本發(fā)明涉及光聲成像造影劑領(lǐng)域，具體涉及一種二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

近來，二硫化鉬(molybdenumdisulfide,mos2)作為過渡金屬硫化物家族中的一員，由于其極佳的電學(xué)、光學(xué)和半導(dǎo)體特性，引起了物理、化學(xué)、材料和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域研究人員的極大關(guān)注。二硫化鉬具有許多優(yōu)異的特性，例如光學(xué)吸收性優(yōu)于金納米棒和石墨烯衍生物、良好的生理穩(wěn)定性和生物相容性、以及對實(shí)體腫瘤的epr效應(yīng)，迅速的被用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

二硫化鉬納米顆粒自2014年由英國南安普頓大學(xué)的研究人員制備成功以來，短短兩年多的時間內(nèi)，已經(jīng)有研究人員嘗試將二硫化鉬用作生物醫(yī)學(xué)成像造影劑。尹文艷等人在單層二硫化鉬-銫的復(fù)合納米顆粒上裝載阿霉素，對小鼠胰腺癌皮下模型進(jìn)行了光熱治療，治療后的小鼠腫瘤有明顯縮小。劉騰等人將基于二硫化鉬-氧化鐵的納米顆粒制備成用于正電子發(fā)射型計算機(jī)斷層成像(pet)、光聲成像和磁共振成像的多模態(tài)成像探針，對小鼠乳腺癌皮下模型進(jìn)行光熱治療，取得了較好的效果。本專利發(fā)明人所在研究團(tuán)隊采用綠色環(huán)保、簡單易行的方法，從二硫化鉬粉末中制備出單層二硫化鉬納米顆粒，在小鼠原位腦膠質(zhì)瘤的光聲成像中得到了較強(qiáng)的光聲信號。

但上述文獻(xiàn)的研究主要是將基于二硫化鉬的納米復(fù)合材料用于皮下腫瘤的光聲成像或光熱治療，并未對位于顱骨下方的原位腦膠質(zhì)瘤進(jìn)行研究。雖然有的文獻(xiàn)在增強(qiáng)原位腦膠質(zhì)瘤的光聲信號研究方面進(jìn)行了有益的探索，其制備的單層二硫化鉬納米顆粒的吸收峰值在可見光波長670nm處，然而腫瘤的成像深度僅在顱骨下方約1.8mm處，這是因?yàn)榭梢姽獯┩革B骨時會產(chǎn)生強(qiáng)烈的光散射，限制了腫瘤區(qū)域的成像深度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒。所述二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的光學(xué)吸收峰值紅移至近紅外波段范圍，進(jìn)一步提高了其成像深度。

本發(fā)明第一方面提供了二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒，包括單層的二硫化鉬納米片和吸附在所述單層的二硫化鉬納米片表面的吲哚菁綠。

其中，所述二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒中，所述吲哚菁綠與所述單層的二硫化鉬納米片的質(zhì)量比為1-5:1。

其中，所述二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的粒徑為100nm-300nm。

其中，所述單層的二硫化鉬納米片的邊緣厚度為0.65nm，中間厚度為10.65nm。

本發(fā)明第一方面提供的二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒在單層二硫化鉬納米片上裝載吲哚菁綠，既能提高吲哚菁綠在體內(nèi)的穩(wěn)定性并延長其循環(huán)時間，又能實(shí)現(xiàn)單層二硫化鉬的光學(xué)吸收峰的紅移，充分利用生物組織對近紅外波段光的高穿透性，提高生物組織的光聲成像深度。此外，本發(fā)明制備的二硫化鉬-吲哚菁綠納米顆粒，硫、鉬都是人體必需的微量元素，納米復(fù)合顆粒具有低生物毒性和良好的生物相容性。

本發(fā)明第二方面提供了一種二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的制備方法，包括：

將單層的二硫化鉬納米片溶液和吲哚菁綠溶液混合，得到混合溶液，將所述混合溶液在室溫下攪拌5-7小時，得到二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒。

