一种基于Pd6L8笼的六边形纳米片材料及其制备方法与应用

摘要

本发明涉及纳米材料制备技术领域，涉及一种基于Pd6L8笼的六边形纳米片材料及其制备方法与应用。所述制备方法为：将Pd6L8笼的DMSO溶液与水混合，得到六边形纳米片材料。本发明通过采用纳米沉淀法将具有八面体结构的转化为六边形结构的纳米片，使其在水中的分散性发生显著变化，转变为易分散于水的材料，且该材料能够在水溶液中与阴离子型光敏剂通过离子交换反应进行负载，使光敏剂紧密负载于六边形纳米片，保证发挥光动力作用的过程中长时间不脱落；本发明为MOC在生物医学中的应用提供了新的思路。

权利要求

1.一种基于Pd6L8笼的六边形纳米片材料的制备方法，其特征在于：将Pd6L8笼的DMSO溶液与水混合，得到六边形纳米片材料；

所述Pd6L8笼为以噁二唑杂环桥联为有机配体、以Pd(II)离子为配位点的八面体金属纳米笼，所述桥联有机配体分子式为C33N9O3，有机配体和硝酸钯在DMSO中组装得到该纳米笼的DMSO溶液；

所述Pd6L8笼的DMSO溶液与水的体积比为3:2；

Pd6L8笼的DMSO溶液浓度为：4.17×10‑3mol/L；

DMSO与水混合需快速进行。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：DMSO与水混合后，需搅拌，搅拌时间为3‑4h，搅拌温度恒定在24‑25℃；

搅拌后，通过离心得到六边形纳米片材料，所述离心的转速为13300‑13500rmp。

3.权利要求1‑2任一项所述的制备方法得到的基于Pd6L8笼的六边形纳米片材料。

4.一种光敏型六边形纳米片复合材料的制备方法，其特征在于：将权利要求3所述的基于Pd6L8笼的六边形纳米片材料与阴离子型光敏剂在水溶液中混合，通过阴离子交换得到光敏型六边形纳米片，所述混合过程在黑暗环境中完成。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述阴离子型光敏剂为刚果红、吲哚菁绿、日落黄、胭脂红中的一种或多种。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述阴离子型光敏剂为吲哚菁绿。

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述混合过程需要进行搅拌，搅拌时间为24‑25小时；

搅拌完成后进行离心，并洗涤至上清液完全无色。

8.如权利要求4‑7任一项所述的制备方法得到的光敏型六边形纳米片复合材料，粒径为155‑165nm。

说明书

一种基于Pd6L8笼的六边形纳米片材料及其制备方法与应用

技术领域

[0001] 本发明涉及纳米材料制备技术领域，涉及一种基于Pd6L8笼的六边形纳米片材料及其制备方法与应用。

背景技术

[0002] 公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

[0003] 金属‑有机框架材料(Metal Organic Framework，MOFs)是一类以金属原子为中心由有机分子连接而组成的具有三维孔洞结构的晶体材料。自1995年Yaghi课题组发现首例金属‑ 有机框架材料(MOFs)以来，MOFs就一直是国内外研究的热点。利用不同的有机配体和不同的无机金属离子或金属离子团簇，可以得到不同的MOFs结构；而金属原子中心和各种有机配体的空间搭配又使得材料的孔径大小可控，并具有特有的物理化学性质。超高的孔隙率和比表面积使得其在多孔材料气体吸附分离领域有着非常多的应用。此外，利用配体的官能化以及使用不同的金属离子还可以使MOFs材料拥有不同的多功能性质，像磁性、手性、荧光特性、非线性光学特性等等，使得其应用被极大扩展。

