一種表面改性的氧化釕水合物及其制備及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氧化釕水合物的制備及其應(yīng)用領(lǐng)域，具體是涉及一種聚乙烯吡咯烷酮表面改性的氧化釕水合物的制備方法及其在近紅外光熱治療癌癥方面的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]光熱治療是在近紅外光(700-1100nm)的輻照下，通過(guò)光熱試劑將光能轉(zhuǎn)換為熱能，進(jìn)而使癌細(xì)胞熱死的一種新興癌癥治療技術(shù)。由于該技術(shù)操作簡(jiǎn)便、易于控制、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉等特點(diǎn)，近年來(lái)越來(lái)越受到科學(xué)家的青睞。光熱試劑在該技術(shù)中發(fā)揮著最關(guān)鍵的作用一將光能有效轉(zhuǎn)換成熱能。
[0003]目前有較多的近紅外光熱轉(zhuǎn)換材料被用作光熱試劑應(yīng)用與癌癥的熱療，如貴金屬(金和鈀)材料。這類材料因其表面獨(dú)特的局域表面等離子體共振效應(yīng)，在近紅外區(qū)域有很強(qiáng)的吸收，因而表現(xiàn)出很好的光熱轉(zhuǎn)換效率，但是這類材料的價(jià)格昂貴、光穩(wěn)定性差等因素限制了其在該領(lǐng)域的大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用。因此，開(kāi)發(fā)尋求一些價(jià)格低廉、生物兼容性好、光熱轉(zhuǎn)換效率高并且光穩(wěn)定性強(qiáng)的光熱轉(zhuǎn)換材料具有重要意義。
[0004]釕的價(jià)格相對(duì)于以上金和鈀等貴金屬而言要廉價(jià)許多，已有釕的配合物被報(bào)道用于抗腫瘤的研宄，但作為光熱試劑的研宄目前沒(méi)有見(jiàn)報(bào)道。本發(fā)明通過(guò)簡(jiǎn)單的水熱反應(yīng)合成了氧化釕水合物(RuO2.XH2O)，該材料在水溶液中表現(xiàn)出很強(qiáng)的近紅外光吸收，并且擁有很高的光熱轉(zhuǎn)換效率。通過(guò)表面改性的方法提高了材料的生物兼容性，體外光熱實(shí)驗(yàn)也表明:該材料在功率密度為1.0W/cm2的808納米波長(zhǎng)的激光輻照下可以快速、有效的殺死癌細(xì)胞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種表面改性的氧化釕水合物的制備方法，并將之作為一類新型的光熱試劑用于熱療癌癥。本發(fā)明具有合成方法簡(jiǎn)單、反應(yīng)原料單一、操作過(guò)程簡(jiǎn)便、環(huán)境友好等特點(diǎn)，可以大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種表面改性的氧化釕水合物，其特征在于，通過(guò)對(duì)氧化釕水合物使用聚合物進(jìn)行表面改性得到。
[0007]本發(fā)明還提供了上述的表面改性的氧化釕水合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0008]步驟1:稱取原料三氯化釕水合物(RuCl3.XH2O)加水?dāng)嚢枞芙猓D(zhuǎn)入聚四氟乙烯內(nèi)膽水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，冷卻至室溫后，離心分離，洗滌，得到氧化釕水合物，分散于水中；
[0009]步驟2:將所得的分散液于室溫進(jìn)行第一次超聲，加入聚合物，進(jìn)行第二次超聲，室溫反應(yīng)，經(jīng)離心，洗滌后得到表面改性的氧化釕水合物。
[0010]優(yōu)選地，所述的水熱反應(yīng)于鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行。
[0011]優(yōu)選地，所述的水熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度為160-200°c，反應(yīng)時(shí)間為6-24小時(shí)。
[0012]優(yōu)選地，所述的第一次超聲的時(shí)間為0.5-2.0小時(shí)，超聲功率為300W，所述的第二次超聲的的時(shí)間為0.5-2.0小時(shí)，超聲功率為300W。
[0013]優(yōu)選地，所述的室溫反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為2-48小時(shí)。
[0014]優(yōu)選地，所述的步驟2中的聚合物為聚乙烯吡咯烷酮。
[0015]優(yōu)選地，所述的步驟2中的分散液中氧化釕水合物與水的比例為Ig: 50_200mL。
[0016]優(yōu)選地，所述的步驟2中的分散液中的氧化釕水合物與聚合物的重量比為I: 0.5-20.0o