其中，所述混合溶液中，所述吲哚菁綠與所述單層的二硫化鉬納米片的質(zhì)量比為1-5:1。

其中，所述單層的二硫化鉬納米片溶液的制備方法包括：將二硫化鉬粉末和牛血清白蛋白加入到純水中得到混合液，隨后將所述混合液冰浴超聲破碎10-15小時，然后以5000-7000轉(zhuǎn)/分的速度離心分離10-15分鐘，收集上清液，得到單層的二硫化鉬納米片溶液。

其中，所述吲哚菁綠溶液的制備方法包括：將吲哚菁綠粉末置于有機(jī)溶劑中進(jìn)行溶解，得到吲哚菁綠溶液，所述有機(jī)溶劑包括二甲基亞砜。

其中，將攪拌后的混合溶液透析8-12小時，得到二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒。

本發(fā)明實(shí)施方式第二方面采用物理方法制備二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒，方法綠色環(huán)保，操作簡單易行。

本發(fā)明第三方面提供了一種二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒在制備治療腫瘤的光聲成像造影劑中的應(yīng)用。

本發(fā)明第三方面提供的所述納米復(fù)合顆粒的光學(xué)吸收波長范圍在近紅外波段，從而能夠充分利用生物組織對近紅外波長光的高穿透性，提高腫瘤的光聲成像深度。

綜上，本發(fā)明有益效果包括以下幾個方面：

1、本發(fā)明提供的二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒，包括單層的二硫化鉬納米片和吸附在所述單層的二硫化鉬納米片表面的吲哚菁綠。所述納米復(fù)合顆粒的光學(xué)吸收波長范圍在近紅外波段，從而能夠充分利用生物組織對近紅外波長光的高穿透性，提高原位腦膠質(zhì)瘤的光聲成像深度；

2、本發(fā)明提供的二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的制備方法為物理方法，方法綠色環(huán)保，操作簡單易行；

3、本發(fā)明提供的所述納米復(fù)合顆粒的光學(xué)吸收波長范圍在近紅外波段，從而能夠充分利用生物組織對近紅外波長光的高穿透性，提高原位腦膠質(zhì)瘤的光聲成像深度，能夠很好地用于治療腫瘤。

附圖說明

圖1為單層二硫化鉬和二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的紫外可見光吸收光譜圖；

圖2為單層二硫化鉬和二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的光聲信號強(qiáng)度圖；

圖3為二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的粒度直徑分布圖；

圖4為二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的表征圖；其中，圖4a為二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的原子力顯微鏡外貌表征；圖4b為該顆粒的厚度；

圖5為二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒用于活體小鼠的原位腦膠質(zhì)瘤光聲成像結(jié)果。

具體實(shí)施方式

以下所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明實(shí)施方式第一方面提供了一種二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒，包括單層二硫化鉬納米片和吸附在所述單層二硫化鉬納米片表面的吲哚菁綠。

本發(fā)明實(shí)施方式中，吲哚菁綠通過靜電吸附的作用吸附在單層二硫化鉬納米片的表面。可選地，單層的二硫化鉬納米片的邊緣厚度為0.65nm，中間厚度為10.65nm。具體地，單層的二硫化鉬納米片的晶體結(jié)構(gòu)為六角點(diǎn)模式?？蛇x地，所述二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒中，所述吲哚菁綠與所述單層的二硫化鉬納米片的質(zhì)量比為1-5:1?？蛇x地，所述二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的粒徑為100nm-300nm?？蛇x地，所述二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的粒徑小于或等于200nm。進(jìn)一步可選地，所述二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的粒徑為100nm-200nm。所述二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的納米粒徑較小，便于細(xì)胞吞噬?？蛇x地，二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的光學(xué)吸收峰值在近紅外波段范圍。進(jìn)一步可選地，二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的光學(xué)吸收峰值在780-800nm范圍。

