金納米片合成方法及金納米片在乳腺癌診療方面的應用
【專利摘要】本發(fā)明公開了金納米片合成方法，屬于金納米片技術領域，包括如下步驟：1)合成單分散的二氧化硅納米片；2)對單分散的二氧化硅納米片進行表面修飾；3)二氧化硅納米片對氯金酸離子的表面吸附；4)金納米片/二氧化硅片復合材料的合成；5)刻蝕硬模板二氧化硅片，生成單分散的金納米片。本發(fā)明的金納米片合成方法為貴金屬納米材料的合成提供了一種新思路，本發(fā)明的方法合成的金納米片在乳腺癌診療方面的應用，通過SERS增強進行信號放大來監(jiān)測癌細胞，同時獨有的近紅外吸收功能，使金納米片在乳腺癌治療過程集監(jiān)測和治療一體，從而提高了此材料的應用價值。
【專利說明】
金納米片合成方法及金納米片在乳腺癌診療方面的應用
技術領域
[0001 ]本發(fā)明屬于金納米片技術領域，具體涉及金納米片合成方法及金納米片在乳腺癌 診療方面的應用。
【背景技術】
[0002] 近幾年，貴金屬納米材料憑借其在催化、電子、化學傳感方面的卓越性能受到越來 越多人的關注。同時，也逐漸暴露出貴金屬納米顆粒的諸多不足，如較高的表面能、反應過 程中易于團聚、資源有限且不再生。
[0003] 為了優(yōu)化貴金屬自身性能以達到降低生產成本、提高資源利用率的目的，研究人 員提出了兩種方案，方案一是借助于可控生長，合成出多種多樣的納米顆粒，以增加貴金屬 自身的特性，如鈀納米片、金納米牢籠都具有較多的活性位點。方案二是將納米顆粒和無機 材料相結合，如金屬/二氧化娃、金屬/金屬有機框架、金屬/碳，形成殼核結構，有效的阻止 納米顆粒的聚沉。但是，殼核結構也暴露出一個非常嚴重的問題，即催化劑的特性因無機材 料包裹而出現(xiàn)降低或者隱藏，如催化劑較低的催化反應效率及SERS信號的減弱。
[0004] 近些年，雖然貴金屬納米顆粒負載在各種各樣的無機材料之中，但是至今沒有貴 金屬納米顆粒負載在二氧化硅片上的報道，尤其是二氧化硅納米片的合成。

【發(fā)明內容】

[0005] 發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供一種金納米片合成方法，不但可以增加反應的 速率，而且具有近紅外吸收功能;本發(fā)明另一目的是公開金納米片在乳腺癌診療方面的應 用。
[0006] 技術方案:為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
[0007] 金納米片合成方法，包括如下步驟：
[0008] 1)合成單分散的二氧化硅納米片
[0009] 取去離子水、氫氧化鈉/氫氧化鉀混合得到混合溶液，該混合溶液pH為12，之后依 次滴加正硅酸四乙酯、乙酸乙酯，常溫攪拌反應結束后，離心去除上清液，水洗、醇洗后得到 單分散二氧化硅納米片醇溶液;本步驟僅使用了單一溶劑水；
[0010] 2)對單分散的二氧化硅納米片進行表面修飾
[0011] 向單分散的二氧化硅納米片醇溶液中在攪拌條件下，滴加三氨丙基三乙氧基硅 烷，室溫反應至少24h;離心得到三氨丙基三乙氧基硅烷包裹的二氧化硅片，醇洗后分散在 去離子水中，得到表面修飾的二氧化硅片；
[0012] 合成的二氧化娃片大小尺寸均一，厚度在6nm以內，表面光滑、平整、致密。其次，再 合成二氧化硅片的使用去離子水作為單一溶劑，擺脫了傳統(tǒng)stSber法中的雙溶劑法，節(jié)約了 資源，簡化了反應步驟。
[0013] 3)二氧化硅納米片對氯金酸離子的表面吸附
[0014] 將表面修飾的二氧化硅片和氯金酸常溫攪拌后離心脫除多余的氯金酸，最終將吸 附了AuCir的二氧化硅納米片分散在去離子水之中，得到吸附了氯金酸離子的二氧化硅片 水溶液;此過程中，表面修飾了三氨丙基三乙氧基硅烷的二氧化硅納米片，表面呈現(xiàn)正電 性，離子吸附的關鍵在于離子間的靜電吸引；
[0015] 4)金納米片/二氧化硅片復合材料的合成
[0016] 將吸附了氯金酸離子的二氧化硅片水溶液、抗壞血酸水溶液混合常溫攪拌，離心、 水洗后，將離心底物分散在去離子水中，得到金納米片/二氧化硅片復合材料；
