一种J聚集体Pt杂化肖特基异质结双功能纳米材料及其制备方法和应用

本发明属于聚集体和肖特基异质结制备及纳米医药领域，具体涉及一种j聚集体pt杂化肖特基异质结双功能纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、光热治疗（photothermal therapy，ptt）作为肿瘤治疗领域的新兴策略，能够借助光热材料将光能转换为热能，形成局部高温，进而使肿瘤组织直接被消融。但ptt过程中光热产生的热会对细胞产生损伤，并且光热还会引发过度免疫从而影响治疗效果。近些年来，具有还原性的氢气（h2）因具备抗炎与抗氧化特性，在医学领域展现出十分可观的应用前景。将其与ptt结合一方面h2本身就有抗肿瘤特性与光热相结合可进一步增强治疗效果；另一方面h2可以缓解光热产生的炎症促使过度免疫正常化。

2、氟化硼二吡咯（bodipy）是一种生物相容性良好的有机光功能材料，具有大的斯托克斯位移、可调吸收/发射波长、易于化学修饰、低光漂白和高荧光量子产率等优势，在生物医学领域中具有多种应用，如生物荧光成像、光动力疗法和光热疗法等。且该类分子在特定条件下分子结构可发生有序排列，容易形成聚集体，并表现出更优异的光热转化性能。已有利用bodipy作为光敏剂/光热试剂进行抗肿瘤的研究报道，但是通过bodipy自组装形成聚集体后载铂形成杂化肖特基异质结用于氢热治疗还鲜有研究。

技术实现思路

1、本发明开发了一种在近红外光照下可释放热并在超声条件下产生h2的光功能杂化异质结纳米材料。通过引入h2缓解光热对正常细胞的损伤并增强治疗效果。首先将光热功能基元bdp与dspe-peg2000进行组装使其形成j聚集体得到agg。随后进行铂负载，使agg与铂结合形成杂化异质结agg/pt。其在光照和超声作用下分别有良好的光热转化效率和产氢效率，在光照和超声的作用下实现对肿瘤的氢热治疗。

2、本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现。

3、首先合成了bdp分子作为光热功能基元，随后通过调控其聚集行为使其形成聚集体，并利用氯铂酸进行铂负载，使bdp聚集体和铂结合形成异质结。

4、透射电子显微镜检测其形貌为球型。agg和agg/pt的平均粒径分别为105 nm和119nm，其大小均匀，在agg/pt的图像中可观察到衬度大的铂颗粒。

5、agg的制备方法：将溶解好的dspe-peg2000丙酮溶液置于超声条件下使其均匀混合，随后加入bdp并进行搅拌进一步增强其分散性。随后向去离子水中缓慢滴加事先溶解良好的丙酮溶液，并保持搅拌，使dspe-peg2000包裹bdp，形成纳米颗粒。随后通过旋蒸和过夜搅拌除去溶液中的有机试剂，随后利用孔径为0.22 μm水系滤膜去除其中大颗粒杂质，最终得到bdp染料j聚集体纳米颗粒（agg）溶液。

6、agg/pt的制备方法：将agg纳米颗粒溶液加入0.2 ml氯铂酸水溶液（0.02 m）混合搅拌1 h，然后加入0.17 ml硼氢化钠水溶液（0.03 m），混合物再搅拌1 h，离心收集产物得到光功能杂化异质结纳米材料（agg/pt）。

7、对于本发明中提出的光功能杂化异质结agg/pt由以下优势：（1）光功能杂化异质结agg/pt有良好的生物相容性；（2）agg/pt在808 nm激光和超声作用下可分别高效的产热和产氢；（3）agg/pt在体内实验中通过热和氢气进行氢热治疗并产生了良好的协同抗肿瘤效果。

8、综上本发明中提出的光功能杂化异质结agg/pt的制备以及应用具备以下有益效果：在808 nm激光照射下，agg/pt可实现高效的光热转化，所生成的局部过热能够有效杀死肿瘤细胞。agg/pt在超声的作用下可以高效催化产生h2。h2可选择性调节细胞中的活性氧含量，在肿瘤细胞中h2最终导致活性氧含量显著上升，进而对肿瘤细胞造成损害；但在正常细胞中，由于细胞的氧化还原调节能力更强，因此可将活性氧含量调节至平衡，达到选择性调控氧化应激的效果。在体内和体外实验中观察到了安全高效的氢热协同抗结直肠癌治疗效果。

1.一种j聚集体pt杂化肖特基异质结双功能纳米材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.一种由权利要求1所述的制备方法得到的j聚集体pt杂化肖特基异质结双功能纳米材料，其特征在于，所述纳米材料在808 nm光照下有良好的光热性能，并在超声条件下有良好的产氢性能。

3.根据权利要求2所述的j聚集体pt杂化肖特基异质结双功能纳米材料，其特征在于，所述纳米材料在808 nm，1 w/cm2的条件下在照射10 min内其最高温度可达64.5℃，且光热转换效率达58.38%；并且其在1 w/cm2，1 mhz，50%的条件下50 min产氢量近1 μmol。

4.根据权利要求2所述的j聚集体pt杂化肖特基异质结双功能纳米材料，其特征在于，在96孔板中将agg/pt与10000的小鼠结肠癌细胞和小鼠成纤维细胞进行共孵育24 h，并超声条件为1.0 mhz，50%占空比，1.5 w/cm2，10分钟；1 w/cm2的808 nm的激光照射处理10分钟，无处理细胞活性无明显变化，表明其生物相容性良好；在小鼠结肠癌细胞氢气增强了光热的抗肿瘤效果，而在小鼠成纤维细胞中氢气缓解了光热对细胞的损伤。

5.根据权利要求2所述的j聚集体pt杂化肖特基异质结双功能纳米材料，其特征在于，利用小鼠成纤维细胞和人脐静脉内皮细胞进行划痕和成管实验，表明氢气可以缓解光热对细胞的损伤并增强其迁移和成管能力。

6.根据权利要求2所述的j聚集体pt杂化肖特基异质结双功能纳米材料，其特征在于，其作用是纳米材料能够应用于活体治疗，将100 μl 100 μm的agg/pt尾静脉注射到小鼠体内，体循环8 h后材料在肿瘤部位富集，利用0.8 w/cm2, 808 nm激光和1 w/cm2，1 mhz，50%的超声下对小鼠肿瘤部位进行照射治疗10分钟，其氢热效果对肿瘤的抑制率达95%。

7.一种如权利要求2-6任一项所述的j聚集体pt杂化肖特基异质结双功能纳米材料在制备超声催化产氢兼具光热转化性能材料中的应用。

8.一种如权利要求2-6任一项所述的j聚集体pt杂化肖特基异质结双功能纳米材料在制备氢气辅助光热治疗材料中的应用。

9.一种如权利要求2-6任一项所述的j聚集体pt杂化肖特基异质结双功能纳米材料在制备抗肿瘤材料中的应用。

10.一种如权利要求2-6任一项所述的j聚集体pt杂化肖特基异质结双功能纳米材料在制备治疗肿瘤药物中的应用。