本發(fā)明在單層二硫化鉬納米片上裝載吲哚菁綠，既能提高吲哚菁綠在體內(nèi)的穩(wěn)定性并延長其循環(huán)時間，又能實(shí)現(xiàn)單層二硫化鉬的光學(xué)吸收峰的紅移，充分利用生物組織對近紅外波段光的高穿透性，提高生物組織的光聲成像深度。此外，本發(fā)明制備的二硫化鉬-吲哚菁綠納米顆粒，硫、鉬都是人體必需的微量元素，吲哚菁綠是被批準(zhǔn)用于臨床的成像造影劑，無生物毒副作用。

本發(fā)明實(shí)施方式中提供的二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒，包括單層的二硫化鉬納米片和吸附在所述單層的二硫化鉬納米片表面的吲哚菁綠。所述納米復(fù)合顆粒的光學(xué)吸收波長范圍在近紅外波段，從而能夠充分利用生物組織對近紅外波長光的高穿透性，提高原位腦膠質(zhì)瘤的光聲成像深度。并降低組織內(nèi)源性吸收物質(zhì)的背景信號干擾；納米復(fù)合顆粒具備足夠的穩(wěn)定性，確保在光聲成像時間內(nèi)不發(fā)生特性改變；該納米復(fù)合顆粒具備較高的光學(xué)吸收系數(shù)，從而獲得較高信噪比；同時，納米復(fù)合顆粒具有低生物毒性和良好的生物相容性。

本發(fā)明實(shí)施方式第二方面提供了一種二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的制備方法，包括：

將單層的二硫化鉬納米片的溶液和吲哚菁綠溶液混合，得到混合溶液，將所述混合溶液在室溫下攪拌5-7小時，形成含有二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的溶液，即得所述二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒。

本發(fā)明實(shí)施方式中，混合溶液中，所述吲哚菁綠與所述單層的二硫化鉬納米片的質(zhì)量比為1-5:1。

本發(fā)明實(shí)施方式中，所述單層的二硫化鉬納米片溶液的制備方法包括：將二硫化鉬粉末和牛血清白蛋白加入到純水中得到混合液，隨后將所述混合液冰浴超聲破碎10-15小時，然后以5000-7000轉(zhuǎn)/分的速度離心分離10-15分鐘，收集上清液，得到含有單層的二硫化鉬納米片的溶液。具體地，得到上清液后，用移液管小心將上清液進(jìn)行收集，然后用原子力顯微鏡和高分辨率透射電鏡對上清液進(jìn)行形態(tài)和結(jié)構(gòu)分析，如果上清液中顆粒的邊緣厚度約在0.65nm、中間厚度約在10.65nm、晶體結(jié)構(gòu)為六角點(diǎn)模式，即為單層的二硫化鉬納米片，證明上清液即為單層的二硫化鉬片溶液。具體地，二硫化鉬粉末為購買得到?？蛇x地，所述單層的二硫化鉬納米片溶液濃度為1-2mg/ml。具體單層的二硫化鉬納米片溶液濃度可通過電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(icp-oes)測試得到。

本發(fā)明實(shí)施方式中，所述吲哚菁綠溶液的制備方法包括：將吲哚菁綠粉末置于有機(jī)溶劑中進(jìn)行溶解，得到吲哚菁綠溶液，所述有機(jī)溶劑包括二甲基亞砜。具體地，吲哚菁綠粉末為購買得到。可選地，所述吲哚菁綠溶液的濃度為2-4mg/ml。

本發(fā)明實(shí)施方式中，攪拌方式包括磁力攪拌。

本發(fā)明實(shí)施方式中，將攪拌后的混合溶液透析8-12小時，得到二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒。吲哚菁綠與單層的二硫化鉬經(jīng)過攪拌吸附后，采用透析袋進(jìn)行透析，目的在于將溶液中未被二硫化鉬吸附的、具有游離狀態(tài)的吲哚菁綠顆粒過濾掉。

本發(fā)明實(shí)施方式第二方面采用物理方法制備二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒，方法綠色環(huán)保，操作簡單易行。

