用于抗癌的红外激发可产生UVC可见发射的光热材料及制备方法.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201510677023.0 (22)申请日 2015.10.16 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 105288621 A (43)申请公布日 2016.02.03 (73)专利权人 哈尔滨工程大学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南 通大街145号哈尔滨工程大学科技处 知识产权办公室 (72)发明人 杨飘萍 吕锐婵 毕惠婷 张强 贺飞 盖世丽 (51)Int.Cl. A61K 41/00(2006.01) A61P 35/00(2006.01) 审查员

2、 朱小卫 (54)发明名称 用于抗癌的红外激发可产生UVC-可见发射 的光热材料及制备方法 (57)摘要 本发明的提供的是一种用于抗癌的红外激 发可产生UVC-可见发射的光热材料及制备方法。 通过高温热解法通过层层包覆法制备的一种具 有光响应UVC和光热性能的稀土纳米晶， 由于这 种材料在808纳米激光照射下同时具有光响应紫 外光、 可见光发射、 光热， 从而具有光引导的协同 抗肿瘤性能， 实现诊疗一体化。 本发明的材料的 技术特征是： (1)所生成的纳米晶粒径分布狭窄， 具有较小粒径(约为35纳米)， 可以用来杀死癌细 胞。 (2)在808纳米激光照射下， 纳米晶能够发射 出人眼可辨的紫色可

3、见光， 同时能够产生短波紫 外线。 (3)这种材料本身由于Nd在808纳米处有吸 收峰而具有光热作用。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 105288621 B 2018.10.26 CN 105288621 B 1.一种用于抗癌的红外激发可产生UVC-可见发射的光热材料， 其特征是： 是在808纳米 激光照射下能够发射出肉眼可辨的紫色可见光、 同时能够产生短波紫外线的结构为： NaGdF4:Yb,TmNaGdF4:YbNaNdF4:Yb光热材料， 其中表示包覆。 2.一种用于抗癌的红外激发可产生UVC-可见发射的光热材料的制备方法， 其特征是： (1)先采高温热解法制备上转换荧光N

4、aGdF4:Yb,Tm纳米晶核材料， 首先， 称取总量为0.81.2mmol化学计量比为59:40:1的稀土油酸盐Gd(C18H33O2)3、 Yb (C18H33O2)3和Tm(C18H33O2)3， 置于容器中， 再加入0.160.25g NaF、 1218mL油酸和12 18mL十八烯， 升温至110并通氮气30min， 在氮气保护下温至300， 并保温12h， 反应结 束后， 自然冷却， 待温度降低到20-50， 加入乙醇使产物沉淀， 再用乙醇和环己烷洗涤两 次， 产物保存于5mL环己烷中， 即得到Yb,Tm共掺杂的NaGdF4纳米晶材料， 表示为NaGdF4:Yb, Tm； (2)采

5、高温热解法制备核壳结构NaGdF4:Yb,TmNaGdF4:Yb纳米材料， 将步骤(1)得到的保存于5mL环己烷中的NaGdF4:Yb,Tm纳米晶、 0.160.25g NaF和0.8 1.2mmol化学计量比为90:10的稀土油酸盐Gd(CF3CO2)3和Yb(CF3CO2)3， 添加到1218mL油 酸和1218mL十八烯中， 升温至120， 保温30min移除环己烷， 在120通氮气30min后， 升 温至310， 并保温0.81.2h， 沉淀和洗涤步骤与步骤(1)相同， 得到的产物保存于5mL环己 烷中即为NaGdF4:Yb,Tm包覆NaGdF4:Yb的核壳结构纳米材料， 表示为NaG

6、dF4:Yb,TmNaGdF4: Yb； (3)采高温热解法制备核壳结构NaGdF4:Yb,TmNaGdF4:YbNaNdF4:Yb纳米材料 将步骤(2)得到的保存于5mL环己烷中的NaGdF4:Yb,TmNaGdF4:Yb纳米晶、 0.160.25g NaF和0.81.2mmol化学计量比为90:10的稀土油酸盐Nd(CF3CO2)3和Yb(CF3CO2)3， 添加到12 18mL油酸和1218mL十八烯中， 升温至120， 保温30min移除环己烷， 在120通氮气 30min后， 升温至310， 并保温0.81.2h， 沉淀和洗涤步骤(1)的相同， 得到的产物保存于 5mL环己烷中即为N

