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一种稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系、制备方法及应用

阅读：817发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系、制备方法及应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种一种光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系，其是以稀土上转换纳米发光粒子与金属铋纳米颗粒为内核，将其同时包覆在二氧化硅壳层中形成的具有介孔二氧化硅包覆、核壳结构的带氨基稀土上转换-铋纳米粒子纳米杂化体系，且在其介孔二氧化硅孔道中装载有盐酸阿霉素药物，同时该药物被偶氮苯化合物封装。本发明还公开了其制备方法：将表面活性剂修饰在上转换纳米粒子周围；通过氧化还原法得到超小型金属铋纳米粒子；将铋纳米粒子和上转换纳米粒子混合，在其表面介孔二氧化硅层；将盐酸阿霉素负载到介孔道中；用偶氮苯对介孔孔道进行封装。本发明还公开了该材料的荧光成像、电子计算机断层扫描成像的应用。，下面是一种稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系、制备方法及应用专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系，其特征在于，其是以稀土上转换纳米发光粒子与金属铋纳米颗粒为内核，将其同时包覆在二氧化硅壳层中形成的具有介孔二氧化硅包覆、核壳结构的带氨基稀土上转换-铋纳米粒子纳米杂化体系，且在其介孔二氧化硅孔道中装载有盐酸阿霉素药物，同时该药物被偶氮苯化合物封装。
2.一种权利要求1所述光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以聚乙烯吡咯烷酮PVP为表面活性剂，硼氢化钠、硝酸铋为原料，甘油和乙醇为溶剂，利用硼氢化钠将硝酸铋进行还原，离心、洗涤，分散在超纯水中，形成第一分散液；
(2)以十六烷基三甲基溴化铵CTAB为表面活性剂，改性油溶性稀土上转换纳米晶，形成第二分散液，以氢氧化钠、无水乙醇、正硅酸乙酯TEOS、第一分散液和第二分散液为原料，在稀土上转换纳米晶和超小型金属铋的表面包裹介孔二氧化硅层，再使用硝酸铵乙醇溶液去除CTAB，得到介孔二氧化硅包覆核壳结构的稀土上转换-铋纳米粒子；
(3)以步骤(2)中合成核壳结构的稀土上转换-铋纳米粒子为原料，用氨丙基三乙氧基硅烷通过硅羟基水解缩聚对核壳结构的稀土上转换-铋纳米粒子进行氨基修饰，离心、洗涤，分散在超纯水中，形成第三分散液；
(4)取盐酸阿霉素粉末溶于高纯水中，将其与第三分散液混合，经离心、洗涤、分散在二甲基亚砜DMSO中，形成第四分散液；
(5)将偶氮苯化合物与第四分散液进行缩合反应，得到光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系。
3.根据权利要求2所述的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，聚乙烯吡咯烷酮PVP、硼氢化钠与金属盐的质量比为(5～7):1:2。
4.根据权利要求2所述的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的制备方法的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，乙醇与甘油的体积比为1:2。
5.根据权利要求2所述的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，反应产物采用低温4℃离心。
6.根据权利要求2所述的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，油溶性稀土上转换纳米晶是：NaYF4:Yb,Er、NaYF4:Yb,Tm、NaYF4:Yb,Ho、NaYF4:Yb,Er,Tm中的一种或多种。
7.根据权利要求2所述的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，超小型金属铋与上转换稀土纳米晶是通过物理搅拌混合的方式共同被包覆进介孔二氧化硅层。
8.根据权利要求2～7所述的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的制备方法，其特征在于，盐酸阿霉素是通过静电吸附装载进介孔二氧化硅孔道中；
偶氮苯化合物是通过缩合反应将装所载的盐酸阿霉素药物，封装到稀土上转换-铋纳米粒子的核壳结构中。
9.根据权利要求1所述光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的应用，其特征在于，将其用于荧光成像或电子计算机断层扫描成像的造影剂。
10.根据权利要求1所述光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的应用，其特征在于，将其用于癌细胞的近红外光响应的药物释放和光热理疗的双模式治疗。

说明书全文

一种稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系、制备方法及

应用

技术领域

[0001] 本发明涉及纳米生物材料技术领域，具体涉及一种光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系、制备方法及应用。

