[发明专利]氧化亚铜类材料的合成及其在光声技术检测硫化物上的应用

说明书

本发明涉及一种氧化亚铜类材料的合成及其在光声技术检测硫化物上的应用，所述氧化亚铜类材料采用以下方法制成：(1)：取聚乙烯吡咯烷酮溶于氮甲基吡咯烷酮中，制得聚乙烯吡咯烷酮溶液；(2)：往步骤(1)制得的聚乙烯吡咯烷酮溶液加入硝酸铜盐，搅拌溶解得到PVP‑Cu前驱体；(3)：加热PVP‑Cu前驱体，反应，纯化，得到沉淀物，再次分散于水中，即得到目的产物。此外，制得氧化亚铜类材料可在光声技术检测硫化物上得到全新应用。与现有技术相比，本发明制备方法简单、选择性好、灵敏度高，制得的氧化亚铜类材料可以用于构建纳米光声探针检测包括溶液及活体内的硫化氢气体，在生物医学领域有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及氧化亚铜及其应用领域，尤其是涉及一种氧化亚铜类材料的合成及其在光声技术检测硫化物上的应用。

背景技术

光声成像是近年来发展起来的一种非入侵式和非电离式的新型生物医学成像方法。光声成像结合了纯光学组织成像中高选择和纯超声组织成像中深穿透的优点，克服了光散射限制，实现了对活体深层组织的高分辨、高对比度成像。该成像技术对内源物质例如脱氧血红蛋白、含氧血红蛋白、黑色素、脂质等进行成像，提供了活体生物组织结构和功能信息，已经在生物医学领域表现出巨大的应用前景。

医学界逐渐认识到体内自身产生的硫化氢(H₂S)是一种有益气体，它是继CO，NO后的第三种气体信号分子，适量的产生和激活可以有效调节神经传导、调控胰岛素的释放、调节心血管活动，并能够参与炎症调节，促进缺血区血管新生，对有效预防心脏病、老年痴呆症等有重要作用。

而氧化亚铜(Cu₂O)是p型半导体材料，纳米级氧化亚铜具有低成本及水溶性好的特点。目前氧化亚铜用于光声检测体内硫化氢方面尚未见报道。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种氧化亚铜类材料及其合成与在光声技术检测硫化物上的应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一在于一种氧化亚铜类材料在光声技术检测硫化物上的应用。硫化物可以是硫氢化钠、硫化氢等，也可以是其他可产生S^2-的硫化物。氧化亚铜类材料为聚乙烯吡咯烷酮包覆氧化亚铜纳米粒子，其中氧化亚铜是主体，与硫化氢接触后能够产生特异性近红外吸收增强，进而通过光声仪器检测到溶液乃至活体中的光声信号；聚乙烯吡咯烷酮包覆在纳米粒子的表面，能有效提高纳米材料的生物兼容性。

其具体应用原理为：根据软硬酸碱理论，O^2-电负性高，极化性低难被氧化，是硬碱。S^2-电负性低，极化性高易被氧化，是软碱。而Cu⁺体积大，正电荷数低，可极化性高，是软酸。因此，Cu⁺与S^2-的结合力远远大于Cu⁺与O^2-的相互作用力。在纳米级氧化亚铜中加入硫化氢会导致氧化亚铜转变成铜缺陷的硫化铜。这会导致一系列物理化学性质的变化，其中，加入硫化氢前后的近红外吸收变化可以指导光声检测硫化氢等硫化物。

优选的，氧化亚铜类材料用于溶于溶液中光声检测硫氢化钠。

检测前，先将氧化亚铜类材料分散在溶剂中，利用紫外可见分光光度计等可检测加入硫氢化钠前后的近红外吸收强度变化。根据检测结果，可以发现，加入硫氢化钠后，近红外吸收有明显增强，特别是在900nm附近增强显著。此外，利用光声仪器检测加入不同浓度硫氢化钠后的光声强度，结果是加入硫氢化钠后光声信号显著增强，并且随着硫氢化钠浓度的增加光声信号逐渐增强。根据上述测试结果，可知，氧化亚铜类材料可以用于检测硫氢化钠等物质的存在。

优选的，氧化亚铜类材料在制备光声检测小鼠肿瘤内源性硫化氢的光声探针中的应用。