7、aGdF4:Yb,Tm包覆NaGdF4:Yb包覆NaNdF4:Yb的核壳结构纳米材料， 表示为 NaGdF4:Yb,TmNaGdF4:YbNaNdF4:Yb。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 105288621 B 2 用于抗癌的红外激发可产生UVC-可见发射的光热材料及制备 方法 技术领域 0001 本发明涉及的是一种在红外激光的激发下可产生紫外线和可见光的光热材料， 本 发明也涉及一种光热材料的制备方法。 背景技术 0002 最近几十年来， 不论是发达国家还是发展中国家， 癌症仍然是亟需解决的难题， 其 中抗癌手段主要有三种： 外科手术， 化疗和放疗。 虽然， 抗癌治疗的效果已经

8、得到了较大的 提高， 然而一些随之而来的弊端依旧难以克服， 比如： 费用高昂， 抗药性， 对正常细胞和癌细 胞不能区别对待等。 同时， 由于在治疗后癌细胞并不能完全杀死而会导致转移瘤的产生。 研 究者试图引进荧光成像引导的联合治疗手段来降低转移瘤的产生， 同时提高病患的存活 率， 其中联合治疗手段中主要包括光动力疗法， 光激发疗法和光热疗法。 由于协同疗法主要 是将集中功能性纳米粒子组装在一起， 因此存在着以下缺点： 担载效率问题， 所载药物过早 泄漏， 所设计体系过于复杂等。 这种现象使得学者不断开展新的研究， 以期获得简单易行、 同时疗效好的抗癌药物， 尤其是能够将光热和光响应功能融于一体

9、的材料。 0003 紫外光用于荧光靶向治疗已经有报道， 其中短波紫外线(UVC)由于能够破坏癌细 胞DNA交联和重组， 阻止DNA的再生从而引发程序性死亡。 对于UVC引发的抗癌治疗， 如果癌 细胞接受的UVC照射量较小， 癌细胞会发生进一步的恢复和转录机制， 然而如果UVC照射量 较大， 这种恢复会变得不可能。 因此抗癌治疗时候， UVC的产量非常关键。 如果这种材料同时 具有光热性能， 则该材料会由于具有联合治疗效果从而疗效大大提高。 发明内容 0004 本发明的目的在于提供一种同时具有短波紫外光、 可见光发射、 光热， 从而具有光 引导的协同抗肿瘤性能的用于抗癌的红外激发可产生UVC-可

10、见发射的光热材料。 本发明的 目的还在于提供一种用于抗癌的红外激发可产生UVC-可见发射的光热材料的制备方法。 0005 本发明的用于抗癌的红外激发可产生UVC-可见发射的光热材料的结构为： NaGdF4:Yb,TmNaGdF4:YbNaNdF4:Yb， 其中表示包覆。 0006 本发明的用于抗癌的红外激发可产生UVC-可见发射的光热材料的制备方法为： 0007 (1)先采高温热解法制备上转换荧光NaGdF4:Yb,Tm纳米晶核材料， 0008 首先， 称取总量为0 .81 .2mmol化学计量比为59:40:1的稀土油酸盐Gd (C18H33O2)3、 Yb(C18H33O2)3和Tm(C1

11、8H33O2)3， 置于容器中， 再加入0.160.25g NaF、 1218mL 油酸和1218mL十八烯， 升温至110并通氮气30min， 在氮气保护下温至300， 并保温1 2h， 反应结束后， 自然冷却， 待温度降低到20-50， 加入乙醇使产物沉淀， 再用乙醇和环己 烷洗涤两次， 产物保存于5mL环己烷中， 即得到Yb,Tm共掺杂的NaGdF4纳米晶材料， 表示为 NaGdF4:Yb,Tm； 0009 (2)采高温热解法制备核壳结构NaGdF4:Yb,TmNaGdF4:Yb纳米材料， 说 明 书 1/3 页 3 CN 105288621 B 3 0010 将步骤(1)得到的保存于5

