随着材料制备方法的不断发展，特殊形貌纳米粒子备受关注，特别是碗状结构[1]。纳米碗具有内外两个面，可巧妙对纳米碗内外表面选择性修饰功能的材料和靶向分子，可巧妙的利用碗状结构，把多种功能整合于一个纳米碗上，实现多功能的有机融合，从而达到有效治疗癌症的目的。 1 PDA纳米碗的制备及机理探究 1.1 PDA纳米碗的制备及表征 在50 ℃下，将PAA水溶液(200 μL，0.2 g mL-1)、氨水和异丙醇按一定比例混合搅拌，调节溶液的pH 值到8.5。如图1 A，制得的PAA纳米球(120 nm)大小均一、具有良好的分散性。然后将DA引入到PAA纳米球的一个侧面，聚合3.5 h后，得到直径为140 ± 20 nm的PDA/PAA双面神纳米粒子(图1 B)。合成方法简单且能大批量生产。由于PAA的良好水溶性，制得的PDA/PAA双面神纳米粒子用水洗可去除PAA，最终制得PDA纳米碗(图1 C)。此过程可能是因为PDA岛屿成核和异向生长在PAA球模板上，这一结果证明PDA异向生长在PAA球的一侧。 图1 (A)PAA纳米粒子，(B)PDA/PAA双面神纳米粒子和(C)PDA纳米碗的透射电镜照片 1.2 PDA纳米碗形成机理的探究 优化最佳实验条件，从调控反应体系中DA的用量、聚合时间和结合岛状生长模式角度入手，揭示PDA纳米碗的形成机理。 1.2.1 DA的用量对PDA纳米碗形成的影响 图2 加入不同量的DA(A)5 mg mL-1，3 mL；(B)8 mg mL-1，3 mL和(C)13 mg mL-1，3 mL的不同形貌PDA纳米粒子的SEM照片 不同量的多巴胺是影响不同形貌PDA纳米粒子形成的重要因素。在50℃下，3 mL不同浓度的DA(5，8，13 mg mL-1)分别加入PAA纳米球中,加热3.5 h，水洗后得到不同形貌的PDA纳米粒子。如图2所示，PDA纳米粒子的形貌由碗状(图2A)、到碗状和带个小口混合(图2B)、最后变为完整无缺的纳米球(图2C)，导致形貌不同的原因可能是DA用量的多少会影响聚合速度。 1.2.2 反应时间对PDA纳米碗形成的影响 把加入3 mL，浓度为5 mg mL-1DA的反应进行时间监控，分别取2，3.5，5，9 h时间点，然后把到达固定时间点的反应溶液水洗。我们首先对碗状型的PDA纳米结构的合成机理进行假设(图3 A)。反应起初，DA在PAA纳米球上聚合形成一个PDA小岛，并以其作为种子。然后PDA以这个小岛异向生长不同形貌的PDA纳米粒子。合成过程与岛状生长模式相似(Volmer-Weber growth mode)[2]。值得注意的是PAA纳米粒子不仅能吸收和保留水分子，同时由于NH3·H2O溶液的参与可以提供碱性条件。因此，DA可以在PAA纳米粒子表面以PDA岛聚合。为验证这个假设，我们使用扫描电镜来监测PDA纳米粒子形貌随时间的变化。发现随着时间的增长，PDA纳米粒子的形貌由碟子状(图3 B)、到碗状(图3 C)再到带一个小孔(图3 D)、最后变成完整无缺的PDA纳米球(图3 E)。通过调整反应时间制得一系列不同形貌的PDA纳米粒子。经过优化反应条件，加入多巴胺(3 mL，5 mg mL-1)在50 ℃聚合获得PDA纳米碗。 图3 (A)不同形貌的PDA纳米粒子合成机理推测示意图(B-E)分别为不同反应时间为(B)2 h，(C)3.5 h，(D)5 h 和(E)9 h的扫描电镜照片 2 PDA纳米碗体外光热性质的研究 图4 (A)不同浓度的PDA纳米碗和水在激光照射下的温度变化曲线和(B)红外热成像照片 不同浓度的PDA纳米碗溶液和水分别被NIR激光照射5 min(808 nm，1 W cm-2)。从图4 A可以看出，5 min照射后纳米碗溶液(0.3 mg mL-1)温度可以高达56.5 ℃，相对比，水温度只升高1.7 ℃。用热成像仪同时监测其红外热图像来直观观察PDA纳米碗的光热效果，在808nm激光照射下，PDA纳米碗具有很好的近红外热成像性质，可以应用于光热治疗癌症(图4 B)。 