[发明专利]一种蛋白质包覆金属硫化物纳米粒子的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种蛋白质包覆金属硫化物纳米粒子的制备方法及其应用，在碱性溶液中，蛋白质在金属离子催化作用下与金属离子反应，生成蛋白质包覆金属硫化物纳米粒子；该制备方法简单、条件温和，成本低。制备的蛋白质包覆金属硫化物纳米粒子水溶性好、生物相容性好，且具有体外渗透性和抗肿瘤活性等优点。在肿瘤光热治疗或光动力治疗等方面具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种金属硫化物纳米粒子的制备方法，具体涉及一种在碱触发下金属离子和蛋白质直接转换为具有水溶性及生物相容性的蛋白质包覆金属硫化物纳米粒子的方法，属于生物医药材料制备领域。

背景技术

近几十年来，由于金属硫化物半导体纳米材料在光学、电子和磁场中的独特性质，其在疾病的诊断和治疗中的作用日益引起科研工作者的极大兴趣。尤其是金属硫化物纳米粒子受到特别的关注，它们在生物体内更容易被识别和清除。因此，金属硫化物纳米粒子具有更好的生物安全性。金属硫化物如Ag₂S、CdS、ZnS、PbS已被广泛用于光学成像和生物标记中。Bi₂S₃、CuS、MoS₂、FeS₂、WS₂已被证实能够用于肿瘤的成像、多模式光热或光动力治疗。然而，目前的合成方法如溶剂热法、微波和超声化学法通常要求苛刻的环境，在某些情况下也涉及到有机溶剂。值得强调的是，为了实现水溶性、更好的生物相容性，必需对其进行复杂的后修饰。化学改性使制备复杂化并使其难以进行可扩展合成。在大多数情况下，必须破坏金属硫化物的性能。因此，迫切需要一种简单、稳定和普遍的合成方法用于直接、可扩展的合成金属硫化物纳米粒子。最近，Tong等人用L-半胱氨酸(L-cysteine)为硫源，乙醇胺为表面修饰剂，在368K下合成了不同的晶体相和形态的ZnS纳米结构(Tong H,Zhu Y J,Yang LX,Li L,Zhang L,Chang J,An L Q，Wang S W.Self-assembled ZnS nanostructuredspheres:controllable crystal phase and morphology[J].J.Phys.Chem.C,2007,111:3893-3900)。Cui等人用谷胱甘肽在低温低压下合成了能够很好穿入生物体内的水溶性的优质纳米粒子Ag₂Se(Cui R,Gu Y P,Zhang Z L.Controllable synthesis of PbSenanocubes in aqueous phase using a quasi-bio-system[J].J.Mater.Chem.,2012,22:3713-3716)。Jiang等人报道了以巯基丙酸(MPA)配位一步合成水溶性Ag₂S纳米粒子，它的荧光光谱可以从可见光调到近红外区(510～1221nm)，是在细胞成像应用中很有潜能的材料(Jiang P,Zhu C N,Zhang Z L,Tian Z Q,Pang D W.Water-soluble Ag₂S quantumdots for near-infrared fluorescence imaging in vivo[J].Biomaterials,2012,33:5130-5135)。Yang等人用BSA作为配位体，一步合成具有很好生物性能的Ag₂S纳米粒子(Yang H-Y,Zhao Y-W,Zhang Z-Y,Xiong H-M,Yu S-N.One-pot synthesis of water-dispersible Ag₂S quantum dots with bright fluorescent emission in the secondnear-infrared window[J].Nanotechnology,2013,245:055706)。

受生物矿化的启发，仿生合成已广泛应用于可控合成功能纳米材料中。在合成金属硫化物纳米粒子的典型实验中，在特殊条件下将生物分子如蛋白质与金属离子和硫源(通常为Na₂S)混合。然后，蛋白质作为模板直接用于金属硫化物的成核和增长。由此获得的金属硫化物纳米粒子具有优异的水稳定性和生物相容性。