一種Fe(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)摻雜的聚苯胺納米復合物及其應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于功能材料技術領域，具體涉及一種過渡金屬離子摻雜的聚苯胺納米復合物，該復合物具有良好的光熱轉化、核磁造影和化療性能，可以作為腫瘤的無損診療試劑，對腫瘤進行核磁成像檢測和熱化療。
【背景技術】
[0002]納米技術在腫瘤的無損診療中已經展現了誘人的前景，推動著新的診療方法學的建立。最近兩三年內，基于納米復合材料的腫瘤診療平臺被大量的研究發展，通過不同功能基元的整合，構筑成具備識別、示蹤、標記、成像、載藥以及治療的多功能診療試劑，并在一定程度上都取得了良好的診療效果，然而這些功能模塊的自身的制備就需要一定的精細工藝，對多模塊的整合更是十分復雜的，因而通常基于復合物的診療試劑都需要經過復雜的多步制備工藝，使得復合材料的制備只能停留在實驗室制備的規模上。

【發明內容】

[0003]本發明的目的就是提供一種簡單方法制備的多功能診療用途的金屬離子摻雜的聚苯胺納米復合物，該復合物可以用于腫瘤的核磁成像檢測和熱化療，而不破壞健康組織器官。該納米粒子整合了光熱治療、化療、核磁成像造影等多功能一體，可以用于腫瘤的無損診療。
[0004]為了簡化制備工藝，降低多功能復合材料的制備成本，我們通過簡單的一步反應制備多功能復合診療試劑，我們將功能性的銅和鐵的金屬離子負載于具有良好生物兼容性的聚苯胺中，改變了聚苯胺的共軛結構能級，使得聚苯胺在近紅外光區的消光能力大幅增加，光熱轉化性能大幅增強;并且負載金屬離子后的聚苯胺納米粒子具有良好的核磁成像造影功能;基于配位作用的金屬摻雜結構還可以在刺激響應環境下釋放金屬離子，利用金屬離子的毒性產生化療作用。另外，這種銅和鐵摻雜的聚苯胺納米粒子的制備工藝極其簡單，只需要在室溫攪拌條件下按照順序加入反應原料即可在2-24小時內大量的制備獲得多功能的復合材料，適用于大規模的工業化生產。
[0005]本發明采用膠體化學方法在水溶液中直接加入反應原料，通過氧化聚合反應制備聚苯胺納米粒子。通過控制氧化劑(三價鐵鹽)的用量來控制納米粒子的形貌。為了增加其診療性能，在合成過程中引入銅離子摻雜的結構，以此獲得具有核磁成像功能和熱化療性能的納米復合物。
[0006]本發明采用的原料都是商業上可以直接買到的無機鹽和聚合物單體，不需要進一步處理，按照一定比例在水溶液中直接混合，室溫下攪拌即可大量的制備并獲得納米復合材料，實驗操作簡便，危險性小，并且具有良好的實驗重復性。本發明所述方法可適用于制備不同金屬離子摻雜量和形貌的聚苯胺納米復合物，只需要對金屬鹽的投入量進行控制即可。
[0007]本發明所述的一種兼具核磁成像和熱化療一體的診療試劑——一種Fe(m)和Cu(Π)摻雜的聚苯胺納米復合物，其由如下步驟制備得到:
[0008](I)首先，在水中溶解苯胺單體，再加入銅鹽和三價鐵鹽，攪拌均勻后室溫下反應2-24小時，溶液顏色由淡黃色轉變為深黑色；
[0009](2)將步驟(I)所得納米粒子溶液離心，分離出摻雜了銅離子和鐵離子的聚苯胺納米復合材料，即為本發明所述的具有核磁成像功能和熱化療性能的診療一體試劑。
[0010]在上述反應體系中，苯胺單體、銅鹽和鐵鹽的摩爾比為1:6-10:0-2。
[0011]本發明中使用的銅鹽為氯化銅、硝酸銅、硫酸銅等;鐵鹽為三氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵等，均可以從商業渠道得到；另外，苯胺單體也是商業上可直接購買的，不需要進一步處理。
[0012]本發明制備的Fe(m)和Cu(n)摻雜的聚苯胺納米復合物具有良好的光熱轉化、核磁造影和化療性能，可以作為腫瘤的無損診療試劑，對腫瘤進行核磁成像檢測和熱化療。