本發(fā)明實(shí)施方式第三方面提供了一種二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒在制備治療腫瘤的光聲成像造影劑中的應(yīng)用?？蛇x地，二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒在制備治療腦膠質(zhì)瘤的光聲成像造影劑中的應(yīng)用。

本發(fā)明第三方面提供的所述納米復(fù)合顆粒的光學(xué)吸收波長范圍在近紅外波段，從而能夠充分利用生物組織對近紅外波長光的高穿透性，提高原位腦膠質(zhì)瘤的光聲成像深度。并降低組織內(nèi)源性吸收物質(zhì)的背景信號干擾；納米復(fù)合顆粒具備足夠的穩(wěn)定性，確保在光聲成像時間內(nèi)不發(fā)生特性改變；該納米復(fù)合顆粒具備較高的光學(xué)吸收系數(shù)，從而獲得較高信噪比。

實(shí)施例1：

一種二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的制備方法，包括：

(1)將50mg的二硫化鉬粉末和10ml的牛血清蛋白加入到10mg的純水中，隨后將混合液冰浴超聲破碎10小時，然后以5000轉(zhuǎn)/分的速度離心分離10分鐘，此時二硫化鉬混合液分為上清液和沉淀液，用移液管小心將上清液進(jìn)行收集。

(2)用原子力顯微鏡和高分辨率透射電鏡對上清液進(jìn)行形態(tài)和結(jié)構(gòu)分析，如果上清液顆粒的邊緣厚度約在0.65nm、中間厚度約在10.65nm、晶體結(jié)構(gòu)為六角點(diǎn)模式，即為單層二硫化鉬納米片，證明上清液即為單層二硫化鉬片溶液。

(3)1mg的吲哚菁綠粉末用500μl的二甲基亞砜溶液進(jìn)行溶解得到吲哚菁綠溶液，然后將吲哚菁綠溶液加入濃度為1mg/ml的單層二硫化鉬片溶液中得到混合溶液，吲哚菁綠與單層的二硫化鉬納米片的質(zhì)量比為2:1，室溫下磁力攪拌5小時、用透析袋透析8小時，得到二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒。

采用納米粒度分析儀測量二硫化鉬-吲哚菁綠溶液的粒徑和zeta電位，其納米顆粒直徑小于200nm、zeta電位絕對值在30mv以上為理想值，因?yàn)榇藭r納米顆粒容易進(jìn)入細(xì)胞并且納米顆粒在水溶液中的穩(wěn)定性好。

對實(shí)施例1制得的二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的可行性進(jìn)行了研究，包括：(1)對實(shí)施例1制備的二硫化鉬-吲哚菁綠納米顆粒溶液使用光譜儀進(jìn)行光譜吸收分析。(2)對實(shí)施例1制備的二硫化鉬-吲哚菁綠納米顆粒進(jìn)行光聲信號測試。(3)對實(shí)施例1制備的二硫化鉬-吲哚菁綠納米顆粒進(jìn)行納米粒徑尺寸、zeta電位測試和原子力顯微鏡外貌表征。(4)將實(shí)施例1制備的二硫化鉬-吲哚菁綠納米顆粒用于活體小鼠的原位腦膠質(zhì)瘤光聲成像測試。

