黑色食品提取物在光热转换剂中的应用及其制备方法与流程

1.本发明涉及光热转换剂技术领域，特别涉及一种黑色食品提取物在光热转换剂中的应用及其制备方法。


背景技术：

2.恶性肿瘤的发病率和死亡率是仅此于心血管疾病的疾病，给全世界人民造成了巨大的经济损失和精神压力。在传统手术治疗之外，光热治疗逐渐成为治疗肿瘤的后起之秀，具有广阔的发展潜力。光热治疗法是利用具有较高光热转换效率的材料，将其注射入人体内部，利用靶向性识别技术聚集在肿瘤组织附近，并在外部光源(一般是近红外光)的照射下将光能转化为热能来杀死癌细胞。光热治疗的优势在于可以减少患者所经受的疼痛，治疗时间短(大约十分钟)，治疗效果明显。光热治疗的关键点在于光热材料的选择，主要有：1)贵金属纳米颗粒，如au、ag和pt；2)碳类材料，如石墨烯、碳纳米棒；3)金属与非金属化合物，如cus、zns和氧化钴；4)有机染料物质，如吲哚菁绿、普鲁士蓝。这些光热材料的优势在于其光热转换效率较高，肿瘤杀伤效果比较明显，但价格较为昂贵，合成步骤复杂，而且毒性较大，严重限制了其发展。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种黑色食品提取物在光热转换剂中的应用及其制备方法，用于解决现有技术中光热材料价格昂贵，合成步骤复杂以及毒性较大的技术问题。
4.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种黑色食品提取物，所述黑色食品提取物可应用于配置近红外光热治疗肿瘤细胞的光热转换剂。其中，所述黑色食品提取物包括黑豆提取物，黑芝麻提取物，黑米提取物，黑木耳提取物，黑香菇提取物，黑葡萄提取物，黑松子提取物，黑芸豆提取物，黑荞麦提取物中的一种或者多种的组合。
5.在一可选实施例中，所述光热转换剂包括所述黑色食品提取物和溶剂。
6.在一可选实施例中，所述溶剂包括磷酸盐平衡生理盐水。
7.为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种黑色食品提取物的制备方法，所述制备方法包括：
8.采用预设工艺步骤对黑色食品进行提取，以获取黑色食品提取物。其中，所述黑色食品包括黑豆，黑芝麻，黑米，黑木耳，黑香菇，黑葡萄，黑松子，黑芸豆，黑荞麦中的一种或多种的组合。
9.在一可选实施例中，所述黑色食品包括黑米，所述采用预设工艺步骤对黑色食品进行提取，以获取黑色食品提取物的步骤包括：
10.获取黑米的种皮；
11.对所述种皮进行酸水浸提，以获取提取液；
12.对所述提取液进行离心处理以获取上清液；
13.对所述上清液进行超滤，以获取滤出液；
14.对所述滤出液进行一次纳滤以获取第一浓缩液；
15.对所述第一浓缩液进行吸附和解吸附处理，以获取洗脱液；
16.对所述洗脱液进行二次纳滤，以获取第二浓缩液；
17.对所述第二浓缩液进行真空冷冻干燥，以获取黑米提取物。
18.在一可选实施例中，所述对所述种皮进行酸水浸提，以获取提取液的步骤包括：用磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液浸提，其中，料液比为1：20，提取温度为48-52℃，ph为2-4，提取时间为3-4h。
19.在一可选实施例中，所述对所述第一浓缩液进行吸附和解吸附处理，以获取洗脱液的步骤包括：
20.采用大孔树脂对所述第一浓缩液进行纯化，其中，样液ph为2-4，吸附流速1.0-3.0ml/min，平衡时间为2-4h；
21.用乙醇进行洗脱，以收集获取洗脱液。
22.在一可选实施例中，所述对所述花青素浓缩液进行真空冷冻干燥，以获取黑米提取物的步骤包括：将浓缩液在-40-50℃、-1.0mpa下，冷冻干燥，以获取黑米提取物粉末。
23.本发明的黑色食品提取物具有优异的光热转换效应，可应用于制备肿瘤光热治疗的光热转换剂；
24.本发明公开了黑色食品提取物的新用途，提高了黑色食品的经济价值和社会价值；
25.本发明将黑色食品提取物作为光热治疗制可以促进肿瘤部位局部升温至50-65℃，达到促进肿瘤细胞的死亡并抑制肿瘤生长的作用，同时抑制体内肺转移，可用于实体肿瘤的光热治疗；
26.本发明将黑色食品提取物成本低廉，制备简单，而且几乎无毒。
附图说明
27.图1为不同固含量的黑米提取物溶液的光热曲线图。
28.图2为黑米提取物体内光热抑瘤升温作用效果图。
29.图3为黑米提取物体内光热抑瘤，其肿瘤相对体积变化图。
