超小粒径的半金属铋单质纳米颗粒，然后通过将纳米颗粒表面修饰小分子多肽，制备出了一种具有高的近红外二区光学吸收，高的放疗增敏性、高的肿瘤富集含量、快速生物排泄及低的长期毒性、以及能够实现癌症诊断的同时发挥协同治疗功能的肿瘤诊断治疗一体化的纳米材料。本专利技术公开的技术方案具有如下有益技术效果：(1)本技术方案公开的超小粒径的半金属铋单质纳米颗粒材料，通过表面修饰小分子多肽，得到了在肿瘤组织中富集含量更高的纳米颗粒；(2)本技术方案公开的超小粒径的半金属铋单质纳米颗粒材料具有高的近红外二区光学吸收，高的放疗增敏性、高的肿瘤富集含量、低的长期毒性、计算机断层扫面成像和光声成像双模式造影和二区光热与放疗协同治疗等功能；(3)本技术方案公开的超小粒径的半金属铋单质纳米颗粒材料在肿瘤诊断治疗一体化领域具有非常广发的应用前景。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术公开的超小粒径半金属纳米颗粒材料制备路线示意图；图2是本专利技术一个较佳实施例的超小粒径半金属纳米颗粒材料的结构模型及其功能示意图；图3是本专利技术一个较佳实施例的超小粒径半金属纳米颗粒材料的透射电镜照片；图4是本专利技术一个较佳实施例的超小粒径半金属纳米颗粒材料的紫外可见吸收图谱；图5是本专利技术一个较佳实施例的超小粒径半金属纳米颗粒材料相比未修饰材料在肿瘤细胞中的富集含量数据；图6是医用造影剂碘海醇和本专利技术的超小粒径半金属纳米颗粒材料的计算机断层扫描成像；图7是医用造影剂碘海醇和本专利技术的超小粒径半金属纳米颗粒材料的计算机断层扫描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超小粒径半金属纳米颗粒材料，其特征在于，所述超小粒径半金属纳米颗粒为小分子多肽修饰的超小粒径半金属纳米颗粒，所述小分子多肽为N‑端修饰有半胱氨酸残基的LyP‑1，其序列为CGNKRTRGC。

【技术特征摘要】
1.一种超小粒径半金属纳米颗粒材料，其特征在于，所述超小粒径半金属纳米颗粒为小分子多肽修饰的超小粒径半金属纳米颗粒，所述小分子多肽为N-端修饰有半胱氨酸残基的LyP-1，其序列为CGNKRTRGC。2.如权利要求1所述的一种超小粒径半金属纳米颗粒材料，其特征在于，所述超小粒径半金属纳米颗粒中半金属为铋单质。3.如权利要求1所述的一种超小粒径半金属纳米颗粒材料，其特征在于，所述超小粒径半金属纳米颗粒平均尺寸为3.2-4nm。4.如权利要求1-3中任一所述的超小粒径半金属纳米颗粒材料制备方法，其特征在于，所述方法包含如下步骤：步骤一：将乙酸铋与油酸的混合液加入油胺溶液中，搅拌条件下充分反应，然后离心纯化后得到超小粒径的半金属铋单质纳米颗粒；步骤二：将所述超小粒径的半金属铋单质纳米颗粒分散到氯仿中，制备得到超小粒径半金属铋单质纳米颗粒分散液；步骤三：在所述超小粒径半金属铋单质纳米颗粒分散液中加入聚乙二醇衍生物，搅拌挥发得到聚乙二醇衍生物修饰的超小粒径半金属铋单质纳米颗粒；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：李万万，于绪江，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31