[0017] 5)刻蝕硬模板二氧化硅片，生成單分散的金納米片
[0018] 將金納米片/二氧化硅片復合材料和HF酸溶液，常溫攪拌后離心去除多余的HF酸， 水洗后得到單分散的金納米片。
[0019] 步驟4)-5)中，合成的金納米片使用硬模板二氧化硅片，弱還原劑抗壞血酸(AA酸） 還原AuCir生成單分散金納米片，其尺寸約在IlOnm;在合成金納米片的過程，無需使用額外 的表面活性劑，極大降低了材料本身的毒性。
[0020] 所述的氫氧化鈉/氫氧化鉀、正硅酸四乙酯、乙酸乙酯、三氨丙基三乙氧基硅烷和 HF酸的摩爾比為1:3:7:0.5:0.6;HAuCl4和抗壞血酸的摩爾比為1:1。
[0021] 步驟1)中，所述的攪拌反應時間為2.5h，離心轉速為11000~13000r/min，時間為5 ~IOmin 0
[0022] 步驟3)中，所述的攪拌反應時間為4~6h，離心轉速為12500r/min，時間為6~ IOmin0
[0023] 步驟4)中，所述的攪拌反應時間為2~3h，離心轉速為12000~13000r/min，時間為 5~8min〇
[0024] 步驟5)中，所述的攪拌反應時間為3h，離心轉速為13000r/min，時間為5~lOmin。
[0025] 所述的金納米片合成方法合成的金納米片在乳腺癌診療方面的應用。
[0026]工作原理:本發(fā)明是以二氧化硅納米片為硬模板劑生成單分散的金納米片，金納 米片顆粒相比于普通的立方體、雙錐體貴金屬納米顆粒具備超大的比表面積及更好的SERS 增強效果，此外同樣為納米顆粒，金納米片具備金納米球不具有的近紅外吸收功能，相比于 金納米棒，金納米片具有更大的比表面積、更高反應活性位及更明顯的信號放大功能;在實 際的應用當中，具備超大的比表面積的金納米片不但可以增加反應的速率，而且二氧化硅 片與金納米片的結合進一步阻止了顆粒在生長過程中出現(xiàn)聚沉，同時金納米片特有的近紅 外吸收功能，也能在腫瘤熱療方面得到應用。
[0027] 通過先合成無機負載材料，之后通過緩慢的還原過程逐漸在無機材料二氧化硅片 上生成金納米片及刻蝕二氧化娃片的方法合成了新型金納米片材料。這種新型材料中，金 納米片顆粒相比于普通的納米立方、雙錐體貴金屬納米顆粒具備超大的比表面積表明其具 有更強的信號放大功能。在實際應用過程中，808激光器所發(fā)出來的激光可以直接在金納米 片表面進行光熱轉換且SERS信號的傳出不需要承受來自無機材料所形成網格的阻擋，從而 極大地提高了金納米片的應用的效率。此外，二氧化硅片的全新獨特設計在不影響貴金屬 納米材料自身特性的同時還起到硬模板的作用，促進金納米片的形成，類似于可控生長但 是相比于條件苛刻的可控生長此合成方法相對比較簡單而且不需要多余的配體，從而簡化 了反應過程。
[0028] 有益效果：與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的金納米片合成方法為貴金屬納米材料的合 成提供了一種新的思路，本發(fā)明的方法合成的金納米片在乳腺癌診療方面的應用，通過 SERS增強進行信號放大來監(jiān)測癌細胞的同時獨有的近紅外吸收功能，使金納米片在乳腺癌 治療過程集監(jiān)測和治療一體，從而提高了此材料的應用價值。
【附圖說明】
[0029]圖1是金納米片/二氧化硅片的電鏡圖（TEM)、場發(fā)射掃描電鏡圖（SEM)、原子力顯 微鏡圖和二氧化硅片的能譜圖（EDX);
[0030]圖2是經過APTS表面修飾的二氧化硅納米片的透射電鏡圖（TEM);
[0031]圖3是金納米片/二氧化硅片新型復合材料不同分辨率的透射電子顯微鏡圖（TEM) 及金納米片的衍射圖；
[0032]圖4為制備的單分散金納米片的TEM圖；
[0033]圖5為金納米顆粒的SERS光譜圖；
[0034]圖6為金納米片/二氧化硅片新型復合材料的近紅外吸收UV-vis吸收光譜圖、金納 米片/二氧化硅片新型復合材料的近紅外光熱效應溫度和照射時間的關系圖；
[0035] 圖7為金納米片材料的細胞毒性測試圖；
[0036] 圖8為金納米片材料的體外細胞熱療過程的示意圖。
【具體實施方式】
