阅读说明：本技术 可提高光热治疗效果的碳基稀土硫氧化物纳米材料及其制备方法和应用 (Carbon-based rare earth oxysulfide nano material capable of improving photothermal treatment effect and preparation method and application thereof ) 是由 杨梅 黄锦海 包必君 黄怡达 谢超然 徐文锦 于 2020-03-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开可提高光热治疗效果的碳基稀土硫氧化物纳米材料及其制备方法和应用,其技术方案包括以下步骤：(1)选择介孔碳纳米材料作为前驱物材料；(2)将介孔碳纳米材料分散到分散到硝酸钆(Gd(NO<Sub>3</Sub>)<Sub>3</Sub>·6H<Sub>2</Sub>O)、硝酸镱(Yb(NO<Sub>3</Sub>)<Sub>3</Sub>·6H<Sub>2</Sub>O)和硝酸铒(Er(NO<Sub>3</Sub>)<Sub>3</Sub>·6H<Sub>2</Sub>O)水溶液中,其中Gd：Yb：Er的比例是1-x-y：x＝0～0.2：y＝0～0.02；在搅拌的情况下加入尿素,然后进行保温操作,得到Gd(OH)<Sub>3</Sub>:x％Yb<Sup>3+</Sup>,y％Er<Sup>3+</Sup>包裹的介孔碳前驱物；(3)将步骤(2)所制备的Gd(OH)<Sub>3</Sub>:x％Yb<Sup>3+</Sup>,y％Er<Sup>3+</Sup>包裹的介孔碳前驱物置于高温管式炉中,在N<Sub>2</Sub>/S的混合气氛中于600-800℃下保温1.5-3h,得到稀土硫氧化物包裹的介孔碳纳米材料。本发明的技术方案具有提高光热治疗效果的优点,具有快速,高效的特点。(The invention discloses a carbon-based rare earth oxysulfide nano material capable of improving photothermal treatment effect, and a preparation method and application thereof, and the technical scheme comprises the following steps: (1) selecting a mesoporous carbon nanomaterial as a precursor material; (2) dispersing mesoporous carbon nano material into gadolinium nitrate (Gd (NO) 3 ) 3 ·6H 2 O), ytterbium nitrate (Yb (NO) 3 ) 3 ·6H 2 O) and erbium nitrate (Er (NO) 3 ) 3 ·6H 2 O) aqueous solution, wherein Gd: yb: the proportion of Er is 1-x-y: x is 0-0.2: y is 0-0.02; adding urea while stirring, and performing heat preservation to obtain Gd (OH) 3 :x％Yb 3+ ,y％Er 3+ A coated mesoporous carbon precursor; (3) reacting Gd (OH) prepared in the step (2) 3 :x％Yb 3+ ,y％Er 3+ The wrapped mesoporous carbon precursor is placed in a high temperature tube furnace in N 2 And (3) preserving the heat for 1.5-3h at the temperature of 600-800 ℃ in the mixed atmosphere of/S to obtain the mesoporous carbon nano material wrapped by the rare earth oxysulfide. The technical scheme of the invention has the advantage of improving the photothermal treatment effect and has the characteristics of rapidness and high efficiency.)

可提高光热治疗效果的碳基稀土硫氧化物纳米材料及其制备 方法和应用

技术领域

本发明属于新型材料领域，具体是指一种可提高光热治疗效果的碳基稀土硫氧化物纳米材料及其制备方法。

背景技术

癌症是世界人口死亡的主要原因之一，传统癌症治疗方法都有不可避免的缺点和局限性，发展新型癌症治疗方法极其必要。光热治疗是近年来出现的一种新型肿瘤治疗方法，该方法在外部近红外光的照射下，肿瘤部位的光热剂吸收近红外光并将其转化为热，使肿瘤部位温度迅速升高，几分钟内可杀死癌细胞。光热治疗过程产生的副作用较小，全身系统毒性低，不会对正常组织造成损伤，具有很大的临床应用潜力。

贵金属纳米颗粒、碳纳米材料、有机纳米材料和半导体纳米材料等多种纳米光热剂被开发并应用于光热治疗，取得了较好的肿瘤治疗效果。然而，吸收覆盖生物体光谱学窗口(700-1500nm)的新型光热剂的开发及其在肿瘤光热治疗中的应用探究仍然是一个巨大的难题。

发明内容

为解决现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种可提高光热治疗效果的碳基(以介孔碳为例)稀土硫氧化物纳米材料及其制备方法，该材料具有快速，高效的特性。

本发明通过两步法合成了稀土硫氧化物上转换纳米材料包覆的介孔碳纳米材料，除了介孔碳材料能够进行光热转换之外，稀土硫氧化物上转换发光材料亦能将980nm的近红外光转换成可见光，进而产生光热效应或者通过介孔碳将稀土硫氧化物发出的可见光转换成热能，实现光热治疗的目的。相对于单纯的介孔碳而言，本材料具有高效，快速的特性。本发明丰富了可用于肿瘤光热治疗的纳米材料，拓宽了光热治疗入射光的波长选择范围，为肿瘤诊疗提供了新的思路。

