專利名稱：CuS納米粒子的制備方法、其產(chǎn)品及應用的制作方法
CuS納米粒子的制備方法、其產(chǎn)品及應用
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米功能材料領(lǐng)域，具體涉及硫化銅納米粒子的制備方法，其產(chǎn)品及應用。
背景技術(shù)：
納米材料，特別是由一維、二維納米材料構(gòu)筑成的具有特殊形貌的納米結(jié)構(gòu)，由于具有優(yōu)異的光學、電學、催化等性能以及在納米器件上的潛在應用，近年來吸引了科技工作者的廣泛關(guān)注。 其中，CuS是一種化學穩(wěn)定性好的多功能硫化合成材料，是一種重要的半導體材料。納米CuS粒徑小、比表面積大，該半導體納米晶體在分子實體和微晶粒之間有傳導電子的媒介作用，該半導體材料在制備發(fā)光二極管、光催化劑和電、化學電池等方面有潛在的應用?？茖W工作者最近發(fā)現(xiàn)新型CuS納米顆粒具有很強的光聲信號和優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換性能，該性能使得該材料有可能用于腫瘤的診療一體化治療，引起了光聲成像和光熱治療領(lǐng)域科學工作者的廣泛興趣。CuS微納米材料包括納米粒子、納米棒、納米線、納米片、納米管以及由此構(gòu)筑的納米結(jié)構(gòu)組裝體系。目前已存在諸多方法來制備CuS微納米材料，包括模板法、超聲和微波輻射法、化學氣相沉積法、水熱法、溶劑熱法、生物分子輔助法等。這些方法中，生物分子輔助法制備的納米材料因具有生物相容性好、純度高、形貌和顆粒大小可控等獨特優(yōu)勢，而備受研究者的青睞。然而，目前采用生物分子輔助制備CuS納米粒子的方法通常需要加熱，生物分子在加熱的情況下很不穩(wěn)定，容易變性。還沒有一種在室溫下制備谷胱甘肽修飾的CuS納米粒子的相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)制備CuS納米粒子需要加熱的缺點，提供一種反應條件溫和、低毒的CuS納米粒子制備方法，以及由此得到的谷胱甘肽修飾的CuS納米粒子。具體地，本發(fā)明提供一種制備CuS納米粒子的方法，包括以下步驟:SI制備銅-巰基配合物溶液:將銅鹽與巰基多肽混合于水性溶液中，形成銅-巰基配合物溶液，其中銅與巰基多肽的摩爾比為0.1-6: 1，并且銅-巰基配合物溶液中銅的濃度為 0.0003-0.01mol/L ； S2制備巰基修飾的CuS納米粒子:調(diào)節(jié)銅-巰基配合物溶液的pH為7-12，添加硫源，其中銅與硫源的摩爾比為1: 0.5-15，室溫反應6-12小時，得到巰基修飾的CuS納米粒子的溶液。所述方法還可以包括純化步驟S3:依次使用堿性緩沖液、重蒸水透析巰基修飾的CuS納米粒子的溶液，以去除無機小分子。
步驟S2中，可以使用NaOH溶液來調(diào)節(jié)銅-巰基配合物溶液的pH。銅鹽可以為氯化銅、硫酸銅、硝酸銅、醋酸銅，或它們的混合物。巰基多肽可以為谷胱甘肽、末端為半胱氨酸的多肽，或它們的混合物。硫源可以為硫代乙酰胺、硫化鈉，或它們的混合物。所述水性溶液的溶劑可以為水。純化步驟中，堿性緩沖液可以是磷酸鹽緩沖液本發(fā)明另一方面提供使用本發(fā)明的方法制備得到的巰基修飾的CuS納米粒子，該巰基修飾的CuS納米粒子具有小于15nm的粒徑。本發(fā)明再一方面提供該巰基修飾的CuS納米粒子在光熱治療及光聲成像中的應用。本發(fā)明采用生物分子輔助制備巰基修飾的CuS納米粒子，制備條件溫和，可以在常溫制備，并且方法簡便、重現(xiàn)性好。得到的納米粒子具有良好的生物相容性和分散性；尺寸小，生物毒性小。該納米粒子具有很強的光聲信號和優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換性能，該性能對于在腫瘤的診療一體化治療具有重要意義。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的方法制備CuS納米粒子的流程圖。圖2為本發(fā)明實施例1制備的的谷胱甘肽修飾的CuS納米粒子的 Μ圖。