[0004] 金属离子与有机配体的配位自组装形成了各种各样的多边形和多面体。Raymond等人报道了基于Ti(IV)‑和Sn(IV)‑的四面体超分子配合物，作者采用了一例含邻苯二酚酰胺的三臂有机配体，在碱性条件下与金属离子进行组装。核磁、质谱和X射线单晶衍射都确证了四面体笼状结构的形成。单晶结构解析表明，这些分子笼处在晶体学的三重轴上，使得所有的金属离子都处在相同的手性环境中；Thomas等人报道了由8个具有90度配位几何构型的金属Ru单元和12个线形的直线型有机配体4,4‑联吡啶组装得到一例立方体形超分子配合物。NMR和ESI‑MS确证了该配合物的结构。动力学研究也证明了该配合物在溶液状态的稳定性。电化学测试表明该配合物存在三组可逆的氧化态。具有合适金属中心的非螯合三齿配体可以产生具有八面体几何结构的M6L8型分子(M代表金属，L代表配体单元)，而双齿配体可以产生MnL2n型分子。然而，发明人发现，几乎所有八面体金属有机笼 (MOC)都能以单一笼的形式分散溶解在DMSO中，但在水中难以分散，这限制了MOC 在生物医学方面的广泛应用。

发明内容

[0005] 为了解决现有技术的不足，本发明提供一种基于Pd6L8笼的六边形纳米片材料及其制备方法与应用，本发明通过采用纳米沉淀法将具有八面体结构的Pd6L8转化为六边形结构的纳米片，使其在水中的分散性发生显著变化，转变为易分散于水的材料，且该材料能够在水溶液中与阴离子型光敏剂通过离子交换反应进行负载，使光敏剂紧密负载于六边形纳米片上，保证发挥光动力作用的过程中长时间不脱落；本发明为MOC在生物医学中的应用提供了新的思路。

[0006] 为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种基于Pd6L8笼的六边形纳米片材料的制备方法，具体为：将Pd6L8笼的DMSO溶液与水混合，得到六边形纳米片材料；

[0007] 本发明第二方面提供一种采用上述方法制备得到的基于Pd6L8笼的六边形纳米片材料。

[0008] 本发明第三方面提供一种光敏型六边形纳米片复合材料的制备方法，具体为：

[0009] 将上述基于Pd6L8笼的六边形纳米片材料与阴离子型光敏剂在水溶液混合，充分反应得到光敏型六边形纳米片复合材料。

[0010] 本发明第四方面提供一种上述制备方法得到的光敏型六边形纳米片复合材料。

[0011] 本发明第五方面提供一种上述光敏型六边形纳米片复合材料在肿瘤光动力治疗方面的应用。

[0012] 本发明的一个或多个实施方式至少具有以下有益效果：

[0013] (1)本发明通过纳米共沉淀的方法，得到纳米尺寸的六边形纳米片，解决了MOC在水中分散性差，限制了其在生物医学领域应用的难题，使金属有机笼在水中具有良好的分散性，进而获得更优异的生物相容性。

[0014] (2)本发明将阴离子型光敏剂负载于六边形纳米片上，阴离子型的光敏剂能够与六边形纳米片中的硝酸根离子发生离子交换，从而使光敏剂紧密负载于六边形纳米片，保证长时间不脱落，提高使用寿命。

附图说明

[0015] 构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

[0016] 图1为本发明实施例1噁二唑杂环桥联有机配体的结构式；

[0017] 图2为本发明实施例1中Pd6L8八面体纳米笼的结构式；

[0018] 图3为本发明实施例1中Pd‑MOC六边形纳米片的透射电镜图(图中比例尺为100纳米)；

[0019] 图4为本发明实施例中Pd‑MOC和Pd‑MOC‑ICG的粒径分布图；

[0020] 图5为本发明实施例2中制备的球形纳米颗粒的透射电镜图(图中比例尺为200纳米)；

[0021] 图6为本发明实施例3中制备的针状材料的透射电镜图(图中比例尺为200纳米)；

[0022] 图7为本发明实施例4制备的Pd‑MOC‑ICG的透射电镜图(图中比例尺为100纳米)；

[0023] 图8为本发明实施例中Pd‑MOC、Pd‑MOC‑ICG和ICG的紫外吸收图；

[0024] 图9为本发明实施例中Pd‑MOC和Pd‑MOC‑ICG放置30天后的粒径分布图；

[0025] 图10为Pd‑MOC和Pd‑MOC‑ICG在水中放置三十天前后的照片对比图；

[0026] 图11为本发明实施例4中Pd‑MOC‑ICG光动力性质测试图；

[0027] 图12为本发明实施例4中Pd‑MOC的光动力性质测试图。

具体实施方式

[0028] 应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

[0029] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0030] 正如背景技术所介绍的，几乎所有八面体金属有机笼(MOC)都能以单一笼的形式分散溶解在DMSO中，但在水中难以分散，这限制了MOC在生物医学方面的广泛应用。

