具有光热转换和多模成像功能的聚吡咯/四氧化三铁新型纳米复合材料

作为一种有望替代传统放化疗的新技术,光热治疗因其微创而高效的特点受到了广泛的关注。目前用于光热治疗研究的材料多为具有光热转换功能的无机纳米颗粒。这些材料通常需要较为复杂的制备过程,而且存在一些功能缺陷,比如金纳米棒在光照条件下会发生形貌变化而导致吸收偏移,硫化铜纳米粒子在生物体内不易代谢等。另一方面,为了实现对光热制剂在体内的实时监测以提高治疗效果并降低副作用,人们希望可以将影像功能集成在光热转换材料中用于光热治疗。

沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学韩宇教授课题组与上海师范大学杨仕平教授合作开发了一种简单的方法,成功的合成了一种具有光热转换和多模成像功能的聚吡咯/四氧化三铁新型纳米复合材料。聚吡咯是一种近红外有机光热转换材料,具有生物兼容性好、抗光漂白、易生物降解以及光热转换效率高的特性。在聚吡咯合成过程中,氧化剂中的Fe3+会部分被还原成Fe2+。本文作者利用这些残留的Fe3+ 和Fe2+ 为原料,通过加入氨水,在聚吡咯纳米球的表面原位生成Fe3O4纳米颗粒。由此简单的一步合成所得到的聚吡咯/四氧化三铁复合纳米粒子可以在水溶液中稳定地分散,并同时具有核磁共振成像,近红外热成像,以及光热转换的功能。该材料的光热转换效率达到39%;弛豫率为290.91 mM-1.S-1,高于同等条件下的商业化氧化铁造影剂(Feridex; 152 mM-1.S-1; Resovist: 86 mM-1.S-1);老鼠体内核磁共振成像实验显示该材料可以有效的将对比度提高25%,而体外细胞和老鼠肿瘤模型光热治疗实验都证实了其显著的光热治疗和近红外热成像效果。这些特点结合简单的合成方法使得这种多功能聚吡咯/四氧化三铁复合纳米材料具有广泛的生物医学方面的应用前景。