圖3為與水對比，本發(fā)明實施例1制備的的谷胱甘肽修飾的CuS納米粒子的光熱圖。圖4為本發(fā)明實施例1制備的谷胱甘肽修飾的CuS納米粒子的光聲圖像。圖5為本發(fā)明實施例1制備的谷胱甘肽修飾的CuS納米粒子紫外可見吸收圖譜。
具體實施方式本發(fā)明人采用生物分子輔助法制備CuS納米粒子，并在現(xiàn)有的生物分子輔助法上進行了改進，使得本發(fā)明的制備方法可以在更加溫和的條件下進行。具體地，本發(fā)明用于制備CuS納米粒子的方法主要包括以下步驟，如圖1中所示。首先是步驟SI，制備銅-巰基配合物溶液:將將銅鹽與巰基多肽混合于水性溶液中，形成銅-巰基配合物溶液，其中銅與巰基多肽的摩爾比為0.1-6: 1，并且銅-巰基配合物溶液中銅的濃度為0.0003-0.0lmol/L。銅鹽可以使用氯化銅、硫酸銅、硝酸銅、醋酸銅，或它們的混合物。操作中，可以使用銅鹽固體，也可以使用銅鹽母液，當使用銅鹽溶液時，濃度可以為0.005-0.0lmol/L。巰基多肽可以使用谷胱甘肽、末端為半胱氨酸的多肽，或它們的混合物，巰基多肽溶液的濃度可以為0.005-0.lmol/L。水性溶液的溶劑可以使用去離子水。維持配合物溶液中過量的巰基多妝可以加大最終廣品的疏基多妝比例，以提聞納米粒子的生物相容性。接下來是步驟S2，制備巰基修飾的CuS納米粒子:調(diào)節(jié)銅-巰基配合物溶液為堿性，即PH為7-12，添加硫源，于室溫輕搖反應6-12小時，得到巰基修飾的CuS納米粒子的溶液。硫源可以是硫代乙酰胺、硫化鈉，或它們的混合物。銅與硫源的摩爾比可以在I: 0.5-15的范圍內(nèi)。
與銅鹽的使用類似，硫源可以直接添加固體形態(tài)的硫源，也可以使用硫源的溶液?？梢允褂?.l-10mol/L的NaOH溶液來調(diào)節(jié)銅-巰基配合物溶液的pH。堿性環(huán)境下反應，是為了保持CuS納米粒子的穩(wěn)定性。本發(fā)明的制備方法還可以包含純化步驟S3:例如可以使用透析法進行純化操作，于室溫，依次使用堿性緩沖液、重蒸水透析巰基修飾的CuS納米粒子的溶液，以去除無機小分子。該步驟的堿性緩沖液可以使用磷酸鹽緩沖液(PBS)，尤其是pH為9的磷酸鹽緩沖液，或其他堿性緩沖液。最終得到的巰基修飾的CuS納米粒子的溶液可以在4°C凍干保存，以使能夠保存更久。本發(fā)明的制備方法在室溫進行，反應條件溫和；操作簡便，重現(xiàn)性好；采用生物分子合成，可以降低納米粒子的細胞毒性。由此制備得到的巰基修飾的CuS納米粒子具有小于15m的粒徑，該小尺寸使得納米粒子容易通過腎臟排泄，進一步降低了細胞毒性。該納米粒子在近紅外處對光有很強的吸收，并且具有很強的光聲信號和優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換性能，可以應用于腫瘤的診療一體化治療。下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。實施例原料及試劑氯化銅，99.999% ;谷胱甘肽，98.0% ;硫代乙酰胺，99.0%，均購自Aldrich。實施例1在1.5ml 0.lmol/L的氯化銅溶液中加入3mL 0.lmol/L的谷胱甘肽溶液中，混合均勻，加入25ml水。米用Imol/LNaOH溶液調(diào)pH到9,加入1.5mL 0.lmol/L硫代乙酰胺，室溫下輕輕搖動反應12h。透析分離無機小分子:將反應終產(chǎn)物移入透析袋。室溫下，以500ml PBS緩沖液(pH為9)內(nèi)透析24小時，12小時換液I次，再以500ml雙蒸水內(nèi)透析12小時。將透析液凍干并于4°C保存。實施例2:在3ml 0.lmol/L的硫酸銅溶液中加入0.5mL 0.lmol/L的谷胱甘肽溶液中，混合均勻，加入25ml水。米用Imol/LNaOH溶液調(diào)pH到9,加入1.5mL 0.lmol/L硫代乙酰胺，室溫下輕輕搖動反應12h。透析分離無機 小分子:將反應終產(chǎn)物移入透析袋。室溫下，以500ml PBS緩沖液(pH為9)內(nèi)透析72小時，12小時換液I次，再以500ml雙蒸水內(nèi)透析6小時。