[发明专利]红外染料敏化氮化碳三元异质结纳米材料及其制备方法和应用

说明书

红外染料敏化氮化碳三元异质结纳米材料及其制备方法和应用。首先将三聚氰胺加热后研磨得淡黄色粉末，将淡黄色粉末分散于硝酸溶液中，经水热合成法制备g‑C₃N₄纳米片；另将富勒烯C₆₀超声分散于浓硝酸中，于油浴锅中回流，离心收集沉淀并用去离子水洗涤至中性得功能化富勒烯C₆₀，然后将g‑C₃N₄纳米片、功能化富勒烯C₆₀分散于水中得g‑C₃N₄@C₆₀复合物；最后在上述复合物中加入吲哚花菁素染料IR‑806水溶液并搅拌，离心后重悬分散于水中得g‑C₃N₄@C₆₀@IR‑806复合材料；进一步加入羧基聚乙二醇mPEG‑COOH溶液，室温下搅拌反应完成PEG功能化，得红外染料敏化氮化碳三元异质结纳米材料。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种红外染料敏化氮化碳三元异质结纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

光动力治疗(PDT)是以非手术的形式治疗癌症的一种特殊方式。光动力疗法在光照条件下利用光敏剂吸收光子，达到激发态，通过隙间穿越，将能量传递给三线态氧，并将三线态氧转化为具有细胞毒性的单线态氧，或者在特定的光照下，利用组织中水分子产生超氧阴离子和羟基自由基进而不可逆地杀伤癌细胞，达到治疗癌症的目的。相比于化疗和放疗，光动力疗法无创伤、无毒副作用、可重复治疗。近年来，PDT法虽然已经引起人们的广泛关注，但是在实际应用中，光的穿透性弱，治疗效果并不理想，因此设计一种性能优良的光敏剂对于光动力疗法而言尤为重要。

二维纳米材料是一类具有优异物理化学性质的层状结构纳米材料，应用广泛。但单一的二维纳米材料本身存在缺陷或不足，如石墨烯的疏水性、黑磷纳米片的不稳定性、二硫化物的强烈光热转化效应、氮化碳的光谱响应范围等，限制了二维纳米材料更广泛的应用，因此需要对二维纳米材料进行合理的功能化修饰或改性。

活性氧是具有化学生物学反应活性的含氧分子。细胞内活性氧物种含量的急剧增多可以引起蛋白质、氨基酸氧化、DNA损伤等，从而诱导细胞发生凋亡和/或坏死，因而局部调控活性氧的生成可用于消毒/杀菌及肿瘤防治等公共卫生领域。具有类石墨烯结构的二维纳米材料石墨相氮化碳（g-C₃N₄），在波长小于459 nm紫外/可见光下具有高效的光催化活性，可以产生大量活性氧，但是这种波长的紫外/可见光组织穿透深度有限，限制了氮化碳作为光敏剂在恶性肿瘤的PDT方面的应用。长波长红光或近红外光对人体皮肤、皮下组织具有较强的衍射穿透力和良好的生物安全性，因此开发具有长波长响应性的新型、高效、低毒的产生细胞和肿瘤杀伤活性氧功能的纳米材料有重要意义。

发明内容

解决的技术问题：本发明针对上述技术问题，提供一种红外染料敏化氮化碳三元异质结纳米材料及其制备方法和应用。本发明首先合成二维纳米材料石墨相氮化碳g-C₃N₄纳米片，然后用浓硝酸氧化的富勒烯C₆₀对g-C₃N₄纳米片进行掺杂和功能化修饰，最后在体系中引入少量吲哚花菁素染料IR-806染料分子。染料敏化后的g-C₃N₄@C₆₀@IR-806在808 nm光照下能产生大量活性氧。本发明进一步记载了长波长光照条件下调控活性氧产生的能力和机制，并在细胞和动物模型上验证了红外染料敏化氮化碳三元异质结纳米材料在808 nm光照下的肿瘤细胞毒和肿瘤生长抑制效果。