[0037] 下面結合附圖和【具體實施方式】，進一步闡明本發(fā)明。
[0038] 化學反應原料如下，
[0039]正硅酸四乙酯（TEOS);氫氧化鈉；無水乙醇；乙酸乙酯；三氨丙基三乙氧基硅烷 (APTS);氯金酸（1 % );抗壞血酸(AA);氫氟酸;去離子水是雙重蒸餾水。以上試劑均為分析 純。
[0040] 金納米片復合材料的合成主要分為五步，首先是先合成二氧化硅納米片;然后，對 二氧化硅納米片進行表面修飾;之后就是氯金酸離子在二氧化硅片的表面進行吸附并通過 緩慢的還原作用促使金納米片在二氧化硅片表面的生長;最終刻蝕掉二氧化硅片模板，從 而可以得到單分散的金納米片;其具體的操作步驟如下：
[0041] 1)首先合成單分散的二氧化硅納米片
[0042]取50mL的去離子水、0.35mL的2M氫氧化鈉/氫氧化鉀依次加入到單口圓底燒瓶，之 后0.5mL正硅酸四乙酯緩慢滴加上述溶液中，1分鐘后滴加0.5mL乙酸乙酯，在常溫條件下， 攪拌反應2.5小時。反應結束后，將上述溶液通過離心（11000~13000r/min，5~IOmin)去除 上清液，之后水洗一次，醇洗一次;最終將離心底物分散在5mL的無水乙醇中，得到單分散二 氧化硅納米片；其中，氫氧化鈉/氫氧化鉀:正硅酸四乙酯：乙酸乙酯:APTS = 1:3 :7:0.5 (摩 爾比）；
[0043]如圖1所示，圖1(a)是金納米片/二氧化硅片的電鏡圖（TEM)，圖1(b)場發(fā)射掃描電 鏡圖（SEM)，圖1(c)原子力顯微鏡圖，圖1(d)二氧化硅片的能譜圖（EDX);圖1(a)、圖1(b)可 以看出二氧化硅納米片的表面光滑致密，存在輕微褶皺；圖1(c)分析納米片厚度的原子力 顯微鏡圖，可以看出二氧化硅納米片表面光滑，厚度相對比較均勻且二氧化硅納米片的厚 度小于6nm，圖1(d)能譜圖進一步證明了二氧化娃納米片的合成；
[0044] 2)用APTS對單分散的二氧化硅納米片進行表面修飾
[0045]將步驟1)中二氧化硅片醇溶液5mL加入到25mL單口圓底燒瓶中，之后再攪拌條件 下，滴加70uL三氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)，在室溫條件下反應至少24h;最后，通過離心 (12000~13500r/min，5~IOmin)去除上清液得到APTS包裹的二氧化硅片，醇洗兩次后分散 在5mL去離子水之中，得到表面修飾的二氧化硅片，備用。由圖2可以看出，經過表面修飾的 二氧化硅片依然能保持原來的形貌，表明其較好的穩(wěn)定性；
[0046] 3)二氧化硅納米片對氯金酸離子的表面吸附
[0047]室溫條件下，向25mL單口圓底燒瓶中依次加入5mL經APTS表面修飾的二氧化硅片 水溶液、〇. 5mL氯金酸(HA11CI4,1 % )，之后常溫攪拌4~6h，之后借助離心（12500r/min，6~ IOmin)水洗一次以除去多余的HAuCl4,最終將吸附了 AuCl4_的二氧化硅納米片分散在5mL去 離子水之中，備用。此過程中，表面修飾了APTS的二氧化硅納米片，表面呈現(xiàn)正電性，離子吸 附的關鍵在于離子間的靜電吸引；
[0048] 4)金納米片/二氧化硅片復合材料的合成
[0049] 將5mL吸附了氯金酸離子的二氧化硅片水溶液、0.2mL0.1 M的抗壞血酸水溶液(AA 酸)依次加入到25mL單口圓底燒瓶，并且快速攪拌2min，之后該反應溶液繼續(xù)在室溫條件下 攪拌2~3h。最后，將上述溶液離心（12000~13000r/min，5~8min)去掉上清液，水洗一次 后，將離心底物重新分散在5mL去離子水中，使其濃度為0. lmg/mL。最終的復合材料通過TEM 圖得到驗證，如圖3(a)、圖3(b)可以得知金納米片在二氧化硅片表面生成，圖3(c)是金顆粒 的衍射圖；
[0050] 步驟3)和步驟4)中，HAuCl4:抗壞血酸=1:1(摩爾比）；
[0051 ] 5)刻蝕硬模板二氧化硅片，生成單分散的金納米片
