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1、(10)申请公布号 CN 102921006 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102921006 A *CN102921006A* (21)申请号 201210454384.5 (22)申请日 2012.11.13 A61K 41/00(2006.01) A61P 35/00(2006.01) (71)申请人 东华大学 地址 201620 上海市松江区松江新城人民北 路 2999 号 (72)发明人 陈志钢 王焕丽 张丽莎 胡俊青 (74)专利代理机构 上海泰能知识产权代理事务 所 31233 代理人 黄志达 谢文凯 (54) 发明名称 钨氧化物基纳米材料在制备近红外光热诊。
2、疗 药物中的应用 (57) 摘要 本发明涉及一种钨氧化物基纳米材料在制备 近红外光热诊疗药物中的应用， 所述的钨氧化物 基纳米材料为WO3-x或MxWO3纳米光热转换材料， 其 中 WO3-x为 WO2.72(W18O49)、 WO2.8(W5O14)、 WO2.9(W20O58) 或 WO3； MxWO3中 M 代 表 Na、 K 或 Cs 元 素， x 为 0.001-0.5 范围内的数值。本发明中所述的 WO3-x 和 MxWO3纳米材料展现很强的近红外光吸收能力， 并能有效地将其转换成热能 ； 在近红外激光的激 发下， 这些纳米材料能吸收激光并有效产生热量， 使环境温度在 1-60 分。
3、钟内升高 1-100， 在癌症 的治疗方面展现了巨大的应用价值。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页 1/1 页 2 1. 一种钨氧化物基纳米材料在制备近红外光热诊疗药物中的应用。 2. 根据权利要求 1 所述的一种钨氧化物基纳米材料在制备近红外光热诊疗药物中 的应用， 其特征在于 ： 所述的钨氧化物基纳米材料为 WO3-x或 MxWO3纳米材料， 其中 WO3-x为 WO2.72、 WO2.8、 WO2.9或 WO3； MxWO3中 M 代表 N。
4、a、 K 或 Cs 元素， x 为 0.001-0.5 范围内的数值。 3. 根据权利要求 2 所述的一种钨氧化物基纳米材料在制备近红外光热诊疗药物中的 应用， 其特征在于 ： 所述的 WO3-x纳米材料的制备方法， 包括 ： 将钨源溶于有机溶剂， 搅拌至 溶解 ； 然后转移至高压反应釜中， 于 100-240反应 0.5-48h 后离心分离， 即得到 WO3-x纳米 材料。 4. 根据权利要求 3 所述的一种钨氧化物基纳米材料在制备近红外光热诊疗药物中的 应用， 其特征在于 ： 所述的钨源为钨盐、 钨醇盐或者钨的配合物。 5. 根据权利要求 3 所述的一种钨氧化物基纳米材料在制备近红外光热诊。
5、疗药物中的 应用， 其特征在于 ： 所述的有机溶剂为醇类溶剂、 油胺或油酸。 6. 根据权利要求 1 所述的一种钨氧化物基纳米材料在制备近红外光热诊疗药物中的 应用， 其特征在于 ： 所述的钨氧化物基纳米材料的形貌为纳米颗粒、 纳米线、 纳米片、 纳米棒 或纳米球。 7. 根据权利要求 1 所述的一种钨氧化物基纳米材料在制备近红外光热诊疗药物中的 应用， 其特征在于 ： 所述的钨氧化物基纳米材料为表面功能化或接上生物分子后的钨氧化 物基纳米材料。 8. 根据权利要求 1 所述的一种钨氧化物基纳米材料在制备近红外光热诊疗药物中 的应用， 其特征在于 ： 所述的近红外光热诊疗中所用的近红外激光器的。
6、波长为 808、 980 或 1024nm， 光强为 0.01-30W/m2。 权 利 要 求 书 CN 102921006 A 2 1/4 页 3 钨氧化物基纳米材料在制备近红外光热诊疗药物中的应用 技术领域 0001 本发明属于钨氧化物基纳米材料的应用领域， 特别涉及一种钨氧化物基纳米材料 在制备近红外光热诊疗药物中的应用。 背景技术 0002 热疗技术由于具有微创、 辐射小以及便于操作等特点得到了广泛应用。在众多的 热疗技术中， 近红外热疗更备受关注。近红外热疗主要利用近红外光具有深的组织穿透能 力和对组织伤害小等优良特性将近红外光转换成热能进行治疗的技术。 0003 目前， 研究比较多。