背景技术

[0002] 近年来，稀土上转换纳米荧光材料已成为生物成像技术中的研究热点之一，这是由于它们独特的光学和化学性质，如尖锐的发射线，长寿命，较高的光稳定性和化学稳定性。上转换发光(UCL)过程涉及到将近红外(NIR)区域的低能光通过多光子吸收或能量转移向可见光区域高能光转换，可以消除生物组织的自发荧光。然而，近红外激发的荧光成像具有易受干扰和空间分辨率低的缺点，这大大限制了荧光成像方法的应用。X射线计算机断层扫描(CT)成像由于X射线的高穿透性，CT具有高空间分辨率和能够提供3D断层摄影信息，对高密度组织显像清晰，对肿瘤检查灵敏度高，穿透组织深度深，是一种成熟的临床诊断手段。但是，它平面分辨率有限，不利于细胞水平成像。因此，将CT和近红外激发的荧光成像结合在一起，可以弥补穿透组织深度低，分辨率低等缺点，实现对肿瘤的多功能有效诊断。同时，由于镱和重金属具有良好的X射线消光特性，可用于CT成像。因此，开发具有近红外荧光成像和CT双模式成像具有非常重要的意义。

[0003] 目前，癌症已成为人类死亡的重要原因之一。除了手术、放疗外，化疗是治疗癌症的最常用手段之一，然而，长期化疗对生物标本和活组织带来的抗药性，严重的毒副作用在临床上未能获得满意的效果。为了克服化疗的长期挑战，需要发展其它的治疗手段来达到协同治疗的目的，来克服化疗的弊端。光热治疗采用近红外光激发，具有很大的穿透深度，能有效的杀死癌细胞，但是已报导的光热试剂存在光稳定差、光热效率低等缺点，因此，制备光热效率高、稳定性好的光热试剂具有重要意义。

[0004] 如今，环境响应性药物载体系统分别有pH型响应、温敏型响应、光响应、氧化还原型响应等多种类型响应。但是，与众多环境响应性药物载体相比，光响应药物载体具有远程刺激响应，高可控性和非外物可控性的优点。因此，合成一种光响应药物载体系统十分重要。

[0005] 现有技术中，中国发明专利201510152132.0公开了一种具有近红外光远程响应的三层核-壳结构药物载体的制备方法，其是为了解决现有方法无法同时进行细胞成像、光动疗和光控释药的问题。方法：以上转换纳米粒子为核，包覆上实心硅壳，用于包埋光敏剂亚甲基蓝，包覆最外层介孔二氧化硅壳，介孔内部孔道用于载入模型药物罗丹明B；对三层核-壳纳米粒子进行表面修饰在其外表面上修饰单线态氧响应有机链接分子，链接分子通过化学键合链接的客体分子AD，在介孔中载入药物后客体分子AD可与加入的β-环糊精络合堵住孔道。该发明通过的三层核-壳结构，增加了中间实心硅壳，用来以包覆方式负载光敏剂，避免光敏剂团聚及泄漏问题，提高有效光敏剂负载量。但是，该发明提供的制备方法，步骤繁多、工艺复杂，不利于实现产业化；其所制得的药物载体材料应用也具有一定的局限性。

发明内容

[0006] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，而提供一种光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系材料，以满足临床诊疗一体化即荧光成像、CT成像、光热理疗和光响应型抗癌药物输送的一体化需要。

[0007] 本发明的目的还在于，提供一种光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的高效制备方法，大幅简化制备步骤，并使工艺控制较为容易，利于实现产业化。

[0008] 本发明还提供该光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的应用，用于将多模式的成像用于癌症疾病的诊断，并将多模式的治疗结合在一起，同时在近红外激光照射下超小型金属铋纳米颗粒能加速药物释放，具有光响应可控加速药物释放的性能，对于癌症的协同化疗和光热理疗技术推动作用十分显著。

[0009] 本发明的重点在于先用氧化还原的方法，用硼氢化钠还原得到超小型金属铋纳米颗粒；再采用物理混合的方法，将稀土上转换纳米发光粒子与金属铋纳米颗粒搅拌混合均匀，再同时将其包覆在二氧化硅壳层中，用硝酸铵乙醇溶液除去CTAB，得到介孔二氧化硅包覆核壳结构的稀土上转换-铋纳米粒子；用氨丙基三乙氧基硅烷通过硅羟基水解缩聚对核壳结构的稀土上转换-铋纳米粒子进行氨基修饰，得到带氨基的核壳结构稀土上转换-铋纳米粒子；其后再将盐酸阿霉素通过静电吸附装载进二氧化硅的孔道中，最后用偶氮苯化合物封装药物，即得到同时具有化疗和光热理疗效果的可控加速药物释放稀土上转换-铋纳米杂化体系。

