一种纳米尺度热源反应器及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种纳米尺度热源反应器及其应用，所述纳米尺度热源反应器包括具有等离激元共振特性的贵金属纳米颗粒以及反应溶液。本发明专利技术利用具有等离激元共振特性的贵金属纳米颗粒以及反应溶液组成纳米尺度热反应器，可以实现激发局域热反应，产生局域热效应，使得贵金属纳米颗粒附近温度明显高于整体溶液的平均温度，在光的照射下可以促进局域光热反应的发生，可用于癌症光热治疗、药物靶向递送以及生物体系氧化还原状态的调控等，具有良好的应用价值。

A nanoscale heat source reactor and its application

The invention provides a nano scale heat source reactor and its application, and the nanoscale heat source reactor includes noble metal nanoparticles and reaction solutions with the resonance characteristic of the plasmon. The invention uses the noble metal nanoparticles with the resonance characteristic of the plasmon resonance and the reaction solution to make up the nanoscale thermal reactor, which can stimulate local heat reaction and produce local heat effect, so that the temperature near the noble metal nanoparticles is obviously higher than the average temperature of the whole solution, and the local area can be promoted under the light irradiation. The occurrence of photothermal reaction can be used in cancer photothermal treatment, drug targeting delivery and the regulation of redox state of biological system and so on. It has good application value.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米尺度热源反应器及其应用
本专利技术属于纳米材料
，涉及一种纳米尺度热源反应器及其应用。
技术介绍
等离激元纳米颗粒可以将光压缩到纳米尺度，产生局域电磁场和局域光热效应。其中，局域电磁场增强的吸收、散射和发射被广泛应用于各种光谱技术，实现增强的探测。局域光热效应被广泛用于疾病如肿瘤的光热治疗，药物的光热释放等。对于局域光热效应，颗粒周围受限区域内的温度会明显更高，形成温度梯度。目前，已有一些方法来表征这种纳米颗粒受限区域的局部高温，然而所使用的表征方法都较为复杂，也都无法在实际反应的溶液体系中进行表征测量。如通过使用超快飞秒激光照射，将金纳米棒嵌入到聚合物基体中，调节金纳米棒的排列方向，通过偏振敏感的荧光探针来估算金棒周围的聚合物基质的准融化区域，并以此来区分固态区和融化区的稳定温度进而推算金纳米棒周围的平均稳态温度分布[MaityS,WuWC,XuC,etal.Spatialtemperaturemappingwithinpolymernanocompositesundergoingultrafastphotothermalheatingviagoldnanorods.Nanoscale,2014,6(24):15236-15247.]，或者使用连续激光照射，也是将金纳米棒嵌入到聚合物基体中，调节金纳米棒的排列方向，通过测定金棒的旋转动力学来测定金棒的局域温度，通过分散在整体纳米复合材料中的荧光只是探针测定样品整体温度[MaityS,WuWC,TracyJB,etal.Nanoscalesteady-statetemperaturegradientswithinpolymernanocompositesundergoingcontinuous-wavephotothermalheatingfromgoldnanorods.Nanoscale,2017,9(32):11605-11618.]。目前简单的可以在溶液体系实现的局部温度与溶液本体温度差异测量的技术方法尚没有报道。在现有的治疗癌症的方法中，如各种化疗、放疗和光动力治疗都是依靠提高各类活性氧水平来杀死或遏制癌细胞[WangJ,YiJ.CancercellkillingviaROS:toincreaseordecrease,thatisthequestion.Cancerbiology&therapy,2008,7(12):1875-1884.]。其中羟基自由基是目前所知生物体内活性最强的活性氧物种，几乎可以与所有的有机物、无机物或生物分子发生不同类型的化学反应，具有非常高的反应速率[GligorovskiS,StrekowskiR,BarbatiS,etal.Environmentalimplicationsofhydroxylradicals(·OH).Chemicalreviews,2015,115(24):13051-13092.]。它可通过电子转移、脱氢、亲电加成等方式无选择性的与生物体内多种分子作用，破坏其原有功能，造成生物分子如蛋白质、糖类、核酸、脂质等的氧化损伤，最终造成细胞死亡[LipinskiB.Hydroxylradicalanditsscavengersinhealthanddisease.Oxidativemedicineandcellularlongevity,2011,]。对羟基自由基的研究近年来在医学、生物学、生物化学和环境化学等领域受到了高度的重视。常用的产生羟基自由基的方法如Fenton法、紫外光照射法UV/O3或UV/H2O2，超声降解法、电化学催化氧化法和半导体光催化法等[GhalyAE,AnanthashankarR,AlhattabM,etal.Production,characterizationandtreatmentoftextileeffluents:acriticalreview.JChemEngProcessTechnol,2014,5(1):1-18.]，应用在生物体系时存在反应过程不可控、或需要高能紫外光、或反应设备限制、或催化剂半导体颗粒本身具有较强生物毒性等缺点。较为理想的应用在生物体内的产生羟基自由基的方法是使用本身无生物毒性的材料，局域可控的，能够大量有效的产生羟基自由基的方法。因此，在本领域中，期望开发一种能够局域可控大量产生羟基自由基的方法。
技术实现思路
针对现有技术的问题，本专利技术的目的在于提供一种纳米尺度热源反应器及其应用。为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术提供一种纳米尺度热源反应器，所述纳米尺度热源反应器包括具有等离激元共振特性的贵金属纳米颗粒以及反应溶液。在本专利技术中通过纳米尺度热源反应器中具有等离激元共振特性的贵金属纳米颗粒可以实现激发局域热反应的发生，从而产生局域热效应，使得贵金属纳米颗粒附近温度明显高于整体溶液其他位置的温度，这种局域热效应可以应用于癌症光热治疗、药物靶向递送以及生物体系氧化还原状态的调控等功能，具有良好的应用价值。优选地，所述具有等离激元共振特性的贵金属纳米颗粒为金纳米颗粒、银纳米颗粒、铂纳米颗粒、钯纳米颗粒或者由金、银、铂、钯中的至少两种金属形成的合金的纳米颗粒中的任意一种或至少两种的组合。在本专利技术中，所述贵金属纳米材料需要有明显的等离激元吸收峰并具有较高的光热效应，才能作为纳米尺度热源反应器中的金属纳米颗粒而产生局域热效应。优选地，所述具有等离激元共振特性的贵金属纳米颗粒的等离激元吸收峰位置为520-1200nm，例如520nm、550nm、580nm、600nm、700nm、780nm、800nm、850nm、900nm、950nm、980nm、1000nm、1100nm或1200nm。优选地，所述具有等离激元共振特性的贵金属纳米颗粒为金纳米棒。在本专利技术中，由于金纳米棒局域表面等离激元共振(LSPR)峰易于调控，金纳米棒具有优异的等离激元光学活性，稳定的化学性质和良好的生物相容性，因此优选金纳米棒基纳米结构。优选地，所述金纳米棒直径小于20nm(例如18nm、15nm、13nm、10nm、8nm、6nm、4nm、2nm或1nm等)，长度小于80nm(例如78nm、75nm、70nm、65nm、60nm、55nm、50nm、40nm、30nm、20nm、10nm等)。在本专利技术中，考虑到纳米颗粒在溶剂中的分散稳定性，优选地，所述具有等离激元共振特性的贵金属纳米颗粒为表面具有配体修饰层或表面包覆层的贵金属纳米颗粒。优选地，所述具有等离激元共振特性的贵金属纳米颗粒为金纳米棒时，金纳米棒表面具有配体修饰层，所述配体优选为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)。优选地，所述表面包覆层为有机包覆层或无机包覆层。优选地，所述有机包覆层为由聚苯乙烯磺酸钠、二烯丙基二甲基氯化铵或含有巯基的聚乙二醇中的任意一种或至少两种的组合形成的包覆层。优选地，所述无机包覆层为介孔二氧化硅层。在本专利技术证实贵金属纳米颗粒的表面具有包覆层时，并不是表面光催化作用导致纳米尺度热源反应器产生所述作用，而是由于贵金属纳米颗粒附近产生的局域光热效应。优选地，所述等离激元共振特性的贵金属纳米颗粒在反应溶液中的浓度为0.1-3nM(nmol/L)，例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米尺度热源反应器，其特征在于，所述纳米尺度热源反应器包括具有等离激元共振特性的贵金属纳米颗粒以及反应溶液。

