[发明专利]一种纳米复合物二氧化硅－金属核壳粒子及其制备

说明书

                           技术领域

本发明涉及一种纳米复合物二氧化硅-金属核壳粒子，尤其是以二氧化硅纳米粒子为核，表面包裹至少一种金属壳的纳米核壳粒子，并提供该纳米复合物二氧化硅-金属核壳粒子的制备方法，属材料科学的生物医药技术领域。

                           背景技术

众所周知，固体金属纳米粒子具有特殊的光学性质，即等离子共振吸收。这种等离子共振吸收是源于金属中的电子与瞬时电磁场之间的耦合产生，这种等离子共振吸收波长可以通过控制纳米粒子的粒径，从而改变由瞬时电磁辐射导致的紫外吸收和散射的波长范围。但是这些纯的金属粒子无论怎样改变粒径，最大紫外吸收或散射只能在520nm以下，并且变化程度不明显。如果在非导电介质的纳米粒子上包裹金属层，则可使得其在更大范围内改变紫外吸收或散射，甚至到700至2000nm。这对生物学中癌症的光热疗法具有重要意义：800nm以下的光源很难穿透肌肉或者皮肤组织，容易灼伤组织；而800nm以上的光源不被人体组织吸收，可以穿透组织被纳米核壳粒子吸收、放热，从而使其在癌症的光热疗法中具有重要意义。近年来，纳米复合颗粒的制备已经成为生物医药技术中十分活跃的研究领域。通过控制核-壳结构的组成、形状和尺寸，人们能够定制所需要的纳米复合颗粒，从而满足特定领域的应用需要。

钱卫平(金纳米壳球体的制备及其潜在的生物学应用，谈用、丁少华、王毅、钱卫平，化学学报，2005，63(10)，929-933)等曾经报道了共振吸收峰位置分别约在720nm和760nm的金纳米壳球体，并研究了其在全血中的光学性质。本发明制备出了在近红外区(＞800nm)具有最大散射峰和紫外吸收的纳米核壳粒子，并且可以通过控制核的大小和壳的厚度来控制核壳粒子的光学性质，并进一步探索了其在癌症的光热疗法中的潜在应用价值。

                           发明内容

本发明的目的在于提供一种生物相容性好、水溶性好，具有特定光学性质的纳米复合物二氧化硅-金属核壳粒子。

本发明的又一目的在于提供一种纳米复合物二氧化硅-金属核壳粒子的制备方法。

本发明所述的一种纳米复合物二氧化硅-金属核壳粒子为一种以二氧化硅纳米粒子为核，表面包裹至少一种金属壳的纳米核壳粒子。

本发明所述的一种纳米复合物二氧化硅-金属核壳粒子中核的材料是二氧化硅，形状为球形。

本发明所述的一种纳米复合物二氧化硅-金属核壳粒子中表面包裹的金属壳为金属层，金属包括金、银、锡或者它们的合金，包裹的金属层包括单层和多层，进一步包括多种金属掺杂的单层或多层，金属层厚度约为5nm至30nm。

本发明所述的一种纳米复合物二氧化硅-金属核壳粒子中最大消光值在300nm至2000nm的波长范围内，最大紫外吸收在300nm至2000nm的波长范围内。

为得到一种纳米复合物二氧化硅-金属核壳粒子，本发明采用一种分子交联剂把二氧化硅和金属层进行交联，先通过物理吸附在二氧化硅纳米粒子表面吸附20～30％的纳米金属颗粒，再用化学还原相应金属盐溶液将剩余部分二氧化硅包裹，从而得到具有特殊光学性质的纳米核壳粒子。金属相应的盐一般指金属的高氯酸盐、盐酸盐和硝酸盐。

各步合成如下：

(1)核壳粒子中以二氧化硅为基质的核的合成

第一步：以极性溶剂用氨水为催化剂还原正硅酸乙酯(TEOS)，通过调节TEOS的用量、氨的用量、醇/水的比例、搅拌速度等得到不同粒径的单分散的二氧化硅粒子。该发明中醇为乙醇时效果最好。

水为二次去离子水，以下描述中除非特别提及，一般水都为二次去离子水。所有玻璃仪器在使用前都经王水浸泡过夜，用二次去离子水浸泡两小时后，再用二次去离子水冲洗三次，无灰尘条件下烘干备用。

第二步：该二氧化硅粒子在醇中与带氨基的硅烷试剂反应2～3小时，用醇溶液稀释50～100倍后再加热1～2小时，使得交联剂与二氧化硅粒子表面的键合更加牢固，形成一种表面氨化的二氧化硅粒子。以2000～4000rpm的转速离心分离，弃去上层清液，沉淀物用超声再分散，反复4～5次除去未反应的硅烷试剂。该粒子表面一般带有正电荷，即使在离心分离时不加任何表面分散剂，仍可经过超声再分散成单分散的粒子，不会因为团聚而无法再分散。

(2)以二氧化硅为核的种金粒子的制备