[0010] 本发明的目的通过以下技术方案来实现：

[0011] 一种光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系，其特征在于，其是以稀土上转换纳米发光粒子与金属铋纳米颗粒为内核，将其同时包覆在二氧化硅壳层中形成的具有介孔二氧化硅包覆、核壳结构的带氨基稀土上转换-铋纳米粒子纳米杂化体系，且在其介孔二氧化硅孔道中装载有盐酸阿霉素药物，同时该药物被偶氮苯化合物封装。

[0012] 一种前述光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

[0013] (1)以聚乙烯吡咯烷酮PVP为表面活性剂，硼氢化钠、硝酸铋为原料，甘油和乙醇为溶剂，利用硼氢化钠将硝酸铋进行还原，离心、洗涤，分散在超纯水中，形成第一分散液；

[0014] (2)以十六烷基三甲基溴化铵CTAB为表面活性剂，改性油溶性稀土上转换纳米晶，形成第二分散液，以氢氧化钠、无水乙醇、正硅酸乙酯TEOS、第一分散液和第二分散液为原料，在稀土上转换纳米晶和超小型金属铋的表面包裹介孔二氧化硅层，再使用硝酸铵乙醇溶液去除CTAB，得到介孔二氧化硅包覆核壳结构的稀土上转换-铋纳米粒子；

[0015] (3)以步骤(2)中合成核壳结构的稀土上转换-铋纳米粒子为原料，用氨丙基三乙氧基硅烷通过硅羟基水解缩聚对核壳结构的稀土上转换-铋纳米粒子进行氨基修饰，离心、洗涤，分散在超纯水中，形成第三分散液；

[0016] (4)取盐酸阿霉素粉末溶于高纯水中，将其与第三分散液混合，经离心、洗涤、分散在二甲基亚砜DMSO中，形成第四分散液；

[0017] (5)将偶氮苯化合物与第四分散液进行缩合反应，得到光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系。

[0018] 所述的步骤(1)中，聚乙烯吡咯烷酮PVP、硼氢化钠与金属盐的质量比为(5～7):1:2。

[0019] 所述的步骤(1)中，乙醇与甘油的体积比为1:2。

[0020] 所述的步骤(1)中，反应产物采用低温4℃离心。

[0021] 所述的步骤(2)中，油溶性稀土上转换纳米晶是：NaYF4:Yb,Er、NaYF4:Yb,Tm、NaYF4:Yb,Ho、NaYF4:Yb,Er,Tm中的一种或多种。

[0022] 所述步骤(2)中，超小型金属铋与上转换稀土纳米晶是通过物理搅拌混合的方式共同被包覆进介孔二氧化硅层。

[0023] 盐酸阿霉素是通过静电吸附装载进介孔二氧化硅孔道中；偶氮苯化合物是通过缩合反应将装所载的盐酸阿霉素药物，封装到稀土上转换-铋纳米粒子的核壳结构中。

[0024] 所述光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的应用，其特征在于，将其用于荧光成像或电子计算机断层扫描成像的造影剂。

[0025] 所述光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的应用，其特征在于，将其用于癌细胞的近红外光响应的药物释放和光热理疗的双模式治疗。

[0026] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0027] (1)本发明提供的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系材料，相比于其它介孔二氧化硅载药体系，该纳米杂化体系能加速药物释放，同时具有近红外荧光成像和CT双模式成像探针的双重特点；

[0028] (2)本发明提供的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系，其分散性好、生物相容性好、光热转换效率高；

[0029] (3)本发明提供的纳米杂化体系材料，利用介孔二氧化硅的多孔结构，还通过静电吸附抗癌药物形成药物负载纳米体系，克服了传统制备方法的单一性，使其同时具有化疗和光热理疗的效果，通过协同治疗提高疗效；

[0030] (4)本发明提供的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的制备方法，将偶氮苯化合物与带有氨基的核壳结构稀土上转换纳米粒子进行缩合反应，得到表面修饰有偶氮苯的介孔纳米杂化材料，与现有的环境响应性药物载体系统，如pH型响应、温敏型响应、氧化还原型响应等，该制备方法合成的光响应型纳米杂化体系具有远程刺激响应，易调节、灵敏度高、高可控性和非外物可控性的优点；