[0013]本發明中，復合材料的診斷性能來自于核磁成像造影增強性能，用于摻雜的金屬離子銅和鐵都具備在磁場下縮短質子的縱向弛豫時間(Tl)的能力，因此摻雜后的復合材料也具備縮短Tl的能力，因而可以作為核磁成像造影增強試劑，用于腫瘤的檢測。復合材料的熱化療來源于光熱治療和化療的結合，其中光熱治療來源于具有光熱轉化性能的聚苯胺，經過銅離子摻雜后聚苯胺的光熱轉化性能獲得進一步增強;其次是化療功能，化療來源于帶有毒性的銅離子在有機體內的刺激響應釋放，從而能夠抑制腫瘤的生長，所以在外部近紅外激光(650-980nm)的照射下復合材料能夠對腫瘤進行熱化療。
【附圖說明】
[0014]圖1:實施例1所述將苯胺單體、氯化鐵、氯化銅按照摩爾比1:8:2在水中溶解，控制苯胺單體濃度為4.171]11]101凡，經過室溫24小時攪拌，溶液經過88001'/1]1；[11的轉速離心101]1；[11富集，得到摻雜銅和鐵的梭形聚苯胺納米粒子(a)透射電鏡照片，(b)紫外光譜。復合物在808nm處的摩爾吸收系數為234.Tmor1L.cm—1 (按照苯胺單體濃度計算)，銅離子負載量約為 11.1%。
[0015]圖2:實施例2所述將苯胺單體、氯化鐵、氯化銅按照摩爾比1:8:1在水中溶解，控制單體濃度為4.17臟01凡，經過室溫24小時攪拌，溶液經過88001'/111；[11的轉速離心101]1；[11富集，得到摻雜銅和鐵的梭形聚苯胺納米粒子(a)透射電鏡照片，(b)紫外光譜。復合物在808nm處的摩爾吸收系數為216.1mor1L.cm—1(按照苯胺單體濃度計算)，銅離子負載量約為7.7%。
[0016]圖3:實施例3所述將苯胺單體、氯化鐵、氯化銅按照摩爾比1:8:0.1在水中溶解，控制單體濃度為4.17臟01/1^，經過室溫24小時攪拌，溶液經過88001'/1]1；[11的轉速離心101]1；[11富集，得到摻雜銅和鐵的梭形聚苯胺納米粒子(a)透射電鏡照片，(b)紫外光譜。復合物在808nm處的摩爾吸收系數為178.Smor1L.cm—1 (按照苯胺單體濃度計算)，銅離子負載量約為 2.3%。
[0017]圖4:實施例4所述將苯胺單體、氯化鐵、氯化銅按照摩爾比1:8:0在水中溶解，控制單體濃度為4.17臟01凡，經過室溫24小時攪拌，溶液經過88001'/111；[11的轉速離心101]1；[11富集，得到只有鐵摻雜的梭形聚苯胺納米粒子(a)透射電鏡照片，(b)紫外光譜。復合物在808nm處的摩爾吸收系數為152.Smor1L.cm—1 (按照苯胺單體濃度計算)，鐵離子負載量約為16.1%。
[0018]圖5:實施例5所述將苯胺單體、氯化鐵、氯化銅按照摩爾比1:8:2在水中溶解，控制單體濃度為4.17臟01凡，經過室溫2小時攪拌，溶液經過188001'/111；[11的轉速離心251]1；[11富集，得到摻雜銅和鐵的點狀聚苯胺納米粒子(a)透射電鏡照片，(b)紫外光譜。復合物在808nm處的摩爾吸收系數為137.Wor1L.cm—1(按照苯胺單體濃度計算)，銅離子負載量約為
11.1%。
[0019]圖6:實施例6所述將苯胺單體、氯化鐵、氯化銅按照摩爾比1:8:2在水中溶解，控制單體濃度為4.17臟01凡，經過室溫4小時攪拌，溶液經過188001'/111；[11的轉速離心251]1；[11富集，得到摻雜銅和鐵的纖維狀聚苯胺納米粒子(a)透射電鏡照片，(b)紫外光譜。復合物在808nm處的摩爾吸收系數為169.^or1L.cm—1(按照苯胺單體濃度計算)，銅離子負載量約為
11.1%。