將透析液凍干并于4°C保存。實施例3:在0.5ml 0.2mol/L的氯化銅溶液中加入5mL 0.3mol/L的末端為半胱氨酸的多肽溶液中，混合均勻,加入50ml水。采用2mol/L NaOH溶液調(diào)pH到10,加入3mL 0.lmol/L硫化鈉，室溫下輕輕搖動反應6h。透析分離無機小分子:將反應終產(chǎn)物移入透析袋。室溫下，以5000ml PBS緩沖液(pH為9)內(nèi)透析72小時，12小時換液I次，再以500ml雙蒸水內(nèi)透析6小時。將透析液凍干并于4°C保存。實施例4在0.1ml 0.lmol/L的硝酸銅溶液中加入0.3mL 0.lmol/L的谷胱甘肽溶液中，混合均勻，加入25ml水。米用Imol/LNaOH溶液調(diào)pH到7,加入1.5mL 0.lmol/L硫代乙酰胺，室溫下輕輕搖動反應12h。透析分離無機小分子:將反應終產(chǎn)物移入透析袋。室溫下，以500ml PBS緩沖液(pH為9)內(nèi)透析24小時，12小時換液I次，再以500ml雙蒸水內(nèi)透析12小時。將透析液凍干并于4°C保存。實施例5 在1.5ml 0.lmol/L的醋酸銅溶液中加入3mL 0.lmol/L的末端為半胱氨酸的多肽溶液中，混合均勻,加入25ml水。米用lmol/LKOH溶液調(diào)pH到8,加入1.5mL 0.lmol/L硫代乙酰胺，室溫下輕輕搖動反應12h。透析分離無機小分子:將反應終產(chǎn)物移入透析袋。室溫下，以500ml PBS緩沖液(pH為9)內(nèi)透析24小時，12小時換液I次，再以500ml雙蒸水內(nèi)透析12小時。將透析液凍干并于4°C保存。實施例6在1.5ml 0.lmol/L的氯化銅溶液中加入3mL 0.lmol/L的谷胱甘肽溶液中，混合均勻，加入25ml水。米用Imol/LNaOH溶液調(diào)pH到11,加入1.5mL 0.lmol/L硫代乙酰胺,室溫下輕輕搖動反應12h。透析分離無機小分子:將反應終產(chǎn)物移入透析袋。室溫下，以500ml PBS緩沖液(pH為9)內(nèi)透析24小時，12小時換液I次，再以500ml雙蒸水內(nèi)透析12小時。將透析液凍干并于4°C保存。實施例7在3ml 0.lmol/L的氯化銅溶液中加入3mL 0.lmol/L的谷胱甘肽溶液中，混合均勻，加入25ml水。采用lmol/L KOH溶液調(diào)pH到12，加入1.5mL 0.lmol/L硫化鈉，室溫下輕輕搖動反應12h。透析分離無機小分子:將反應終產(chǎn)物移入透析袋。室溫下，以500ml PBS緩沖液(pH為9)內(nèi)透析24小時，12小時換液I次，再以500ml雙蒸水內(nèi)透析12小時。將透析液凍干并于4°C保存。測試表征圖2所示為本發(fā)明實施例1制備得到的谷胱甘肽修飾的CuS納米粒子的 Μ圖。從圖中可見,CuS納米粒子的粒徑小于15nm,尺寸分布比較均勻，具有約IOnm的平均粒徑。這樣的小尺寸，可以使得CuS納米粒子非常容易通過腎臟排泄出來，從而進一步降低了 CuS納米粒子的細胞毒性。
光熱實驗:用808nm的激光(1.0ff/cm2)直接照射實施例1制備谷胱甘肽修飾的CuS納米粒子樣品，并測量其溫度的變化，結(jié)果示于圖3中。從圖中可見，與水相比較，當用808nm的激光照射的時候，濃度為5mM的本發(fā)明的CuS納米粒子的升溫速度要快很多。這說明本發(fā)明的CuS納米粒子具有良好的光熱性能。將裝滿5mM根據(jù)本發(fā)明實施例1制備谷胱甘肽修飾的CuS納米粒子的離心管放在光聲成像儀下掃描，以進行光聲成像，結(jié)果示于圖4中。圖4中，右側(cè)圖為光聲信號的強弱指示圖，紅色表示信號最強，藍色表示基本沒信號，可以看出左邊CuS納米粒子的光聲信號為紅色，其信號非常強?？梢姡珻uS納米粒子具有很強的光聲信號。圖5為實施例1制備的谷胱甘肽修飾的CuS納米粒子的紫外可見吸收光譜圖(7個不同批次制備的CuS納米粒子)。從圖中可見，本發(fā)明的CuS納米粒子在近紅外區(qū)(800-1200nm波長范圍內(nèi))具有強吸收。綜上可見，本發(fā)明通過生物分子輔助，可以在常溫的溫和條件下，制備得到巰基修飾的CuS納米粒子。并且由此得到的巰基修飾的CuS納米粒子尺寸小、分布均勻，在近紅外具有非常強的光吸收，且具有很強的光聲信號和優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換性能。使得該納米粒子能夠在光熱治療及光聲成像中具有應用價值，尤其對于腫瘤的診療一體化治療具有重要意義。以上所述本發(fā)明的具體實施方式