[0031] (5)本发明提供的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的制备方法，将超小型金属铋纳米颗粒和上转换稀土纳米晶通过物理混合共同包覆进介孔二氧化硅层中制备纳米杂化体系，步骤少、制备过程高效、稳定、可重复性高，易于产业化；

[0032] (6)本发明提供的表面修饰有偶氮苯的介孔纳米杂化材料的应用，因其具有荧光/CT多模式成像、抗癌药物输送和光热理疗的多功能应用，能够满足多功能诊断和多模式治疗的一体化光响应的需求，其生物医学应用前景非常广阔。

[0033] 下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步详细说明。

附图说明

[0034] 图1为本发明实施例1制备的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的HRTEM照片。

[0035] 图2为本发明实施例2制备的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的荧光光谱图。

[0036] 图3为本发明实施例3制备的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的紫外可见吸收光谱图。

[0037] 图4为本发明实施例6制备的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的光热曲线图。

[0038] 图5为本发明实施例6制备的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的热成像照片。

具体实施方式

[0039] 实施例1

[0040] 请参见图1-5，本实施例提供的一种光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系，其是以稀土上转换纳米发光粒子与金属铋纳米颗粒为内核，将其同时包覆在二氧化硅壳层中形成的具有介孔二氧化硅包覆、核壳结构的带氨基稀土上转换-铋纳米粒子纳米杂化体系，且在其介孔二氧化硅孔道中装载有盐酸阿霉素药物，同时该药物被偶氮苯化合物封装。

[0041] 一种前述光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系的制备方法，具体包括如下步骤：

[0042] (1)制备10mg粒径在25～30nm的油溶性稀土铥掺杂上转换纳米发光粒子，分散在环己烷中；

[0043] (2)将0.1g硝酸铋和0.25～0.35g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于10mL甘油和5mL乙醇中，加热至60℃搅拌1h，充分搅拌并溶解。随后快速加入0.05g硼氢化钠，搅拌1min，再分别用水和乙醇低温4℃离心洗涤，分散在10mL超纯水中，形成第一分散液；

[0044] (3)称取0.1g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂，溶于20mL水中，加热搅拌1h，形成第一混合液；在第一混合液中加入第一分散液，40mL水，6mL乙醇，150μL 2M氢氧化钠溶液，冷凝回流，连续搅拌升温至70℃，接着匀速滴加200μL正硅酸丁酯(TEOS)，回流状态下反应2h，离心洗涤，将产物分散在10mL无水乙醇中，形成第二混合液；再将1.2g的硝酸铵溶于190mL的无水乙醇中，加入第二混合液，60℃回流状态下反应2h，离心洗涤，将产物分散在10mL无水乙醇中，得到第二分散液；

[0045] (4)将200μL氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)加入到第二分散液中，通过硅羟基水解缩聚对核壳结构的二氧化硅壳层进行氨基修饰，搅拌48h，离心洗涤，讲产物分散在10mL超纯水中，得到第三分散液；

[0046] (5)将5mL1mg·mL-1的盐酸阿霉素加入到第三分散液中，搅拌48h，离心洗涤，分散在10mL二甲基亚砜(DMSO)中，形成第四分散液；

[0047] (6)将0.1g 4-苯基偶氮苯甲酰氯加入到第四分散液中，搅拌12h，离心洗涤，分散到10mL超纯水中，最终得到光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系。

[0048] 图1为本实施例制备得到的表面修饰有偶氮苯的包裹介孔二氧化硅壳层的稀土铥掺杂的上转换纳米晶-铋纳米体系的高分辨率透射电镜照片，由图可见纳米离子分布均匀，证明该方法能合成形貌良好，单分散性好的纳米体系，粒径平均在50nm左右，容易被细胞内吞，这对于其用作生物探针在生物体内循环具有重要意义，能够满足荧光成像，CT成像和可控抗癌药物输送的临床诊疗一体化光响应需要。

[0049] 实施例2

[0050] 请参见图2，本实施例提供的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系及其制备方法，其与实施例1基本相同，其不同之处在于，其包括如下步骤：

[0051] (1)制备10mg粒径在25～30nm的油溶性稀土铥掺杂上转换纳米发光粒子，分散在环己烷中；

[0052] (2)将0.1g硝酸铋和0.25～0.35g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于10mL甘油中，加热至60℃搅拌1h，充分搅拌并溶解。随后快速加入0.05g硼氢化钠，之后再加入5mL无水乙醇，搅拌1min，再分别用水和乙醇低温4℃离心洗涤，分散在10mL超纯水中，形成第一分散液；