[0020]圖7:實施例7所述將苯胺單體、氯化鐵、氯化銅按照摩爾比1:8:2在水中溶解，控制單體濃度為4.17臟01凡，經過室溫6小時攪拌，溶液經過188001'/111；[11的轉速離心251]1；[11富集，得到摻雜銅和鐵的成束纖維狀聚苯胺納米粒子(a)透射電鏡照片，(b)紫外光譜。復合物在808nm處的摩爾吸收系數為198.Tmor1L.cm—1 (按照苯胺單體濃度計算)，銅離子負載量約為 11.1%。
[0021 ]圖8:實施例8所述將苯胺單體、氯化鐵、氯化銅按照摩爾比1:2:2在水中溶解，控制單體濃度為4.17mmol/L，經過室溫24小時攪拌，溶液經過18800r/min的轉速離心25min富集，得到摻雜銅和鐵的梭形聚苯胺納米粒子(a)透射電鏡照片，(b)紫外光譜。復合物在808nm處的摩爾吸收系數為60.1mor1L.cm—1(按照苯胺單體濃度計算)，銅離子負載量約為13.6%。
[0022]圖9:實施例9所述將苯胺單體、氯化鐵、氯化銅按照摩爾比1:4:2在水中溶解，控制單體濃度為4.17mmol/L，經過室溫24小時攪拌，溶液經過18800r/min的轉速離心25min富集，得到摻雜銅和鐵的梭形聚苯胺納米粒子(a)透射電鏡照片，(b)紫外光譜。復合物在808nm處的摩爾吸收系數為106.Smor1L.cm—1 (按照苯胺單體濃度計算)，銅離子負載量約為 12.4%。
[0023]圖10:實施例10所述將苯胺單體、氯化鐵、氯化銅按照摩爾比1:8:2在水中溶解，控制單體濃度為4.17mmol/L，經過室溫24小時攪拌，經過離心富集得到摻雜銅和鐵的梭形聚苯胺納米粒子，調節聚苯胺納米粒子在水溶液濃度從0_750yg/mL，并放置于1.5T的磁場下得到Tl加權的核磁成像照片。納米粒子溶液造影能力隨著濃度增加而增加。
【具體實施方式】
[0024]下面結合實施例對本發明做進一步的闡述，而不是要以此對本發明進行限制。
[0025]實施例1
[0026]在12mL水中加入0.05mmol苯胺單體，充分溶解后再加入0.4mmol三氯化鐵和0.1mmoI氯化銅，在室溫下攪拌24小時，溶液經過8800r/min的轉速離心1min富集，得到摻雜銅和鐵的梭形聚苯胺納米粒子，產物質量約為1.9±0.2mg。
[0027]實施例2
[0028]在12mL水中加入0.05mmol苯胺單體，充分溶解后再加入0.4mmol三氯化鐵和0.051111]101氯化銅，在室溫下攪拌24小時，溶液經過88001'/1]1；[11的轉速離心101]1；[11富集，得到摻雜銅和鐵的梭形聚苯胺納米粒子，產物質量約為1.8±0.2mg。
[0029]實施例3
[°03°] 在12mL水中加入0.05mmol苯胺單體，充分溶解后再加入0.4mmol三氯化鐵和0.0051111]101氯化銅，在室溫下攪拌24小時，溶液經過88001'/111；[11的轉速離心10111；[11富集，得到摻雜銅和鐵的梭形聚苯胺納米粒子，產物質量約為1.6±0.2mg。
[0031 ] 實施例4
[0032]在12mL水中加入0.05mmol苯胺單體，充分溶解后再加入0.4mmol三氯化鐵，在室溫下攪拌24小時，溶液經過8800r/min的轉速離心1min富集，得到只摻雜了鐵的梭形聚苯胺納米粒子，產物質量約為1.5±0.2mg。
[0033]實施例5
[0034]在12mL水中加入0.05mmol苯胺單體，充分溶解后再加入0.4mmol三氯化鐵和0.11111]101氯化銅，在室溫下攪拌2小時，溶液經過188001'/1]1；[11的轉速離心251]1；[11富集，得到摻雜銅和鐵的點狀聚苯胺納米粒子，產物質量約為0.7±0.2mg。
[0035]實施例6
[0036]在12mL水中加入0.05mmol苯胺單體，充分溶解后再加入0.4mmol三氯化鐵和0.1臟01氯化銅，在室溫下攪拌4小時，溶液經過188001'/111；[11的轉速離心251]1；[11富集，得到摻雜銅和鐵的纖維狀聚苯胺納米粒子，產物質量約為1.3±0.2mg。