【技术特征摘要】
1.一种纳米尺度热源反应器，其特征在于，所述纳米尺度热源反应器包括具有等离激元共振特性的贵金属纳米颗粒以及反应溶液。2.根据权利要求1所述的纳米尺度热源反应器，其特征在于，所述具有等离激元共振特性的贵金属纳米颗粒的等离激元吸收峰位置为520-1200nm；优选地，所述具有等离激元共振特性的贵金属纳米颗粒为金纳米颗粒、银纳米颗粒、铂纳米颗粒、钯纳米颗粒或者由金、银、铂、钯中的至少两种金属形成的合金的纳米颗粒中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述具有等离激元共振特性的贵金属纳米颗粒为金纳米棒；优选地，所述金纳米棒直径小于20nm，长度小于80nm。3.根据权利要求1或2所述的纳米尺度热源反应器，其特征在于，所述具有等离激元共振特性的贵金属纳米颗粒为表面具有配体修饰层或表面包覆层的贵金属纳米颗粒；优选地，所述具有等离激元共振特性的贵金属纳米颗粒为金纳米棒时，金纳米棒表面具有配体修饰层，所述配体优选为十六烷基三甲基溴化铵；优选地，所述表面包覆层为有机包覆层或无机包覆层；优选地，所述有机包覆层为由聚苯乙烯磺酸钠、二烯丙基二甲基氯化铵或含有巯基的聚乙二醇中的任意一种或至少两种的组合形成的包覆层；优选地，所述无机包覆层为介孔二氧化硅层。4.根据权利要求1-3中任一项所述的纳米尺度热反应器，其特征在于，所述等离激元共振特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张会，吴晓春，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京,11