[0053] (3)称取0.1g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂，溶于20mL水中，加热搅拌1h，形成第一混合液；在第一混合液中加入第一分散液，40mL水，6mL乙醇，150μL 2M氢氧化钠溶液，冷凝回流，连续搅拌升温至70℃，接着匀速滴加200μL正硅酸丁酯(TEOS)，回流状态下反应2h，离心洗涤，将产物分散在10mL无水乙醇中，形成第二混合液；再将1.2g的硝酸铵溶于190mL的无水乙醇中，加入第二混合液，60℃回流状态下反应2h，离心洗涤，将产物分散在10mL无水乙醇中，得到第二分散液；

[0054] (4)将200μL氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)加入到第二分散液中，通过硅羟基水解缩聚对核壳结构的二氧化硅壳层进行氨基修饰，搅拌48h，离心洗涤，讲产物分散在10mL超纯水中，得到第三分散液；

[0055] (5)将5mL1mg·mL-1的盐酸阿霉素加入到第三分散液中，搅拌48h，离心洗涤，分散在10mL二甲基亚砜(DMSO)中，形成第四分散液；

[0056] (6)将0.1g 4-苯基偶氮苯甲酰氯加入到第四分散液中，搅拌12h，离心洗涤，分散到10mL超纯水中，最终得到光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系。

[0057] 图2为本实施例制备得到的表面修饰有偶氮苯包裹介孔二氧化硅壳层的稀土铥掺杂的上转换纳米晶-铋纳米体系的上转换荧光光谱图，在图中可以观察到位于365nm(1D2→3H6)，478nm(1G4→3H6)，650nm(1G4→3H4)，800nm(3H4→3H6)处的发射峰均归属于Tm3+的特征发射峰，而800nm刚好位于生物组织的“光学窗口”，表明制备得到的表面修饰有偶氮苯包裹介孔二氧化硅壳层的稀土铥掺杂的上转换纳米晶-铋纳米体系具有良好的上转换荧光性能，非常适合于细胞和小动物活体成像。

[0058] 实施例3

[0059] 请参见图3，本实施例提供的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系及其制备方法，其与实施例1-2基本相同，其不同之处在于，其包括如下步骤：

[0060] (1)制备10mg粒径在25～30nm的油溶性稀土铒掺杂上转换纳米发光粒子，分散在环己烷中；

[0061] (2)将0.05g硝酸铋和0.125～0.175g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于10mL甘油和5mL乙醇中，加热至60℃搅拌1h，充分搅拌并溶解。随后快速加入0.025g硼氢化钠，搅拌1min，再分别用水和乙醇低温4℃离心洗涤，分散在5mL超纯水中，形成第一分散液；

[0062] (3)称取0.05g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂，溶于10mL水中，加热搅拌1h，形成第一混合液；在第一混合液中加入第一分散液，40mL水，6mL乙醇，75μL 2M氢氧化钠溶液，冷凝回流，连续搅拌升温至70℃，接着匀速滴加100μL正硅酸丁酯(TEOS)，回流状态下反应2h，离心洗涤，将产物分散在5mL无水乙醇中，形成第二混合液；再将1.2g的硝酸铵溶于95mL的无水乙醇中，加入第二混合液，60℃回流状态下反应2h，离心洗涤，将产物分散在5mL无水乙醇中，得到第二分散液；

[0063] (4)将120μL氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)加入到第二分散液中，通过硅羟基水解缩聚对核壳结构的二氧化硅壳层进行氨基修饰，搅拌48h，离心洗涤，讲产物分散在5mL超纯水中，得到第三分散液；

[0064] (5)将3mL 1mg·mL-1的盐酸阿霉素加入到第三分散液中，搅拌48h，离心洗涤，分散在10mL二甲基亚砜(DMSO)中，形成第四分散液；

[0065] (6)将0.05g 4-苯基偶氮苯甲酰氯加入到第四分散液中，搅拌12h，离心洗涤，分散到10mL超纯水中，最终得到光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系。

[0066] 图3为本实施例制备得到的表面修饰有偶氮苯包裹介孔二氧化硅壳层的稀土铒掺杂的上转换纳米晶-铋纳米体系的紫外可见吸收光谱图，在图中可以观察到最终材料UBDAs在300-380nm有明显的偶氮苯的宽吸收以及在480nm左右有DOX的强吸收，表明最终成功制备了表面修饰有偶氮苯包裹介孔二氧化硅壳层的稀土铒掺杂的上转换纳米晶-铋纳米体系。