7、的近红外光热转换材料主要是金的纳米结构材料， 如金纳米棒、 纳米球、 纳米笼以及纳米中空结构。但是金的纳米结构材料存在很多内在的缺陷。例如， 金 的近红外吸收主要来源于纳米结构的表面等离子共振效应， 而表面等离子共振效应受纳米 结构的形貌、 大小以及周围介质的介电常数影响非常大， 导致了这类近红外光热转换材料 不仅制备工艺复杂， 而且体内和体外实验结果不一致， 治疗条件也变得相当复杂 ； 同时， 金 是一种非常昂贵的金属， 不利于推广应用。 因此需要开发一种制备方法简单、 稳定且廉价的 光热材料。 发明内容 0004 本发明所要解决的技术问题是提供一种钨氧化物基纳米材料在制备近红外光热 诊疗药。
8、物中的应用， 钨氧化物基纳米材料 WO3-x和 MxWO3纳米材料展现很强的近红外光吸收 能力， 并能有效地将其转换成热能， 这种钨氧化物基纳米材料在癌症的治疗方面展现了巨 大的应用价值。 0005 本发明的一种钨氧化物基纳米材料在制备近红外光热诊疗药物中的应用。 0006 所述的钨氧化物基纳米材料为 WO3-x或 MxWO3纳米光热转换材料， 其中 WO3-x为 WO2.72(W18O49)、 WO2.8(W5O14)、 WO2.9(W20O58) 或 WO3； 其中 MxWO3中 M 代表 Na、 K、 Cs 等元素， x 为 0.001-0.5 范围内的数值。 0007 所述的 WO3-。
9、x纳米材料的制备方法， 包括 ： 0008 将钨源溶于有机溶剂， 搅拌至溶解 ； 然后转移至高压反应釜中， 于 100-240反应 0.5-48h 后离心分离， 即得到 WO3-x纳米材料。 0009 所述的钨源为钨盐、 钨醇盐或者钨的配合物 ； 所述的有机溶剂为醇类溶剂、 油胺或 油酸。 0010 所述的钨氧化物基纳米材料的形貌为纳米颗粒、 纳米线、 纳米片、 纳米棒、 纳米球 及其它超结构。 0011 所述的钨氧化物基纳米材料为表面功能化或接上生物分子后的钨氧化物基纳米 材料。 0012 所述的近红外光热诊疗中所用的近红外激光器的波长为 808、 980、 1024nm 等， 光 强为 0。
10、.01-30W/m2。 说 明 书 CN 102921006 A 3 2/4 页 4 0013 本发明中所述的钨氧化物基纳米材料光热转换材料在近红外光区具有较强的 光吸收能力， 并能有效地将吸收的光能转换为热能， 在光照 1-60 分钟内， 其温度升高了 1-100C。 将这些纳米光热转换材料表面功能化或接上生物分子后注入到带有癌症的生物 体内， 近红外光照 5-60 分钟内可以有效消融癌细胞。 0014 本发明提供了一种新的 WO3-x纳米光热转换材料的制备方法。 0015 WO3-x纳米光热转换材料具有较高的近红外光吸收能力， 并可以将近红外光转换为 热能。根据文献制备的 MxWO3， 具。
11、有较高的近红外光吸收能力， 并可以将近红外光转换为热 能。所述的 WO3-x和 MxWO3纳米材料可以将 WO3-x和 MxWO3纳米材料表面功能化或者联上生物 分子， 这些材料能分散于水中， 溶液可有效吸收近红外光。在近红外激光 (0.1-30W/cm2) 激 发下， 这些纳米材料能吸收激光并有效产生热量， 使环境温度在 1-60 分钟内升高 1-100。 将这些纳米材料的水溶液注入带有癌症的小老鼠上， 再用近红外激光照射老鼠， 癌细胞在 5-60 分钟后即可有效消融。 0016 WO3-x和 MxWO3都是优良的半导体材料。WO3-x和 MxWO3纳米材料展现出一种强烈的、 可调的局部表面。
12、等离子体共振效应， 这导致其在近红外区有光吸收。本发明利用这种光吸 收性质， 首次开发了 WO3-x和 MxWO3光热转换纳米材料用于治疗癌症。 0017 有益效果 ： 0018 本发明中所述的 WO3-x和 MxWO3纳米材料展现很强的近红外光吸收能力， 并能有效 地将其转换成热能 ； 在近红外激光(0.1-30W/cm2)激发下， 这些纳米材料能吸收激光并有效 产生热量， 使环境温度在 1-60 分钟内升高 1-100， 这种钨氧化物基纳米材料在癌症的治 疗方面展现了巨大的应用价值。 附图说明 0019 图 1. 本发明中制备的 WO2.72纳米线的低倍 (a)、 高倍 (b)SEM 图片。