[0017]本發(fā)明還提供了上述的表面改性的氧化釕水合物作為近紅外光熱轉(zhuǎn)換試劑在制備癌細(xì)胞體外熱療制劑中的應(yīng)用。
[0018]本發(fā)明的一種表面改性的氧化釕水合物的應(yīng)用，所述最終產(chǎn)物在功率為1.0W/cm2功率的808納米波長(zhǎng)的激光輻照下，可以快速、有效的殺死癌細(xì)胞，首次開(kāi)發(fā)了氧化釕水合物光熱轉(zhuǎn)換材料并用于治療癌癥。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0020](I)本發(fā)明關(guān)于氧化釕水合物材料的制備具有合成簡(jiǎn)單、生物兼容性好等特點(diǎn)；本發(fā)明制備的表面改性的氧化釕水合物，可以均勻分散于磷酸緩沖液，具有良好的生物兼容性，并且表現(xiàn)出優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換性能，可以作為近紅外光熱治療制劑，應(yīng)用與體內(nèi)外熱療癌癥。
[0021](2)本發(fā)明制備的氧化釕水合物材料展現(xiàn)出很強(qiáng)的近紅外吸收特性，在探針、光電催化、光熱轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價(jià)值；
[0022](3)本發(fā)明制備的氧化釕水合物材料在808納米波長(zhǎng)的激光器輻照下，具有很高的光熱轉(zhuǎn)換效率，可以使溶液溫度升高5-50°C，可以快捷、高效地殺死癌細(xì)胞，在癌癥治療反面用于廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本發(fā)明中制備的RuO2.XH2O材料在低倍(a)和高倍(b)下的TEM圖片；
[0024]圖2是本發(fā)明中制備的RuO2.XH2O材料的XRD圖；
[0025]圖3是本發(fā)明中制備的RuO2.χΗ20材料的紫外吸收?qǐng)D(a)及近紅外激發(fā)下的升溫及降溫曲線圖(b);
[0026]圖4是本發(fā)明中制備的RuO2 -XH2O材料的相對(duì)MCF-7的細(xì)胞毒性(a)和臺(tái)盼藍(lán)染色的體外光熱消融癌細(xì)胞圖(b)；
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0028]實(shí)施例1
[0029]一種表面改性的氧化釕水合物，通過(guò)對(duì)氧化釕水合物使用聚乙烯吡咯烷酮進(jìn)行表面改性得到。
[0030]所述的表面改性的氧化釕水合物的制備方法為:
[0031](I)稱取0.19g的RuCl3.χΗ20，加入水50mL，室溫?cái)嚢?.5小時(shí)溶解后，轉(zhuǎn)入60mL聚四氟乙烯內(nèi)膽水熱反應(yīng)釜中置于鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為180°C，反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)，冷卻至室溫后，離心分離，將所得的固體水洗三次，離心分離，得到直徑為
2-5nm的氧化釕水合物納米粒子；取0.1g氧化釕水合物納米粒子均勻分散于20mL的水中，冰箱冷減備用；
[0032]所得的氧化釕水合物納米粒子的??Μ圖如圖1中(a)和(b)所示。取氧化釕水合物納米粒子冷凍干燥后進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)物晶相與標(biāo)準(zhǔn)氧化釕數(shù)據(jù)吻合(如圖2所示)O
[0033](2)移取2.0mL上述氧化釕水合物納米粒子分散液，加入20mL水，在超聲功率為300W的條件下于室溫超聲0.5小時(shí)，加入0.2g PVP-K30，在超聲功率為300W的條件下超聲40分鐘后，室溫反應(yīng)12小時(shí)，經(jīng)離心、用水洗滌后得到PVP表面改性的氧化釕水合物，分散于磷酸鹽緩沖液(PBS)中備用。
[0034]所得的PVP表面改性的氧化釕水合物能夠很好的分散在PBS中，并且具有很強(qiáng)的近紅外光吸收性能(如圖3中(a)所示)。
[0035]實(shí)施例2
[0036]采用與實(shí)施例1相同的方法制備PVP表面改性的氧化釕水合物，將其分散于磷酸鹽緩沖液(PBS)得到氧化釕濃度為1600ppm(lppm= lmg/kg)的PBS分散液，用功率密度為1.0W/cm2的808nm激光器輻照5分鐘，水溫直接升高了 25.5攝氏度(如圖3中(b)所示)。
[0037]實(shí)施例3
[0038]將2X 14個(gè)MCF-7細(xì)胞在DMEM細(xì)胞培養(yǎng)基中在37°C條件下培養(yǎng)得到MCF-7細(xì)胞培養(yǎng)液。采用與實(shí)施例1相同的方法制備PVP表面改性的氧化釕水合物，將其分散于磷酸鹽緩沖液(PBS)，取系列不同氧化釕溶度的PBS分散液各10微升分別加入至0.1mL MCF-7細(xì)胞培養(yǎng)液中在37°C條件下孵化24小時(shí)，MTT法評(píng)估氧化釕水合物的毒性(如圖4中(a)所示)，材料的生物兼容性良好。