[0067] 实施例4

[0068] 本实施例提供的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系及其制备方法，其与实施例1-3基本相同，其不同之处在于，其包括如下步骤：

[0069] (1)制备10mg粒径在25～30nm的油溶性稀土铒/铥共掺杂上转换纳米发光粒子，分散在环己烷中；

[0070] (2)将0.05g硝酸铋和0.125～0.175g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于10mL甘油和5mL乙醇中，加热至60℃搅拌1h，充分搅拌并溶解。随后快速加入0.025g硼氢化钠，搅拌1min，再分别用水和乙醇低温4℃离心洗涤，分散在5mL超纯水中，形成第一分散液；

[0071] (3)称取0.05g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂，溶于10mL水中，加热搅拌1h，形成第一混合液；在第一混合液中加入第一分散液，40mL水，6mL乙醇，75μL 2M氢氧化钠溶液，冷凝回流，连续搅拌升温至70℃，接着匀速滴加200μL正硅酸丁酯(TEOS)，回流状态下反应2h，离心洗涤，将产物分散在5mL无水乙醇中，形成第二混合液；再将1.2g的硝酸铵溶于95mL的无水乙醇中，加入第二混合液，60℃回流状态下反应2h，离心洗涤，将产物分散在5mL无水乙醇中，得到第二分散液；

[0072] (4)将100μL氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)加入到第二分散液中，通过硅羟基水解缩聚对核壳结构的二氧化硅壳层进行氨基修饰，搅拌48h，离心洗涤，讲产物分散在5mL超纯水中，得到第三分散液；

[0073] (5)将3mL 1mg·mL-1的盐酸阿霉素加入到第三分散液中，搅拌48h，离心洗涤，分散在10mL二甲基亚砜(DMSO)中，形成第四分散液；

[0074] (6)将0.05g 4-苯基偶氮苯甲酰氯加入到第四分散液中，搅拌12h，离心洗涤，分散到10mL超纯水中，最终得到光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系。

[0075] 实施例5

[0076] 本实施例提供的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系及其制备方法，其与实施例1-4基本相同，其不同之处在于，其包括如下步骤：

[0077] (1)制备15mg粒径在25～30nm的油溶性稀土钬掺杂上转换纳米发光粒子，分散在环己烷中；

[0078] (2)将0.08g硝酸铋和0.2～0.28g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于15mL甘油和10mL乙醇中，加热至60℃搅拌1h，充分搅拌并溶解。随后快速加入0.04g硼氢化钠，搅拌1min，再分别用水和乙醇低温4℃离心洗涤，分散在5mL超纯水中，形成第一分散液；

[0079] (3)称取0.05g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂，溶于10mL水中，加热搅拌1h，形成第一混合液；在第一混合液中加入第一分散液，40mL水，6mL乙醇，75μL 2M氢氧化钠溶液，冷凝回流，连续搅拌升温至70℃，接着匀速滴加200μL正硅酸丁酯(TEOS)，回流状态下反应2h，离心洗涤，将产物分散在5mL无水乙醇中，形成第二混合液；再将1.2g的硝酸铵溶于95mL的无水乙醇中，加入第二混合液，60℃回流状态下反应2h，离心洗涤，将产物分散在5mL无水乙醇中，得到第二分散液；

[0080] (4)将100μL氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)加入到第二分散液中，通过硅羟基水解缩聚对核壳结构的二氧化硅壳层进行氨基修饰，搅拌48h，离心洗涤，讲产物分散在5mL超纯水中，得到第三分散液；

[0081] (5)将3mL 1mg·mL-1的盐酸阿霉素加入到第三分散液中，搅拌48h，离心洗涤，分散在10mL二甲基亚砜(DMSO)中，形成第四分散液；

[0082] (6)将0.05g 4-苯基偶氮苯甲酰氯加入到第四分散液中，搅拌12h，离心洗涤，分散到10mL超纯水中，最终得到光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系。

[0083] 实施例6

[0084] 请参见图4-5，本实施例提供一种将实施例1-5制得的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系应用，具体是将其用于光热成像。