13、以及高分辨透射 电镜照片 (c) ； 0020 图 2. 本发明中制备的 WO2.72纳米线的 XRD 图谱 ； 0021 图 3. 本发明中制备的 WO2.72纳米线的近红外光吸收图 (a)、 光热转换性能 (b) 及 980 激光器照射 10 分钟后癌细胞的组织切片图 (c) ； 0022 图 4.WO2.83纳米线的光热转换性能 ； 0023 图 5.WO2.8纳米线的光热转换性能 ； 0024 图 6.Cs0.32WO3纳米棒的光热转换性能 ； 0025 图 7.Na0.58WO3纳米颗粒的光热转换性能 ； 0026 图 8.K0.57WO3纳米棒的光热转换性能。 具体实施方式 002。
14、7 下面结合具体实施例， 进一步阐述本发明。 应理解， 这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。 此外应理解， 在阅读了本发明讲授的内容之后， 本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改， 这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。 0028 实施例 1 说 明 书 CN 102921006 A 4 3/4 页 5 0029 称取 0.35g WCl6, 放入溶剂为 100mL 的高压反应釜内衬中， 在搅拌条件下加入 24mL 的无水乙醇， 随后在搅拌条件下加入 56mL 的 PEG400， 继续搅拌半小时。转移至高压反 应釜中， 180条件下反应 24 小时。反。
15、应结束后， 离心分离， 即可得 WO2.72(W18O49) 纳米线 （见 图 1 和图 2） 。该纳米线能很好地分散于水中， 呈现强的近红外光吸收性质 ( 图 3a)。在低 功率 (0.72W/cm2) 的 980nm 激光激发下， WO2.72纳米线 (0.25-3mg/mL) 能吸收 980nm 激光并 有效产生热量， 5min 内升温 12.2-41.2 C（图 3b） 。将该纳米材料注射到肿瘤老鼠的肿瘤 内， 然后通过激光照射老鼠的肿瘤。在激光辐照 10min 后， 注射麻醉剂将老鼠处死， 随后通 过解剖取出肿瘤， 并密封在石蜡中。用切片机切成 4m 薄片， 然后用苏木素 - 伊红染。
16、液将 老鼠的肿瘤切片染色， 然后用倒置的荧光显微镜观测可发现癌细胞被完全消融 （图 3c） 。因 此， 这种 WO2.72纳米线在癌症的治疗方面展现了巨大的应用价值。 0030 实施例 2 0031 参 照 文 献 (Tunable Localized Surface Plasmon Resonances in Tungsten Oxide Nanocrystals,J.Am.Chem.Soc.2012,134,3995-3998) 制备的 WO2.83纳米线， 该材料 能很好地分散于水中， 呈现强的近红外光吸收性质。在低功率 (0.5W/cm2) 的 808nm 激光 激发下， 该 WO2.。
17、83纳米材料能吸收 980nm 激光并有效产生热量， 使环境温度在 6 分钟内升高 10 （见图 4） 。特别值得指出的是， 将该纳米材料注射到肿瘤老鼠的肿瘤内， 然后通过激光 照射老鼠的肿瘤。在激光辐照 20min 后， 注射麻醉剂将老鼠处死， 随后通过解剖取出肿瘤， 并密封在石蜡中。用切片机切成 4m 薄片， 然后用苏木素 -伊红染液将老鼠的肿瘤切片染 色， 然后用倒置的荧光显微镜观测可发现癌细胞被完全消融。因此， 这种 WO2.83纳米线在癌 症的治疗方面展现了巨大的应用价值。 0032 实施例 3 0033 参 照 文 献 (Tunable Localized Surface Plas。
18、mon Resonances in Tungsten Oxide Nanocrystals,J.Am.Chem.Soc.2012,134,3995-3998)制备的WO2.8纳米线， 该材料能 很好地分散于水中， 呈现强的近红外光吸收性质。在低功率 (0.4W/cm2) 的 980nm 激光激发 下， 该 WO2.8纳米材料能吸收 980nm 激光并有效产生热量， 使环境温度在 7 分钟内升高 7 （见图 5） 。特别值得指出的是， 将该纳米材料注射到肿瘤老鼠的肿瘤内， 然后通过激光照射 老鼠的肿瘤。在激光辐照 20min 后， 注射麻醉剂将老鼠处死， 随后通过解剖取出肿瘤， 并密 封在石蜡中。
