[发明专利]一种有机NIR-Ⅱ光热转换膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种有机NIR‑Ⅱ光热转换膜及其制备方法和应用。该有机NIR‑Ⅱ光热转换膜为3,3’,5,5’‑四甲基联苯胺氧化物与琼脂糖之间的氢键相互作用形成的氢键聚集体。该制备方法包括如下步骤：1)3,3’,5,5’‑四甲基联苯胺母液在纳米酶催化和缓冲液存在下进行氧化反应，得到纳米酶/3,3’,5,5’‑四甲基联苯胺氧化物复合溶液；2)将该复合溶液与琼脂糖混合并加热，得到溶胶；3)将溶胶进行制膜，得到有机NIR‑II光热转换膜。本发明有机NIR‑Ⅱ光热转换膜均匀性好，性质稳定，具有优异的NIR‑Ⅱ光热转换效率，初始升温速率高达30℃/s。

技术领域

本发明属于功能材料制备技术领域，具体涉及一种有机NIR-Ⅱ光热转换膜及其制备方法 和应用。

背景技术

近红外(NIR)光因其在“生物窗口”中具有远程操控、最小入侵、高透明度等无可比拟的 优势，被广泛用于传感、成像、生物诊断和治疗等领域。在近红外吸收材料中，光热剂是一 种能够将近红外光能转换为热能的材料，因其利用近红外光能方便、高效而备受关注。最近 人们对第二个近红外光学窗口(NIR-Ⅱ，1000-1700nm)的光热转换越来越关注，由于它的组 织穿透深度和对激光的最大允许照射量NIR-Ⅱ的明显优势。利用NIR-Ⅱ光在治疗深层组织埋 藏疾病或为皮下可植入生物电子设备提供能量方面具有广阔的应用前景。因此，开发NIR-Ⅱ 光热材料具有重要的临床意义。

然而，目前只有少数的NIR-Ⅱ光热材料已被证明，包括一些无机光热材料，如不几何形 状的金纳米粒子和混合纳米系统，Fe₃O₄@CuS-PEG纳米颗粒和钨铵青铜纳米管等。与无机材 料相比，有机材料普遍具有易改性、良好的生物相容性和潜在的生物降解性等压倒性优势。 然而，对有机NIR-Ⅱ光热材料的开发仍处于起步阶段，尤其是高效NIR-Ⅱ光热转换材料严重 匮乏。因此，开发高效有机NIR-Ⅱ光热材料是生物应用的迫切需要。张等人利用N，N-二甲 基二吡啶噻唑并噻唑(MPT²⁺)与葫芦脲自组装形成2:1主客体复合物，通过光还原、电还原 和化学还原等方法均可将MPT²⁺还原生成自由基阳离子MPT^·+，进而构筑超分子自由基二聚 体2MPT^·+-CB，由于主体增强的电荷转移相互作用，2MPT^·+-CB具有较强的NIR-Ⅱ吸收，因 而实现较高的光热转换效率。遗憾的是，其制备过程复杂，成本较高，不适合用于大规模制 备。王和他的研究团队以噻吩熔融苯并二呋喃二酮基低聚物(对苯基乙烯基)为受体部分， 以2,2’—联二噻吩为供体部分，合成一种窄带隙的供体—受体共轭聚合物，具有增强的光热 转换效率。然而，合成这种材料的高成本及复杂性限制了其进一步应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种有机NIR-Ⅱ光热转换膜及其制备方法和 应用，该制备方法简单，成本低，可大规模生产，制备获得的有机NIR-Ⅱ光热转换膜均匀性 好，性质稳定，具有优异的NIR-Ⅱ光热转换效率，初始升温速率高达30℃/s。

本发明技术解决方案通过以下技术方案实现：

本发明第一方面提供一种有机NIR-II光热转换膜，为3,3’,5,5’-四甲基联苯胺氧化物与琼 脂糖之间的氢键相互作用形成的氢键聚集体。

本发明第二方面提供上述有机NIR-II光热转换膜的制备方法，包括如下步骤：

1)3,3’,5,5’-四甲基联苯胺母液在纳米酶催化作用和缓冲液存在下进行氧化反应，得到纳 米酶/3,3’,5,5’-四甲基联苯胺氧化物复合溶液；