，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思所作出的各種其他相應的改變與變形，均應包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于制備CuS納米粒子的方法，包括以下步驟: Si制備銅-巰基配合物溶液:將銅鹽與巰基多肽混合于水性溶液中，形成銅-巰基配合物溶液，其中銅與巰基多肽的摩爾比為0.1-6: 1，并且銅-巰基配合物溶液中銅的濃度為 0.0003-0.01mol/L ； S2制備巰基修飾的CuS納米粒子:調(diào)節(jié)銅-巰基配合物溶液的pH為7-12，添加硫源，其中銅與硫源的摩爾比為1: 0.5-15，室溫反應6-12小時，得到巰基修飾的CuS納米粒子的溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括步驟: S3純化:依次使用堿性緩沖液、重蒸水透析巰基修飾的CuS納米粒子的溶液，以去除無機小分子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟S2中，使用NaOH溶液來調(diào)節(jié)銅-巰基配合物溶液的pH。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，銅鹽為氯化銅、硫酸銅、硝酸銅、醋酸銅，或它們的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，巰基多肽為谷胱甘肽、末端為半胱氨酸的多肽，或它們的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，硫源為硫代乙酰胺、硫化鈉，或它們的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述水性溶液的溶劑為水。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述堿性緩沖液為pH為9的磷酸鹽緩沖液。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法制備得到的巰基修飾的CuS納米粒子，其特征在于，所述巰基修 飾的CuS納米粒子具有小于15nm的粒徑。
10.權(quán)利要求9所述的巰基修飾的CuS納米粒子在光熱治療及光聲成像中的應用。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于制備CuS納米粒子的方法，包括步驟S1制備銅-巰基配合物溶液將銅鹽與巰基多肽混合于水性溶液中，形成銅-巰基配合物溶液，其中銅與巰基多肽的摩爾比為0.1-6∶1，并且銅-巰基配合物溶液中銅的濃度為0.0003-0.01mol/L；以及S2制備巰基修飾的CuS納米粒子調(diào)節(jié)銅-巰基配合物溶液的pH為7-12，添加硫源，其中銅與硫源的摩爾比為1∶0.5-15，室溫反應6-12小時，得到巰基修飾的CuS納米粒子的溶液。本發(fā)明還公開由此制備的CuS納米粒子，以及其在光熱治療及光聲成像中的應用。本發(fā)明的制備方法條件溫和，操作簡便；制得的納米粒子尺寸小、分散性好，具有強光聲信號和優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換性能。
文檔編號B82Y30/00GK103121705SQ20121054792
公開日2013年5月29日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者蔡林濤, 胡德紅, 盛宗海, 高篤陽, 龔萍, 張鵬飛 申請人:深圳先進技術(shù)研究院