[0031] 为了解决如上的技术问题，本发明第一方面提出了一种基于Pd6L8笼的六边形纳米片材料的制备方法，具体为：将Pd6L8笼的DMSO溶液与水混合，得到六边形纳米片材料。

[0032] 其中，现有的八面体金属有机笼虽然能够分散溶解在DMSO中，而在水中不容易分散，这就导致八面体金属有机笼难以应用于水环境中，不仅包括在水环境中直接应用，还包括在水环境中与其他功能性材料进行负载，因此限制了八面体金属有机笼材料的广泛应用。

[0033] 本发明为了改变八面体金属有机笼这种难溶于水的特性，采用Pd6L8笼的DMSO溶液与水混合，通过水和DMSO的共同作用对Pd6L8笼结构进行改性，使其结构发生转变，由八面体笼转变为六边形纳米片，从而在水中能够进行良好地分散，保持长时间不沉降。

[0034] 作为优选的实施方式，所述Pd6L8笼结构为以噁二唑杂环桥联有机配体、以Pd(II)离子为配位点的八面体金属纳米笼，所述桥联有机配体分子式为C33N9O3，有机配体和硝酸钯在 DMSO中组装得到该纳米笼的DMSO溶液。

[0035] 在本发明的一种或多种实施方式中，所述Pd6L8笼的DMSO溶液与水的体积比为3:2；本发明经过实验发现，只有采用Pd6L8的DMSO溶液与溶剂以3：2的比例混合，才能得到六边形纳米片，将Pd6L8的DMSO溶液与水以大于或小于3：2的比例混合时，则得到形状不规则的颗粒，无法得到六边形纳米片，当形状改变时，则难以保证良好的水中分散性。

[0036] Pd6L8笼的DMSO溶液浓度为：4.17×10‑3mol/L；

[0037] 进一步的，DMSO与水混合需快速进行，从而使DMSO与水快速混合发挥作用，使得制备的六边形纳米片尺寸更为均匀。

[0038] 为了使DMSO与水混合均匀，同时与Pd6L8笼充分接触，本发明在将Pd6L8笼的DMSO溶液与水混合后，需进行搅拌，搅拌时间优选为3‑4h，搅拌温度恒定在24‑25℃；

[0039] 进一步的，搅拌后，通过离心得到六边形纳米片材料，所述离心的转速为 10000‑13500rmp。

[0040] 本发明第二方面提供一种采用上述方法制备得到的基于Pd6L8笼的六边形纳米片材料，该材料在水中具有显著优异的分散性，通过结构的变化解决了现有Pd6L8八面体金属有机笼在水中难以分散的问题，从而提高光动力治疗的效果。

[0041] 本发明第三方面提供一种光敏型六边形纳米片复合材料的制备方法，具体为：

[0042] 将上述基于Pd6L8笼的六边形纳米片材料与阴离子型光敏剂在水溶液混合，充分反应得到光敏型六边形纳米片复合材料。

[0043] 所述阴离子型光敏剂为能够进行阴离子交换的材料，阴离子型的光敏剂能够与六边形纳米片中的硝酸根离子在水溶液中发生离子交换，通过阴离子交换过程能够实现基于Pd6L8笼的六边形纳米片与光敏剂之间的紧密结合，且六边形纳米片在水中的良好分散性为阴离子交换反应提供了稳定的环境；所述阴离子型光敏剂如刚果红、吲哚菁绿、日落黄、胭脂红中的一种或多种，为了进一步提升光敏效果，优选为吲哚菁绿，因为吲哚菁绿属于近红外染料，具有较长的激发波长，具有良好的单线态氧产生能力，并可改善光源穿透组织深度不足的问题。

