[发明专利]一种基于纳米纤维素晶的有机无机杂化多功能生物材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种基于纳米纤维素晶的有机无机杂化多功能生物材料及其制备方法和应用，该材料主要由纳米纤维素晶(CNC)，聚多巴胺(PDA)以及金纳米星(AuNSs)组成，所述纳米纤维素晶作为基底材料，聚多巴胺为偶联材料，可作为纳米纤维素晶与纳米金星之间连接的桥梁，所述有机无机杂化纳米材料表面修饰具有一定功能端基的聚乙二醇分子，以保证纳米材料在生物体内环境的耐盐性及可扩展性。本发明的材料制备简单，使用方便，可以大大改善纳米纤维素晶的耐盐性，在近红外区域有较强的吸收，具有良好的生物相容性、显著的光声信号和光热效应，可以实现肿瘤成像和肿瘤治疗的目的。

技术领域

本发明涉及用于光声光热技术领域的有机无机杂化纳米材料，具体涉及一种基于纳米纤维素晶的有机无机杂化多功能生物材料及其制备方法和应用。

背景技术

纳米纤维素晶(cellulose nanocrystal，CNC)是由1，4-β苷键连接的D-葡萄糖单元构成的线形高分子所形成的一种纳米材料，它由绿色的陆生、海底植物及动物体内提取得到，如:木材、棉花、细菌、被囊动物等。基于新兴的生物经济的快速发展，CNC的高比表面积、高结晶度、高强度、可生物降解性、无毒性、绿色环保以及其他独特性能引来诸多关注，其需求日益增长。金纳米颗粒(gold nanoparticles，AuNPs)作为纳米家族的重要成员之一，具有低毒、易于表面修饰、生物相容性强、独特的光学性质等优点，能够精细调控粒径、形状和表面性能。

光声成像(PAI)是生物医学领域新兴的一种非辐射、无损伤影像技术，其结合了光学成像的高对比度、高分辨率(220nm)和超声成像的高穿透性(5cm)。其原理是生物组织在脉冲激光照射下吸收光能将之转为热能，导致体积周期性膨胀，从而通过收集产生的超声信号重构生物组织影像。于是不同的组织就会产生不同强度的超声波，可以用来区分正常组织和病变组织。

光热治疗(PTT)是利用光吸收剂产生热量从而杀伤肿瘤细胞，是一种被广泛运用的肿瘤治疗技术。金纳米颗粒的等离子共振特性使得金纳米颗粒具有优异的光热转化能力，通过调节纳米金星颗粒的形貌，使得颗粒在近红外区域具有较强的吸收，不仅符合生物体的需求，同时也使得光热转化效率大大提高，纳米金星具有优异的光热效应，但是缺少保护剂纳米金星易团聚，且大部分保护剂都有高生物毒性。

发明内容

发明目的：针对纳米纤维素晶在生理环境下耐盐性较低以及此缺点大大限制其在生物成像和治疗方面的应用的问题，本发明提供了一种基于纳米纤维素晶的有机无机杂化多功能生物材料，可以大大改善纳米纤维素晶的耐盐性，同时具有光热效应和光声成像的功能性。

本发明还提供了基于纳米纤维素晶的有机无机杂化多功能生物材料的制备方法和应用。

技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述一种基于纳米纤维素晶的有机无机杂化多功能生物材料，其特征在于，主要由纳米纤维素晶(CNC)，聚多巴胺(PDA)以及金纳米星(AuNSs)组成，所述纳米纤维素晶作为基底材料，聚多巴胺为偶联材料，可作为纳米纤维素晶与纳米金星之间连接的桥梁，所述材料表面修饰具有一定功能端基(氨基和巯基)的聚乙二醇分子，以保证纳米材料在生物体内环境的耐盐性及可扩展性。

本发明所述的基于纳米纤维素晶的有机无机杂化多功能生物材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用超声分散方法制备纳米纤维素/聚多巴胺(CNC@PDA NPs)材料，用于无机材料的进一步修饰，此方法特征在于与已有制备方法相比大大缩短了反应时间和大大改善了表面包裹的聚多巴胺层的均一性；