30.图4为黑米提取物体内光热抑瘤，其生存率变化图。
31.图5为黑米提取物体内抑制肺转移，其肺组织转移灶光学照片图。
32.图6为黑米提取物体内抑制肺转移，其肺组织转移灶he染色图。
33.图7为黑米提取物体内抑制肺转移，其肺组织转移灶统计图。
34.图8为黑米提取物尾静脉注射后体内红细胞计数(rbc)和白细胞计数(wbc)的变化图。
35.图9为黑米提取物尾静脉注射后体内谷草转氨酶(ast)和血清肌酐(scr)的变化图。
具体实施方式
36.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书
所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
37.请参阅图1-9。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
38.为了解决现有技术中光热材料价格昂贵，合成步骤复杂以及毒性较大的技术问题，本发明的实施例公开了一种新型的采用黑色食品提取物，该黑色食品提取物可用于制备近红外光热治疗肿瘤细胞的光热转换剂。
39.所述黑色食品提取物是通过一定的工艺步骤从黑色食品中提取获得的，所述黑色食品包括但不限于黑豆，黑芝麻，黑米，黑木耳，黑香菇，黑葡萄，黑松子，黑芸豆，黑荞麦中的一种或多种的组合。也就是说，所述黑色食品提取物包括但不限于黑豆提取物，黑芝麻提取物，黑米提取物，黑木耳提取物，黑香菇提取物，黑葡萄提取物，黑松子提取物，黑芸豆提取物，黑荞麦提取物中的一种或者多种的组合。
40.在光热转换剂制备时，可将黑色食品提取物与溶解在特定的溶剂中，根据需要配置成所需浓度的黑色食品提取物溶液，作为近红外光热治疗肿瘤细胞的光热转换剂。作为示例，所述溶剂可包括磷酸盐平衡生理盐水。
41.在利用黑色食品提取物溶液作为近红外光热治疗肿瘤细胞的光热转换剂进行肿瘤治疗时，可以将所述黑色食品提取物溶液注射入生物体内部，利用靶向性识别技术聚集在肿瘤组织附近，并在外部近红外光源(例如激光器)照射，黑色食品提取物溶液将光能转换为热能来杀死癌细胞。作为示例，所述黑色食品提取物溶液的浓度介于1-30mg/ml，利用红外光源照射时，光密度介于0.1～2w/cm2，光照时间介于5-20min，可以促进肿瘤部位局部升温至50-65℃；需要说明的是，所述黑色食品提取物的浓度，光密度，光照时间等参数可以根据实际需要进行合理的选择，并不限于上述参数。
42.下面将以黑米提取物来说明具体说明本发明的技术方案和技术效果。
43.黑米提取物的制备
44.黑米提取物是以黑米种皮为原料采取一定工艺步骤提取而得。提取过程如下：
45.黑米
→
除杂
→
留种皮
→
酸性热水提取
→
离心
→
上清液
→
超滤
→
渗出液
→
纳滤
→
截留液
→
大孔树脂吸附
→
乙醇洗脱
→
洗脱液
→
第二次纳滤
→
冷冻干燥
→
黑米提取物。
46.具体步骤如下：
47.除杂、去果肉，留种皮：除去黑米中肉眼可见的杂质，用果皮机对除杂后的黑米进行处理，去除果肉，以获取黑米的种皮。
48.酸水浸提：对所述种皮进行酸水浸提，以获取提取液。作为示例，用磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液浸提，以获取提取液，其中，在浸提过程中，料液比为1：20，提取温度为48-52℃，ph为3-4(譬如2.5-3)，提取时间为3-4h；需要说明的是，所述酸水浸提的溶液，料液比，提取温度，ph，提取时间等可以根据需要进行设置，并不限于上述列举的物质或参数。
49.离心：对所述提取液进行离心处理以获取上清液。作为示例，将提取液在3000-6000r/min下，离心10-20min(譬如15min)，除去大颗粒物质，得到上清液；需要说明的是，所
述离心的参数可根据实际需要进行合理的调整，并不限于上述离心参数。
50.超滤：对所述上清液进行超滤，以获取滤出液。作为示例，将上清液可通过30kda的膜分离器，以去除淀粉、蛋白质等大分子物质，并收集滤出液；需要说明的是，所述膜分离器的规格可根据需要进行合理选择，并不限于上述列举的规格。
51.一次纳滤：对所述滤出液进行一次纳滤以获取第一浓缩液。作为示例，将滤出液可采用200da的纳滤膜进行浓缩，得到浓缩液(也称为截留液，定义为第一浓缩液)；需要说明的是，所述纳滤膜的规格可根据需要进行合理选择，并不限于上述列举的规格。