为实现上述目的，本发明的第一个方面是提供一种首先采用一种溶剂热制备法及后续的高温水热法制备介孔碳纳米材料前驱物，如将0.6g苯酚，2.1ml甲醛和15ml的0.1mol/L的NaOH溶液加入100ml的烧瓶中，搅拌均匀后转移至70℃的水浴锅中反应30min。将烧瓶转移至66℃的油浴锅后，将15ml含有0.96g的Pluronic F-127的水溶液缓慢滴入烧瓶中，反应2h，之后缓慢滴加50ml去离子水稀释，继续反应16-18个小时。之后取17.8ml反应所得溶液并溶于56ml去离子水中，搅拌均匀后加入100ml反应釜中放入130℃的烘箱中反应24h，离心洗涤得到介孔碳纳米材料前驱物。之后，将介孔碳纳米材料前驱物分散到20-30ml的含有不同比例的硝酸钆(Gd(NO₃)₃·6H₂O)、硝酸镱(Yb(NO₃)₃·6H₂O)和硝酸铒(Er(NO₃)₃·6H₂O)(其中Gd：Yb：Er的比例是1-x-y：x＝0～0.2：y＝0～0.02，总物质的量约为0.25-1mmol)的水溶液中，在搅拌的情况下加入尿素(2-3g)，之后在90℃下保温3h，得到Gd(OH)₃:x％Yb³⁺,y％Er³⁺包裹的介孔碳前驱物。最后将所得材料置于高温管式炉中，在N₂/S的混合气氛中于600-800℃下保温1.5-3h，其中硫磺的加入量约3-5g，得到稀土硫氧化物包裹的介孔碳纳米材料。最后是对所得纳米材料进行光热性能评价。在排除980nm激光自身产生的光热杀伤效果后，我们发现所合成的介孔碳纳米材料及稀土硫氧化物上转换材料包裹的介孔碳纳米材料都具有显著的光热治疗效果，且稀土硫氧化物上转换材料包裹的介孔碳纳米材料较相同浓度的介孔碳纳米材料而言，具有高效，快速的杀伤肿瘤细胞的作用。

本发明的有益效果是：采用上述方法制备的稀土硫氧化物包裹的介孔碳纳米材料，在980nm激光的照射下具有显著的治疗效果，并且比单纯的介孔碳材料具有高效，快速的治疗效果，对于扩大稀土纳米材料的应用领域具有重要的研究意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明制得的介孔碳纳米材料前驱物及稀土硫氧化物包裹的介孔碳纳米材料的样品照片；

图2为本发明实例制得的介孔碳纳米材料前驱物及稀土硫氧化物包裹的介孔碳纳米材料的XRD图谱；

图3为本发明实例制得的介孔碳纳米材料前驱物及稀土硫氧化物包裹的介孔碳纳米材料的SEM图片；

图4为本发明实例制得的介孔碳纳米材料及稀土硫氧化物包裹的介孔碳纳米材料的生物相容性评价；

图5为本发明实例制得的介孔碳纳米材料及稀土硫氧化物包裹的介孔碳纳米材料在980nm激光照射下对癌细胞的光热杀伤作用。

图6本发明实例制得的相同浓度的介孔碳纳米材料及稀土硫氧化物包裹的介孔碳纳米材料在980nm激光照射下不同照射时间对癌细胞的光热杀伤作用。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

首先采用一种溶剂热制备法及后续的高温水热法制备介孔碳纳米材料前驱物，如将0.6g苯酚，2.1ml甲醛和15ml的0.1mol/L的NaOH溶液加入100ml的烧瓶中，搅拌均匀后转移至70℃的水浴锅中反应30min。将烧瓶转移至66℃的油浴锅后，将15ml含有0.96g的Pluronic F-127的水溶液缓慢滴入烧瓶中，反应2h，之后缓慢滴加50ml去离子水稀释，继续反应16-18个小时。之后取17.8ml反应所得溶液并溶于56ml去离子水中，搅拌均匀后加入100ml反应釜中放入130℃的烘箱中反应24h，离心洗涤得到介空碳纳米材料前驱物。之后，将介孔碳纳米材料前驱物分散到20-30ml的含有不同比例的硝酸钆(Gd(NO₃)₃·6H₂O)、硝酸镱(Yb(NO₃)₃·6H₂O)和硝酸铒(Er(NO₃)₃·6H₂O)(其中Gd：Yb：Er的比例是1-x-y：x＝0～0.2：y＝0～0.02，总物质的量约为0.25-1mmol)的水溶液中，在搅拌的情况下加入尿素(2-3g)，之后在90℃下保温3h，得到Gd(OH)₃:x％Yb³⁺,y％Er³⁺包裹的介孔碳前驱物。最后将所得材料置于高温管式炉中，在N₂/S的混合气氛中于600-800℃下保温1.5-3h，其中硫磺的加入量约3-5g，得到稀土硫氧化物包裹的介孔碳纳米材料。

由图1左右照片分别为介孔碳纳米材料前驱物及稀土硫氧化物包裹的介孔碳纳米材料两种材料。

由图2两种材料的XRD图谱变化可以确认材料中稀土硫氧化物材料的存在。

由图3可以发现介孔碳纳米材料及稀土硫氧化物包裹的介孔碳纳米材料均为纳米材料，样品的分散性极好

由图4可以发现介孔碳及稀土硫氧化物包裹的介孔碳纳米材料的生物相容性均不错。

由图5可以发现在980nm激光的照射下，介孔碳纳米材料及稀土硫氧化物包裹的介孔碳纳米材料对癌细胞均具有明细的杀伤作用，相对于同意浓度而言，稀土硫氧化物包裹的介孔碳纳米材料对癌细胞产生的杀伤作用更加明显，

有图6可以发现在980nm激光的照射下，在相同的照射时间内，稀土硫氧化物包裹的介孔碳纳米材料对癌细胞均的杀伤作用均高于单纯的介孔碳纳米材料，且在5min内就具有很好的杀伤效果，延长照射时间对肿瘤的杀伤性能没有太大的提高。因此本发明所制备的稀土硫氧化物包裹的介孔碳纳米材料具有高效，快速的治疗效果。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。