預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：(1)圖1為單層二硫化鉬和二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的紫外可見光吸收光譜圖。如圖1所示，二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒(圖中顯示為二硫化鉬-吲哚菁綠)在近紅外波段800nm左右有較窄的強(qiáng)吸收峰；(2)圖2為單層二硫化鉬和二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒(圖中顯示為二硫化鉬-吲哚菁綠)的光聲信號強(qiáng)度圖。如圖2所示，二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的光聲信號強(qiáng)度要強(qiáng)于單層二硫化鉬產(chǎn)生的信號強(qiáng)度；(3)圖3為二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒(圖中顯示為二硫化鉬-吲哚菁綠)的粒度直徑分布圖，如圖3所示，二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的粒徑尺寸比較理想，平均粒徑小于200nm，此外，zeta電位測量結(jié)果也比較理想，zeta電位絕對值大于30mv，此時納米顆粒容易進(jìn)入細(xì)胞并且納米顆粒在水溶液中的穩(wěn)定性好；圖4為二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的表征圖；圖4a為二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的原子力顯微鏡外貌表征。如圖4a所示，該顆粒外貌為片狀；圖4b為該片狀顆粒(圖中顯示為二硫化鉬-吲哚菁綠)的厚度。如圖4b所示，該顆粒中間厚度約為31nm，這是由于二硫化鉬吸附吲哚菁綠導(dǎo)致厚度增加的緣故；(4)圖5為二硫化鉬-吲哚菁綠用于活體小鼠的原位腦膠質(zhì)瘤光聲成像結(jié)果。左圖為注射二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒前的光聲成像結(jié)果，右圖為注射二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒后5小時后的光聲成像結(jié)果，如圖5所示，光聲信號深度可達(dá)顱骨下方2.5mm處。

實(shí)施例2：

一種二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的制備方法，包括：

(1)將50mg的二硫化鉬粉末和10ml的牛血清蛋白加入到10mg的純水中，隨后將混合液冰浴超聲破碎15小時，然后以7000轉(zhuǎn)/分的速度離心分離15分鐘，此時二硫化鉬混合液分為上清液和沉淀液，用移液管小心將上清液進(jìn)行收集。

(2)用原子力顯微鏡和高分辨率透射電鏡對上清液進(jìn)行形態(tài)和結(jié)構(gòu)分析，如果上清液顆粒的邊緣厚度約在0.65nm、中間厚度約在10.65nm、晶體結(jié)構(gòu)為六角點(diǎn)模式，即為單層二硫化鉬納米片，證明上清液即為單層二硫化鉬片溶液。

(3)1mg的吲哚菁綠粉末用500μl的二甲基亞砜溶液進(jìn)行溶解得到吲哚菁綠溶液，然后將吲哚菁綠溶液加入濃度為1mg/ml的單層二硫化鉬片溶液中得到混合溶液，吲哚菁綠與單層的二硫化鉬納米片的質(zhì)量比為1:1，室溫下磁力攪拌7小時、用透析袋透析12小時，得到二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒。

實(shí)施例3：

一種二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒的制備方法，包括：

(1)將50mg的二硫化鉬粉末和10ml的牛血清蛋白加入到10mg的純水中，隨后將混合液冰浴超聲破碎10小時，然后以6000轉(zhuǎn)/分的速度離心分離12分鐘，此時二硫化鉬混合液分為上清液和沉淀液，用移液管小心將上清液進(jìn)行收集。

(2)用原子力顯微鏡和高分辨率透射電鏡對上清液進(jìn)行形態(tài)和結(jié)構(gòu)分析，如果上清液顆粒的邊緣厚度約在0.65nm、中間厚度約在10.65nm、晶體結(jié)構(gòu)為六角點(diǎn)模式，即為單層二硫化鉬納米片，證明上清液即為單層二硫化鉬片溶液。

(3)1mg的吲哚菁綠粉末用500μl的二甲基亞砜溶液進(jìn)行溶解得到吲哚菁綠溶液，然后將吲哚菁綠溶液加入濃度為1mg/ml的單層二硫化鉬片溶液中得到混合溶液，吲哚菁綠與單層的二硫化鉬納米片的質(zhì)量比為5:1，室溫下磁力攪拌6小時、用透析袋透析10小時，得到二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒。

本發(fā)明實(shí)施例制備了一種二硫化鉬-吲哚菁綠納米復(fù)合顆粒，通過在單層二硫化鉬納米顆粒中裝載吲哚菁綠制備成納米復(fù)合顆粒，既能實(shí)現(xiàn)單層二硫化鉬的光學(xué)吸收峰紅移至近紅外波段，又能提高吲哚菁綠的在體穩(wěn)定性并延長其體內(nèi)循環(huán)時間，作為光聲成像造影劑時最終提高腫瘤區(qū)域的光聲成像深度。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。