12、mL环己烷中的NaGdF4:Yb,Tm纳米晶、 0.160.25g NaF 和0.81.2mmol化学计量比为90:10的稀土油酸盐Gd(CF3CO2)3和Yb(CF3CO2)3， 添加到12 18mL油酸和1218mL十八烯中， 升温至120， 保温30min移除环己烷， 在120通氮气30min 后， 升温至310， 并保温0.81.2h， 沉淀和洗涤步骤与步骤(1)相同， 得到的产物保存于 5mL环己烷中即为NaGdF4:Yb,Tm包覆NaGdF4:Yb的核壳结构纳米材料， 表示为NaGdF4:Yb,Tm NaGdF4:Yb。 0011 (3)采高温热解法制备核壳结构NaGdF4:Yb,

13、TmNaGdF4:YbNaNdF4:Yb纳米材料 0012 将步骤(2)得到的保存于5mL环己烷中的NaGdF4:Yb,TmNaGdF4:Yb纳米晶、 0.16 0.25g NaF和0.81.2mmol化学计量比为90:10的稀土油酸盐Nd(CF3CO2)3和Yb(CF3CO2)3， 添 加到1218mL油酸和1218mL十八烯中， 升温至120， 保温30min移除环己烷， 在120通 氮气30min后， 升温至310， 并保温0.81.2h， 沉淀和洗涤步骤(1)的相同， 得到的产物保 存于5mL环己烷中即为NaGdF4:Yb,Tm包覆NaGdF4:Yb包覆NaNdF4:Yb的核壳结构纳米

14、材料， 表 示为NaGdF4:Yb,TmNaGdF4:YbNaNdF4:Yb。 0013 本发明提出： (1)采用高温热解法生成三层核壳稀土纳米晶， 该种纳米晶在808纳 米红外光照射下产生UVC短波紫外线和可见光。 (2)在808纳米红外光照射下， 所生成的稀土 纳米晶具有较好的光热性能。 该种材料的理论的通用性和光动力/光热联合抗癌性能在国 内外尚属空白。 0014 本发明是通过高温热解法通过层层包覆法制备了具有光响应和光热性能的稀土 纳米晶， 由于这种材料同时具有短波紫外光、 可见光发射、 光热， 从而具有光引导的协同抗 肿瘤性能， 同时实现诊疗一体化。 0015 本发明采用高温热解的层

15、层包覆法生成了三层核壳金纳米晶。 该方法制备的纳米 粒子有三个特点： 第一， 所生成的纳米晶粒径分布狭窄， 具有较小粒径。 第二， 在808纳米激 光照射下， 纳米晶能够发射出肉眼可辨的紫色可见光， 同时能够产生短波紫外线。 第三， 这 种材料本身由于Nd元素在808纳米处有吸收峰而具有光热作用。 第四， 由于光响应的短波紫 外线和光热作用， 可以用来协同杀死癌细胞。 附图说明 0016 图1为NaGdF4:Yb,TmNaGdF4:YbNaNdF4:Yb纳米晶在808纳米照射下产生UVC短波 紫外线和可见光的示意图。 0017 图2(a)-图2(b)为所生成NaGdF4:Yb,TmNaGdF4

16、:YbNaNdF4:Yb纳米晶的透射图。 其 中2(a)为透射图， 图2(b)为高分辨透射图。 0018 图3(a)-图3(b)为所生成NaGdF4:Yb,TmNaGdF4:YbNaNdF4:Yb纳米晶的在808纳米 照射下荧光图。 其中3(a)的波长范围为200-750纳米， 图3(b)的波长范围为300-750纳米， 图 3(b)中附图为光照发射紫色可见光的照片。 0019 图4为所生成NaGdF4:Yb,TmNaGdF4:YbNaNdF4:Yb纳米晶在808纳米照射2分钟不 同时间对应的近红外热成像图。 0020 图5为所生成NaGdF4:Yb,TmNaGdF4:YbNaNdF4:Yb纳

