[发明专利]一种X射线致热纳米复合粒子

说明书

技术领域

本发明涉及医疗检测技术领域，特别是一种X射线致热纳米复合粒子。

背景技术

据2012年2月4日央视报导，目前全球癌症患者每年增加1100万人，每年因癌症死亡人数超过700万，其中24%发生在中国。恶性肿瘤已经成为严重威胁我国乃至全世界人民生命与健康的头号杀手。为了杀灭肿瘤，自1896年以来，利用高能放射线（如X射线等）的照射摧毁恶性细胞的放射疗法自首次报导以来，一直是应用最广泛，最有效的治疗方法。由于肿瘤细胞通常具有放射损伤修复能力，为防止肿瘤的复发，放疗通常需要一定的疗程来增加总辐射剂量。然而，高剂量的放射线在杀死肿瘤细胞的同时，肿瘤周围的正常组织同样也不可避免地会受到损害，从而产生各种副作用，甚至病变。为此，人们急切期待能够发展一种最小创伤、低剂量、短时间内杀死肿瘤细胞而不伤害正常组织的新型治疗技术。

纳米技术的出现，为人们研究具有上述全新技术的肿瘤治疗方法提供了机遇。利用纳米材料特殊的物理和化学性能，及其具有的小尺寸、水溶性、良好的光稳定性、更强的表面功能性、优异的细胞组织穿透性等特征，近年来已发展出多种全新的肿瘤治疗方法。其中，光热切除疗法（PTA）就是其中最热门的方法之一。该方法采用经生物耦联的光致热纳米粒子为治疗试剂，利用近红外激光作为激发源。当纳米粒子与肿瘤细胞绑定后，在红外激光照射下，粒子所释放的热量促使肿瘤细胞自身温度很快升高到45℃以上，从而轻而易举地将其杀死。而在此过程中，由于热量的释放仅局限在纳米粒子周围很小范围内，且正常细胞的耐热温度要高于肿瘤细胞，因此，光热疗法对肿瘤周围正常组织并无伤害，有望彻底摆脱放射线对人体的危害。

有关光热疗法的研究目前主要集中在热媒介纳米粒子的选择上。人们已经对多种功能纳米材料进行了研究，其中研究最为集中的当属金纳米结构。在针对金纳米粒子、纳米壳、纳米空球和纳米棒应用于光热切除疗法所进行的研究中，人们发现，在光辐射作用下，现有技术中的金纳米结构的表面等离子共振性能使其对700～1100nm范围内的近红外光呈现很强的吸收，并可以高效地将其转换为热能，通过调控金壳结构，其吸收光谱可以进一步蓝移至600nm。而光吸收峰位和最大值则取决于粒子的尺寸和复杂结构（如纳米壳、空球、棒等），以及周围组织的介电常数等等。生物体内/外实验证实，这些金纳米结构在有效光激发下对肿瘤细胞具有很好的热切除作用。

近年来，同样具有光致热效应的半导体量子点受到了越来越多的关注。作为一种半导体材料，它们对红外光的吸收源于能量的带-带跃迁，在无需进行复杂结构设计的条件下，即可呈现突出的近红外光吸收特性。更重要的是，量子点的吸收波段还可以通过调控其粒径很容易的进行控制。虽然，有关量子点的PTA研究才刚刚起步（自2008年），但针对半导体硫化铜（CuS）、Cu_2-xSe等量子点的PTA实验结果却让人们看到了量子点在PTA应用中所具有的巨大潜力。

然而，无论采用哪种纳米材料或做出怎样的结构设计，就目前的PTA研究而言，即使采用文献报导的最大波长的红外光激发，其在生物组织内的有效作用范围仍然仅局限于生物表皮组织以内。因此，当前的PTA技术只适合人体表层组织内的肿瘤治疗，而对生物体肌肉组织、内脏器官、骨骼内的肿瘤则束手无策。所以，如何将这种优秀的方法扩展应用到人体深层肿瘤的治疗上，已成为目前PTA研究急需解决的一个重要问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明设计了一种X射线致热纳米复合粒子。

本发明提供了一种X射线致热纳米复合粒子，所述纳米复合粒子包括X射线长余辉发光粒子球核、纳米金壳层、氨基修饰的二氧化硅壳层，所述X射线长余辉发光粒子球核包裹在纳米金壳层内，纳米金壳层包裹在氨基修饰的二氧化硅壳层内；

所述X射线长余辉发光粒子球核为稀土离子掺杂的氧化物、硫化物或硫氧化物纳米粒子，所述氧化物、硫化物或硫氧化物的阳离子为金属离子和稀土离子，掺杂离子为稀土离子。

本发明所述X射线长余辉发光粒子球核在X射线激发下，产生波长为350～900nm的发射光，发射光余辉时间为10～300min，纳米金壳层在波长为350～900nm的发射光激发下，产生表面等离子共振作用向周围环境辐射热能，所述氨基修饰的二氧化硅壳层可以方便的与生物有机官能团链接，应用于生物体内治疗。