[0085] 本实施例提供的表面修饰有偶氮苯包裹介孔二氧化硅壳层的纳米杂化体系用于体外光热成像的方法，具体包括如下步骤：

[0086] (1)预备实施例4中表面修饰有偶氮苯的包裹二氧化硅层稀土铒/铥共掺杂的上转换纳米体系，连续激发的808 激光器，热成像照相机；

[0087] (2)将(1)中纳米体系用超纯水配成不同浓度的溶液(Bi:0,87.5,175,350,700μg·mL-1)，超声5分钟均匀分散，形成第五分散液；

[0088] (3)分别取100μL不同浓度的第五分散液加入到96孔板中，打开热成像软件，调整热成像相机镜头的位置使图像居中，将功率设定成1.5W/cm2用热成像相机记录下不同时间的第五分散液的热成像照片。

[0089] 图4-5是本发明实施例4所制得的用于协同化疗和光热理疗的表面修饰有偶氮苯的包裹二氧化硅层稀土铒掺杂的上转换纳米体系的升温曲线和对应的热成像照片，从图中可以看出随着第五分散液浓度的增大，溶液温度升高的越高；同时溶液温度也随着照射时间升高而延迟，在10min之后溶液的温度已趋于稳定，超过42℃证实了该纳米体系适用于癌细胞的光热理疗。

[0090] 实施例7

[0091] 本实施例提供一种将实施例1-5制得的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系应用，具体是将其用于电子计算机断层扫描成像。

[0092] 本实施例提供的表面修饰有偶氮苯包裹介孔二氧化硅壳层的纳米杂化体系用于电子计算机断层扫描成像的方法，具体包括如下步骤：

[0093] (1)制备10～15mg表面修饰有偶氮苯的介孔纳米杂化体系，用电感耦合等离子体发射光谱仪测量金属铋和稀土镱的含量，用去离子水将其配制成金属铋和稀土镱含量总和为500-1000mg·mL-1，超声5分钟分散，形成第六分散液；

[0094] (2)取不同浓度的第三分散液，在电子计算机X射线断层扫描机上分别测其电子计算机断层扫描成像。

[0095] 实施例8

[0096] 本实施例提供一种将实施例1-5制得的光响应可控药物释放的稀土上转换-铋诊疗一体化纳米杂化体系应用，具体是将其用于荧光成像。

[0097] 本实施例提供的表面修饰有偶氮苯包裹介孔二氧化硅壳层的纳米杂化体系用于荧光成像的方法，具体包括如下步骤：

[0098] (1)预备实施例5制得的表面修饰有偶氮苯包裹介孔二氧化硅壳层的纳米杂化体系，用培养基配制成含300～400μg·mL-1的表面修饰有偶氮苯的包裹介孔二氧化硅纳米杂化体系的溶液，形成第七分散液；

[0099] (2)将HeLa细胞在上述2mL的培养基中培养2，4，6h；

[0100] (3)用磷酸缓冲液冲洗细胞三次，将没有被细胞吸收的纳米材料洗去；

[0101] (4)将培养后的细胞在共聚焦显微镜上成像，成像过程使用0～500mW功率可调，连续波激发的稳态980nm激光器作为激发光源，收集到位于500～600nm，600～700nm的上转换发射光，用488nm激光器作为光源，收集DOX位于550-700nm的下转换发射光。

[0102] 本发明提供的表面修饰有偶氮苯的包裹介孔二氧化硅纳米杂化体系材料，具有多模态诊断和多模式治疗一体化光响应的功能，同时具有上转换发光成像，电子计算机断层扫描成像，光响应加速抗癌药物释放和光热理疗的功能；且本发明提供的制备方法，具有工艺紧凑、高效、操作方便、结构易控、重复性好等优势；本发明提供的纳米材料及应用，具有多种用途，并可以显著提升诊疗效果，可以实现对于癌症的协同治疗和光热理疗。

[0103] 本发明不限于上述实施方式，采用与其相同或相似的方法所得的表面修饰有偶氮苯的包裹介孔二氧化硅纳米杂化体系的方法，如不同稀土离子掺的上转换纳米晶(NaYF4:Yb,Er；NaGdF4:Yb,Ho；NaGdF4:Yb,Tm；NaGdF4:Yb,Er,Tm等)、不同结构的抗癌药物、通过改变反应物的量来调控介孔二氧化硅层的厚度、通过硅羟基水解缩聚在介孔二氧化硅壳层表面修饰不同的官能团从而连接带有不同基团的偶氮苯化合物等方案，均在本发明保护范围内。

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