17、米晶在光照下的抗肿瘤效果。 其中包括三组小鼠肿瘤尺寸， 第一组为对照组， 第二组为纯化疗组(药物为DOX)， 第三组为 纳米晶加上近红外光照。 说 明 书 2/3 页 4 CN 105288621 B 4 具体实施方式 0021 下面结合实例对本发明的技术方案及效果作进一步描述。 但是， 所使用的具体方 法、 配方和说明并不是对本发明的限制。 0022 (1)先采高温热解法制备上转换荧光NaGdF4:Yb,Tm纳米晶核材料。 首先， 称取总量 为1mmol化学计量比为59:40:1的稀土油酸盐Gd(C18H33O2)3， Yb(C18H33O2)3和Tm(C18H33O2)3， 置 于三口烧瓶

18、中。 再加入0.21g NaF， 15mL油酸和15mL十八烯。 升温至110并通氮气30min。 在 氮气保护下将体系升温至300， 并保温1.5h。 反应结束后， 自然冷却， 待温度降低到30， 加入乙醇使产物沉淀。 再用乙醇和环己烷洗涤两次。 产物保存于5mL环己烷中， 即得到Yb,Tm 共掺杂的NaGdF4(表示为NaGdF4:Yb,Tm纳米晶核材料)。 0023 (2)采高温热解法制备核壳结构NaGdF4:Yb,TmNaGdF4:Yb纳米材料。 将上步得到的 保存于5mL环己烷中的NaGdF4:Yb,Tm纳米晶， 0.21g NaF和1mmol化学计量比为90:10的稀土 油酸盐Gd

19、(CF3CO2)3， Yb(CF3CO2)3， 添加到15mL油酸和15mL十八烯中， 升温至120， 保温 30min移除环己烷。 在120通氮气30min后， 体系升温至310， 并保温1h。 沉淀和洗涤步骤 与上步相同， 得到的产物保存于5mL环己烷中即为NaGdF4:Yb,Tm包覆NaGdF4:Yb(表示为 NaGdF4:Yb,TmNaGdF4:Yb)的核壳结构纳米材料。 0024 (3)采高温热解法制备核壳结构NaGdF4:Yb,TmNaGdF4:YbNaNdF4:Yb纳米材料。 将 上步得到的保存于5mL环己烷中的NaGdF4:Yb,TmNaGdF4:Yb纳米晶， 0.21g Na

20、F， 和1mmol化 学计量比为90:10的稀土油酸盐Nd(CF3CO2)3， Yb(CF3CO2)3， 添加到15mL油酸和15mL十八烯 中， 升温至120， 保温30min移除环己烷。 在120通氮气30min后， 体系升温至310， 并保 温1h。 沉淀和洗涤步骤与上步相同， 得到的产物保存于5mL环己烷中即为NaGdF4:Yb,Tm包覆 NaGdF4:Yb包覆NaNdF4:Yb(表示为NaGdF4:Yb,TmNaGdF4:YbNaNdF4:Yb)的核壳结构纳米材 料。 0025 所生成的纳米晶粒径分布狭窄， 具有较小纳米尺寸。 在808纳米激光照射下， 纳米 晶能够发射出肉眼可辨的紫色可见光， 同时能够产生短波紫外线。 所生成的纳米晶本身由 于具有Nd元素， 在808纳米处有较强吸收， 而具有光热作用。 由于同时具有光响应UVC和光 热， 所以能够协同杀死癌细胞， 小鼠实验证明具有很好的抗癌效果。 说 明 书 3/3 页 5 CN 105288621 B 5 图1 图2(a) 图2(b) 说 明 书 附 图 1/3 页 6 CN 105288621 B 6 图3(a) 图3(b) 图4 说 明 书 附 图 2/3 页 7 CN 105288621 B 7 图5 说 明 书 附 图 3/3 页 8 CN 105288621 B 8