52.吸附和解吸附：对所述第一浓缩液进行吸附和解吸附处理，以获取洗脱液。作为示例，在吸附步骤，例如可采用大孔树脂对浓缩液进行进一步纯化，其中，样液ph为2-4(譬如3.0)，吸附流速1.0-3.0ml/min，平衡时间为2-4h；需要说明的是，在其他示例中，所述吸附所用的材料、样液ph、吸附流速平衡时间可根据需要进行合理的选择，并不限于上述列举的材料和参数。作为示例，在解吸步骤，例如用70-80％的乙醇(也可以是其他合适的溶剂)进行洗脱，以收集获取洗脱液。
53.二次纳滤：对所述洗脱液进行二次纳滤，以获取第二浓缩液。作为示例，例如可将洗脱液用200da的纳滤膜浓缩，得到花青素浓缩液，也即第二浓缩液；需要说明的是，所述纳滤膜的规格可根据需要进行合理选择，并不限于上述列举的规格。
54.真空冷冻干燥：对所述第二浓缩液进行真空冷冻干燥，以获取黑米提取物。作为示例，例如可将浓缩液在-40-50℃、-1.0mpa下，冷冻干燥，至水分含量≤0.5％，即得到黑米提取物粉末；需要说明的是，所述真空冷冻干燥的参数可根据实际需要进行合理的选择，并不限于上述的真空冷冻干燥参数。
55.黑米提取物体外光热效应研究
56.分别称取1g黑米提取物，加磷酸盐平衡生理盐水(phosphate buffer saline，简称pbs)混匀，配制成固含量为100mg/ml的黑米溶液，后利用pbs分别稀释成固含量分别为1mg/ml、2mg/ml、5mg/ml、10mg/ml、15mg/ml和25mg/ml的黑米提取物溶液，后将上述溶液分别置于波长为808nm的激光器(上海西龙光电科技有限公司)下，以1.0w/cm2功率照射10min，用热成像仪记录温度随时间的变化，水作为对照组，结果见图1：
57.由图1可知：在光照条件下，对比对照组，各组黑米提取物溶液均出现升温的现象，且随着黑米提取物含量的增加而升高，呈现浓度依赖性，这说明黑米提取物具有优良的光热转换效应。
58.黑米提取物对体内肿瘤抑制的作用的研究
59.4t1细胞(小鼠乳腺癌细胞)皮下注射成瘤，设对照组(采用水)、黑米提取物溶液组、pbs nir组和黑米提取物 nir组，将50μl的20mg/ml的黑米提取物溶液瘤内注射，并在波长为808nm的近红外激光器下以光密度为1w/cm2，照射10min即可，其中，nir指用近红外光源照射；
60.1)pbs nir组和黑米提取物 nir组在小鼠体内热成像图见2，其中，在附图2以及后续的附图3-9中，黑米提取物的试验结果对应附图中的黑米所指示的数据；
61.2)治疗后，各组的相对肿瘤体积的结果见图3；
62.3)治疗后，各组的生存率结果见图4；
63.由图2、图3及图4可知：黑米提取物 nir组的肿瘤局部温度随着近红外光照射时间
的延长而不断升温，并且维持在55℃，该温度可以有效的促进肿瘤细胞死亡进而抑制肿瘤生长，提高黑米提取物 nir组的治疗效果并提高小鼠生存率。
64.黑米提取物对抑制体内肺转移作用的研究：
65.4t1细胞皮下注射成瘤，设对照组、黑米提取物组、pbs nir组和黑米提取物 nir组，将50μl的20mg/ml的黑米提取物溶液瘤内注射，并在波长为808nm的近红外激光器下以光密度为1w/cm2，照射10min即可；
66.1)黑米提取物溶液体内抑制肺转移，其肺组织转移灶光学照片图见5，从左向右依次是对照组，pbs nir组，黑米提取物组，以及黑米提取物 nir组；
67.2)黑米提取物溶液体内抑制肺转移，其肺组织转移灶苏木素-伊红(he)染色结果见图6，从左向右依次是对照组，pbs nir组，黑米提取物组，以及黑米提取物 nir组；
68.3)黑米提取物溶液体内抑制肺转移，其肺组织转移灶统计图见图7；
69.由图5、图6和图7可知：黑米提取物 nir组的肺转移病灶明显少于对照组、黑米提取物组和pbs nir组，表明黑米提取物 nir的处理明显抑制了体内肺转移的形成。
70.黑米对体内毒性的研究：
71.正常babl/c小鼠，设对照组和黑米提取物组，对照组尾静脉注射100μl的pbs，而黑米提取物组尾静脉注射100μl的20mg/ml的黑米提取物溶液，持续观察20-30天；取全血做血常规和血清做血生化分析。
72.1)pbs组和黑米提取物组尾静脉注射后的红细胞计数(rbc)和白细胞计数(wbc)变化见图8；
73.2)pbs组和黑米提取物组尾静脉注射后的谷草转氨酶(ast)和血清肌酐(scr)变化见图9；