[0044] 进一步的，所述混合过程在黑暗环境中完成，这样能够避免在负载光敏剂的过程中，光敏剂被光照射激活，影响负载效果。

[0045] 进一步的，所述混合过程需要进行搅拌，搅拌时间为24‑25小时；搅拌完成后离心，洗涤至上清液完全无色。

[0046] 本发明第四方面提供一种上述制备方法得到的光敏型六边形纳米片复合材料，粒径为 155‑165nm，该复合材料具有良好的单线态氧产生能力，并可改善光动力治疗中光源穿透组织深度不足的问题，提高治疗效果。

[0047] 本发明第五方面提供一种上述光敏型六边形纳米片复合材料在肿瘤光动力治疗方面的应用。

[0048] 为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。

[0049] 实施例1

[0050] (1)噁二唑杂环桥联有机配体(40mg，结构如图1所示)和硝酸钯(12.7mg)在DMSO 中组装得到了包含Pd6L8八面体纳米笼(结构如图2所示)的DMSO，记为溶液A。

[0051] (2)取150μL溶液A，迅速添加100μL水，搅拌四小时，13300rmp离心十分钟，得到六边形纳米片，记为Pd‑MOC；制备的Pd‑MOC的形貌如图3所示，可以看出Pd‑MOC 为六边形纳米片，图4显示该材料的粒径为160nm左右。

[0052] 实施例2

[0053] 取150μL溶液A，迅速添加1500μL水，搅拌四小时，13300rmp离心十分钟，得到球形纳米颗粒，如图5所示。

[0054] 实施例3

[0055] 取150μL溶液A，迅速添加75μL水，搅拌四小时，13300rmp离心十分钟，得到针状材料，如图6所示。

[0056] 实施例4

[0057] (1)取实施例1得到的六边形纳米片Pd‑MOC，分散在10mL水溶液中，加入10mg 吲哚菁绿，在25℃恒温条件下，黑暗中搅拌24小时。反应完成后13300rmp离心10分钟，用水洗涤至上清液无色。

[0058] (2)收集离心所得到的固体，记为Pd‑MOC‑ICG。

[0059] Pd‑MOC‑ICG的形貌如图7所示，可以看出Pd‑MOC‑ICG材料为六边形纳米片，图4显示该材料的粒径为160nm左右。ICG、Pd‑MOC和Pd‑MOC‑ICG的紫外吸收如图8所示，与ICG 紫外吸收相比，Pd‑MOC‑ICG的紫外吸收出现了明显的红移。

[0060] Pd‑MOC和Pd‑MOC‑ICG在水中放置三十天，如图9所示，粒径基本保持不变，说明没有发现明显的聚集和沉降，证明了在水中分散性良好，水中放置三十天前后的照片如图10 所示。

[0061] 光动力性能测定：

[0062] 将上述得到的Pd‑MOC‑ICG，分散在乙醇溶液中，配成10μg/mL的分散液。用1,3二苯基异苯并呋喃(DPBF)作为单线态氧捕获剂。取2mL上述Pd‑MOC‑ICG乙醇分散液，加入 100μL 2
1mM的DPBF的乙醇溶液，混合均匀。用808nm激光器(100mW/cm)照射，每隔1 分钟，用紫外吸
1
光光度计记录溶液吸光度，如图11所示。1,3二苯基异苯并呋喃能与O2反应，生成无色的1,
2‑亚苯基二(苯甲酮)，从而导致414nm处吸光度降低，表明Pd‑MOC‑ICG 具有良好的光动力性能。同样的，取10μg/mL的Pd‑MOC乙醇分散液，按照上述方法检测单线态氧产生能力，如图
12所示，吸收曲线并未发生变化，表明初始的Pd‑MOC没有光动力性能。

[0063] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。