19、。用切片机切成 4m 薄片， 然后用苏木素 - 伊红染液将老鼠的肿瘤切片染色， 然后用倒置的荧光显微镜观测可发现癌细胞被完全消融。因此， 这种 WO2.8纳米线在癌症的 治疗方面展现了巨大的应用价值。 0034 实施例 4 0035 参照文献(Novel synthesis of homogenous Csx WO3 nanorods with excellent NIR shieldingproperties by a water controlled-release solvothermal process,J. Mater.Chem.,2010,20,8227） 制备的 Cs0.32WO。
20、3纳米棒， 该材料能很好地分散于水中， 呈现强 的近红外光吸收性质。在低功率 (0.5W/cm2) 的 980nm 激光激发下， 该 Cs0.32WO3纳米材料能 吸收 980nm 激光并有效产生热量， 使环境温度在 5 分钟内升高 10（见图 6） 。特别值得指 出的是， 将该纳米材料注射到肿瘤老鼠的肿瘤内， 然后通过激光照射老鼠的肿瘤。 在激光辐 照 15min 后， 注射麻醉剂将老鼠处死， 随后通过解剖取出肿瘤， 并密封在石蜡中。用切片机 切成 4m 薄片， 然后用苏木素 - 伊红染液将老鼠的肿瘤切片染色， 然后用倒置的荧光显微 说 明 书 CN 102921006 A 5 4/4 页 。
21、6 镜观测可发现癌细胞被完全消融。因此， 这种 Cs0.32WO3纳米棒在癌症的治疗方面展现了巨 大的应用价值。 0036 实施例 5 0037 参照文献 (Effects of Crystallization Atmospheres on the Near-Infrared Absorbtion andElectroconductive Properties of Tungsten Bronze Type Mx WO3(M=Na,K),J.Am.Ceram.Soc.,2012,95,1634）制备的 Na0.58WO3纳米颗粒， 该材料能很好 地分散于水中， 呈现强的近红外光吸收性质。在低功。
22、率 (0.5W/cm2) 的 980nm 激光激发下， 该 NaxWO3纳米材料能吸收 980nm 激光并有效产生热量， 使环境温度在 6 分钟内升高 21.5 （见图 7） 。特别值得指出的是， 将该纳米材料注射到肿瘤老鼠的肿瘤内， 然后通过激光照射 老鼠的肿瘤。在激光辐照 6min 后， 注射麻醉剂将老鼠处死， 随后通过解剖取出肿瘤， 并密封 在石蜡中。用切片机切成 4m 薄片， 然后用苏木素 - 伊红染液将老鼠的肿瘤切片染色， 然 后用倒置的荧光显微镜观测可发现癌细胞被完全消融。因此， 这种 Na0.58WO3纳米颗粒在癌 症的治疗方面展现了巨大的应用价值。 0038 实施例 6 003。
23、9 参照文献 (Effects of Crystallization Atmospheres on the Near-Infrared Absorbtion andElectroconductive Properties of Tungsten Bronze Type Mx bWO3(M=Na,K),J.Am.Ceram.Soc.,2012,95,1634）制备的 K0.57WO3纳米棒， 该材料能很好地 分散于水中， 呈现强的近红外光吸收性质。在低功率 (0.6W/cm2) 的 980nm 激光激发下， 该 K0.57WO3纳米材料能吸收 980nm 激光并有效产生热量， 使环境温度在 5 。
24、分钟内升高 14（见 图8） 。 特别值得指出的是， 将该纳米材料注射到肿瘤老鼠的肿瘤内， 然后通过激光照射老鼠 的肿瘤。在激光辐照 10min 后， 注射麻醉剂将老鼠处死， 随后通过解剖取出肿瘤， 并密封在 石蜡中。用切片机切成 4m 薄片， 然后用苏木素 - 伊红染液将老鼠的肿瘤切片染色， 然后 用倒置的荧光显微镜观测可发现癌细胞被完全消融。因此， 这种 Na0.57WO3纳米颗粒在癌症 的治疗方面展现了巨大的应用价值。 说 明 书 CN 102921006 A 6 1/4 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102921006 A 7 2/4 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102921006 A 8 3/4 页 9 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102921006 A 9 4/4 页 10 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 102921006 A 10 。