74.由图8和图9可知：pbs组和黑米提取物组尾静脉注射后，其小鼠体内rbc和wbc，ast和scr并未发生显著性变化，表明黑米提取物几乎没有体内的毒性，表明其安全性高。
75.也就是说黑米提取物具有优异的光热转换效应，可进一步应用于肿瘤的光热治疗，因而本发明进一步开发了黑米提取物的新用途，提高了其经济效益和社会价值；另外，将黑米应用于肿瘤光热治疗，可明显促进肿瘤细胞的死亡并抑制肿瘤的生长，同时抑制体内肺转移，并延长了小鼠的生存期，并且黑米提取物对生物体基本没有毒性，安全性能高。
76.需要说明的是，虽然本具体实施例中是以黑米提取物进行说明，但可以理解的，其他的黑色食品提取物，例如黑豆提取物，黑芝麻提取物，黑木耳提取物，黑香菇提取物，黑葡萄提取物，黑松子提取物，黑芸豆提取物，黑荞麦提取物中的一种或者多种的组合，也可同样作为制备近红外光热治疗肿瘤细胞的光热转换剂的材料。
77.需要说明的是，所述黑米提取物除了通过上述方法制备外，还可以直接购买黑米提取物的产品，例如购买于xi'an tianxingjian natural bio-products co.,ltd.的含25％花青素的黑米提取物也可实现上述的相同的技术效果。
78.综上所述，本发明的黑色食品提取物具有优异的光热转换效应，可应用于制备肿瘤光热治疗的光热转换剂；本发明公开了黑色食品提取物的新用途，提高了黑色食品的经济价值和社会价值；本发明将黑色食品提取物作为光热治疗制可以促进肿瘤部位局部升温至50-65℃，达到抑制肿瘤生长并促进肿瘤细胞的死亡的作用，同时抑制体内肺转移，可用于实体肿瘤的光热治疗；本发明将黑色食品提取物成本低廉，制备简单，而且几乎无毒。
79.在本文的描述中，提供了许多特定细节，诸如部件和/或方法的实例，以提供对本发明实施例的完全理解。然而，本领域技术人员将认识到可以在没有一项或多项具体细节的情况下或通过其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、零件等等来实践本发明的实施例。在其他情况下，未具体示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本发明实施例的方面变模糊。
80.在整篇说明书中提到“一个实施例(one embodiment)”、“实施例(an embodiment)”或“具体实施例(a specific embodiment)”意指与结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中，并且不一定在所有实施例中。因而，在整篇说明书中不同地方的短语“在一个实施例中(in one embodiment)”、“在实施例中(in an embodiment)”或“在具体实施例中(in a specific embodiment)”的各个表象不一定是指相同的实施例。此外，本发明的任何具体实施例的特定特征、结构或特性可以按任何合适的方式与一个或多个其他实施例结合。应当理解本文所述和所示的发明实施例的其他变型和修改可能是根据本文教导的，并将被视作本发明精神和范围的一部分。
81.还应当理解还可以以更分离或更整合的方式实施附图所示元件中的一个或多个，或者甚至因为在某些情况下不能操作而被移除或因为可以根据特定应用是有用的而被提供。
82.另外，除非另外明确指明，附图中的任何标志箭头应当仅被视为示例性的，而并非限制。此外，除非另外指明，本文所用的术语“或”一般意在表示“和/或”。在术语因提供分离或组合能力是不清楚的而被预见的情况下，部件或步骤的组合也将视为已被指明。
83.如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”包括复数参考物。同样，如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“在
…
中(in)”的意思包括“在
…
中(in)”和“在
…
上(on)”。
84.本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。
85.本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。
86.因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换意在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。