[0039]將10微升氧化釕水合物濃度為16mg/mL的PBS分散液加入至0.1mL MCF-7細(xì)胞培養(yǎng)液中，在37°C條件下孵化2小時(shí)后用功率密度為1.0W/cm2的808nm激光器輻照10分鐘，經(jīng)臺(tái)盼藍(lán)染檢驗(yàn)可以看出(如圖4中(b)所示)，癌細(xì)胞基本完全死亡。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種表面改性的氧化釕水合物，其特征在于，通過(guò)對(duì)氧化釕水合物使用聚合物進(jìn)行表面改性得到。2.權(quán)利要求1所述的表面改性的氧化釕水合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:稱取原料三氯化釕水合物加水?dāng)嚢枞芙?，轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯內(nèi)膽水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，冷卻至室溫后，離心分離，洗滌，得到氧化釕水合物，分散于水中； 步驟2:將所得的分散液于室溫進(jìn)行第一次超聲，加入聚合物，進(jìn)行第二次超聲，室溫反應(yīng)，經(jīng)離心，洗滌后得到表面改性的氧化釕水合物。3.如權(quán)利要求2所述的表面改性的氧化釕水合物的制備方法，其特征在于，所述的水熱反應(yīng)于鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行。4.如權(quán)利要求2所述的表面改性的氧化釕水合物的制備方法，其特征在于，所述的水熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度為160-200°C，反應(yīng)時(shí)間為6-24小時(shí)。5.如權(quán)利要求2所述的表面改性的氧化釕水合物的制備方法，其特征在于，所述的第一次超聲的時(shí)間為0.5-2.0小時(shí)，超聲功率為300W，所述的第二次超聲的的時(shí)間為0.5-2.0小時(shí)，超聲功率為300W。6.如權(quán)利要求2所述的表面改性的氧化釕水合物的制備方法，其特征在于，所述的室溫反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為2-48小時(shí)。7.如權(quán)利要求2所述的表面改性的氧化釕水合物的制備方法，其特征在于，所述的步驟2中的聚合物為聚乙烯吡咯烷酮。8.如權(quán)利要求2所述的表面改性的氧化釕水合物的制備方法，其特征在于，所述的步驟2中的分散液中氧化釕水合物與水的比例為Ig: 50-200mL。9.如權(quán)利要求2所述的表面改性的氧化釕水合物的制備方法，其特征在于，所述的步驟2中的分散液中的氧化釕水合物與聚合物的重量比為1: 0.5-20。10.權(quán)利要求1中所述的表面改性的氧化釕水合物作為近紅外光熱轉(zhuǎn)換試劑在制備癌細(xì)胞體外熱療制劑中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種表面改性的氧化釕水合物及其制備及應(yīng)用。所述的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：稱取原料三氯化釕水合物(RuCl3·xH2O)加水?dāng)嚢枞芙?，轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯內(nèi)膽水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，冷卻至室溫后，離心分離，洗滌，得到氧化釕水合物，分散于水中；步驟2：將所得的分散液于室溫進(jìn)行第一次超聲，加入聚合物，進(jìn)行第二次超聲，室溫反應(yīng)，經(jīng)離心，洗滌后得到表面改性的氧化釕水合物。本發(fā)明制備的表面改性的氧化釕水合物，可以均勻分散于磷酸緩沖液，具有良好的生物兼容性，并且表現(xiàn)出優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換性能，可以作為近紅外光熱治療制劑，應(yīng)用與體內(nèi)外熱療癌癥。
【IPC分類】B82Y30/00, C01G55/00
【公開(kāi)號(hào)】CN104961165
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510349235
【發(fā)明人】胡俊青, 肖志音, 黃小娟, 李博, 劉錫建, 鄒儒佳, 徐開(kāi)兵
【申請(qǐng)人】東華大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年6月19日