[0052]向25mL的單口圓底燒瓶中一次加入5mL，0. lmg/mL金納米片/二氧化娃片新型復合 材料及15〇111^冊酸溶液，常溫條件下溫和攪拌311。最后通過離心（1300〇1'/111；[11，5~10111；[11)， 去除多余的HF酸，之后水洗一次，最終把單獨的金納米片分散于3mL去離子水之中；其中，正 硅酸四乙酯:HF酸= 5:1(摩爾比）；
[0053]圖4為制備的單分散金納米片的TEM圖。圖5為金納米顆粒的SERS光譜圖。
[0054] 如圖6所示，圖6(a)為金納米片的UV-vis圖，從紫外可見光譜圖可以看出，此材料 的最大吸收峰的位置在840nm處，正好符合腫瘤熱療的要求；圖6(b)體外光熱效應的測定， 即在808激光器照射下照射時間和溫度的關系圖，進一步說明了此新型納米材料是可以應 用于癌細胞的熱療。
[0055] 圖7為金納米片材料的細胞毒性測試實驗圖，表明該材料具有較好的生物相容性。
[0056] 圖8體外細胞熱療過程的示意圖表明金納米片在腫瘤熱療方面具有較好應用價 值，其中圖8(a)為對照組，未吞噬金納米片的乳腺癌細胞用808激光器(5W)照射；圖8(b)組 為實驗組，吞噬了金納米片的乳腺癌細胞，其中對照組和實驗組經808激光器(5W)照射相同 的時間后，通過加入染色劑-鈣黃綠素 Am/碘化丙啶（用于檢測活細胞/死細胞的試劑盒)來 檢測細胞的凋亡情況(細胞用的是人體乳腺癌細胞，MCF-7,亮點代表細胞是活的，暗點代表 細胞已經死亡）。
【主權項】
1. 金納米片合成方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 合成單分散的二氧化硅納米片 取去離子水、氫氧化鈉/氫氧化鉀混合得到混合溶液，該混合溶液pH為12，之后依次滴 加正硅酸四乙酯、乙酸乙酯，常溫攪拌。反應結束后，離心去除上清液，水洗、醇洗后得到單 分散二氧化硅納米片醇溶液； 2) 對單分散的二氧化硅納米片進行表面修飾 在攪拌條件下，向單分散的二氧化硅納米片醇溶液中，滴加三氨丙基三乙氧基硅烷，室 溫反應至少24h;離心得到三氨丙基三乙氧基硅烷包裹的二氧化硅片，醇洗后分散在去離子 水中，得到表面修飾的二氧化硅片； 3) 二氧化硅納米片對氯金酸離子的表面吸附 將表面修飾的二氧化硅片和氯金酸常溫攪拌后離心脫除多余的氯金酸，最終將吸附了 AuClf的二氧化硅納米片分散在去離子水之中，得到吸附了氯金酸離子的二氧化硅片水溶 液； 4) 金納米片/二氧化硅片復合材料的合成 將吸附了氯金酸離子的二氧化硅片水溶液、抗壞血酸水溶液混合常溫攪拌，離心、水洗 后，將離心底物分散在去離子水中，得到金納米片/二氧化硅片復合材料； 5) 刻蝕硬模板二氧化硅片，生成單分散的金納米片 將金納米片/二氧化硅片復合材料和HF酸溶液常溫攪拌后，離心去除多余的HF酸，水洗 后得到單分散的金納米片。2. 根據權利要求1所述的金納米片合成方法，其特征在于:所述的氫氧化鈉/氫氧化鉀、 正硅酸四乙酯、乙酸乙酯、三氨丙基三乙氧基硅烷和HF酸的摩爾比為1:3: 7:0.5: 0.6; HAuCl4和抗壞血酸的摩爾比為1:1。3. 根據權利要求1所述的金納米片合成方法，其特征在于：步驟1)中，所述的攪拌反應 時間為2.5h，離心轉速為11000~13000r/min，時間為5~lOmin。4. 根據權利要求1所述的金納米片合成方法，其特征在于：步驟3)中，所述的攪拌反應 時間為4~6h，離心轉速為12500r/min，時間為6~lOmin。5. 根據權利要求1所述的金納米片合成方法，其特征在于：步驟4)中，所述的攪拌反應 時間為2~3h，離心轉速為12000~13000r/min，時間為5~8min。6. 根據權利要求1所述的金納米片合成方法，其特征在于：步驟5)中，所述的攪拌反應 時間為3h，離心轉速為13000r/min，時間為5~lOmin。7. 權利要求1~6中任意一項所述的金納米片合成方法合成的金納米片在乳腺癌診療 方面的應用。
【文檔編號】A61P35/00GK106075470SQ201610456844
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】王志飛, 湯雪嬌, 王肖肖, 楊丹丹
【申請人】東南大學