[0037]實施例7
[0038]在12mL水中加入0.05mmol苯胺單體，充分溶解后再加入0.4mmol三氯化鐵和0.1臟01氯化銅，在室溫下攪拌6小時，溶液經過188001'/111；[11的轉速離心251]1；[11富集，得到摻雜銅和鐵的成束纖維狀聚苯胺納米粒子，產物質量約為1.5±0.2mg。
[0039]實施例8
[°04°] 在12mL水中加入0.05mmol苯胺單體，充分溶解后再加入0.1mmol三氯化鐵和0.1mmol氯化銅，在室溫下攪拌24小時，溶液經過18800r/min的轉速離心25min富集，得到摻雜銅和鐵的點狀聚苯胺納米粒子，產物質量約為0.3±0.2mg。
[0041 ] 實施例9
[0042]在12mL水中加入0.05mmol苯胺單體，充分溶解后再加入0.2mmol三氯化鐵和0.1mmol氯化銅，在室溫下攪拌24小時，溶液經過18800r/min的轉速離心25min富集，得到摻雜銅和鐵的纖維狀聚苯胺納米粒子，產物質量約為0.5 ± 0.2mg。
[0043]實施例10
[0044]在12mL水中加入0.05mmol苯胺單體，充分溶解后再加入0.4mmol三氯化鐵和
0.1mmoI氯化銅，在室溫下攪拌24小時，溶液經過8800r/min的轉速離心1min富集，得到摻雜銅和鐵的梭形聚苯胺納米粒子。調節納米粒子在水溶液中的濃度從0-750yg/mL，并放置于1.5T的磁場下得到Tl加權的核磁成像照片。
【主權項】
1.一種Fe(m)和Cu( Π )摻雜的聚苯胺納米復合物，其由如下步驟制備得到: (1)在水中溶解苯胺單體，再加入銅鹽和三價鐵鹽，攪拌均勻后室溫下反應2-24小時，溶液顏色由淡黃色轉變為深黑色； (2)將步驟(I)所得納米粒子溶液離心，分離出摻雜了銅離子和鐵離子的聚苯胺納米復合材料，即為Fe(m)和Cu(n)摻雜的聚苯胺納米復合物;其中苯胺單體、銅鹽和鐵鹽的摩爾比為 1:6-10:0-2。2.如權利要求1所述的一種Fe(m)和Cu(n)摻雜的聚苯胺納米復合物，其特征在于:銅鹽為氯化銅、硝酸銅或硫酸銅。3.如權利要求1所述的一種Fe(m)和Cu(n)摻雜的聚苯胺納米復合物，其特征在于:鐵鹽為三氯化鐵、硝酸鐵或硫酸鐵。4.權利要求1-3任何一項所述的一種Fe(m)和Cu(Π )摻雜的聚苯胺納米復合物在作為腫瘤無損診療試劑中的應用。5.如權利要求4所述的一種Fe(IH)和Cu(Π )摻雜的聚苯胺納米復合物在作為腫瘤無損診療試劑中的應用，其特征在于:用于對腫瘤進行核磁成像檢測或熱化療。
【專利摘要】一種Fe(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)摻雜的聚苯胺納米復合物及其應用,屬于功能材料技術領域，具體涉及一種過渡金屬離子摻雜的聚苯胺納米復合物，該復合物具有良好的光熱轉化、核磁造影和化療性能，可以作為腫瘤的無損診療試劑，對腫瘤進行核磁成像檢測和熱化療。通過簡單的一步反應制備了銅(Ⅱ)和鐵(Ⅲ)摻雜的聚苯胺納米粒子，我們將功能性的銅和鐵的金屬離子負載于具有良好生物兼容性的聚苯胺中后，其共軛結構能級發生改變，使得聚苯胺在近紅外光區的消光能力大幅增加，光熱轉化性能大幅增強；并且負載金屬離子后的聚苯胺納米粒子具有良好的核磁成像造影功能；基于配位作用的金屬摻雜結構還可以在刺激響應環境下釋放金屬離子，利用金屬離子的毒性產生化療作用。
【IPC分類】A61K49/12, A61P35/00, A61K41/00, C08G73/02, A61K9/14, A61K49/18, A61K33/34, A61K47/34
【公開號】CN105709243
【申請號】CN201610068795
【發明人】張皓, 林敏 , 李書瑤, 楊柏
【申請人】吉林大學