3 结论 本文首次合成出形貌特殊的PDA纳米碗。制得的纳米碗具有良好的光热转换效率、强的NIR吸收，可用于光热治疗癌症，进一步推动“碗状”纳米复合材料在生物医学中的应用。 [1] Guan B Y,Yu L, Lou X W. Formation of asymmetric bowl-like mesoporous particles via emulsion-induced interface anisotropic assembly[J].J Am Chem Soc,2016,138(35):11306-11311. [2] Park J,Brust T F, Lee H J, et al.Polydopamine-based simple and versatile surface modification of polymeric nano drug carriers[J].ACS Nano,2014,8(4):3347-3356. 随着材料制备方法的不断发展，特殊形貌纳米粒子备受关注，特别是碗状结构[1]。纳米碗具有内外两个面，可巧妙对纳米碗内外表面选择性修饰功能的材料和靶向分子，可巧妙的利用碗状结构，把多种功能整合于一个纳米碗上，实现多功能的有机融合，从而达到有效治疗癌症的目的。1 PDA纳米碗的制备及机理探究1.1 PDA纳米碗的制备及表征在50 ℃下，将PAA水溶液(200 μL，0.2 g mL-1)、氨水和异丙醇按一定比例混合搅拌，调节溶液的pH 值到8.5。如图1 A，制得的PAA纳米球(120 nm)大小均一、具有良好的分散性。然后将DA引入到PAA纳米球的一个侧面，聚合3.5 h后，得到直径为140 ± 20 nm的PDA/PAA双面神纳米粒子(图1 B)。合成方法简单且能大批量生产。由于PAA的良好水溶性，制得的PDA/PAA双面神纳米粒子用水洗可去除PAA，最终制得PDA纳米碗(图1 C)。此过程可能是因为PDA岛屿成核和异向生长在PAA球模板上，这一结果证明PDA异向生长在PAA球的一侧。图1 (A)PAA纳米粒子，(B)PDA/PAA双面神纳米粒子和(C)PDA纳米碗的透射电镜照片1.2 PDA纳米碗形成机理的探究优化最佳实验条件，从调控反应体系中DA的用量、聚合时间和结合岛状生长模式角度入手，揭示PDA纳米碗的形成机理。1.2.1 DA的用量对PDA纳米碗形成的影响图2 加入不同量的DA(A)5 mg mL-1，3 mL；(B)8 mg mL-1，3 mL和(C)13 mg mL-1，3 mL的不同形貌PDA纳米粒子的SEM照片不同量的多巴胺是影响不同形貌PDA纳米粒子形成的重要因素。在50℃下，3 mL不同浓度的DA(5，8，13 mg mL-1)分别加入PAA纳米球中,加热3.5 h，水洗后得到不同形貌的PDA纳米粒子。如图2所示，PDA纳米粒子的形貌由碗状(图2A)、到碗状和带个小口混合(图2B)、最后变为完整无缺的纳米球(图2C)，导致形貌不同的原因可能是DA用量的多少会影响聚合速度。1.2.2 反应时间对PDA纳米碗形成的影响把加入3 mL，浓度为5 mg mL-1DA的反应进行时间监控，分别取2，3.5，5，9 h时间点，然后把到达固定时间点的反应溶液水洗。我们首先对碗状型的PDA纳米结构的合成机理进行假设(图3 A)。反应起初，DA在PAA纳米球上聚合形成一个PDA小岛，并以其作为种子。然后PDA以这个小岛异向生长不同形貌的PDA纳米粒子。合成过程与岛状生长模式相似(Volmer-Weber growth mode)[2]。值得注意的是PAA纳米粒子不仅能吸收和保留水分子，同时由于NH3·H2O溶液的参与可以提供碱性条件。因此，DA可以在PAA纳米粒子表面以PDA岛聚合。为验证这个假设，我们使用扫描电镜来监测PDA纳米粒子形貌随时间的变化。发现随着时间的增长，PDA纳米粒子的形貌由碟子状(图3 B)、到碗状(图3 C)再到带一个小孔(图3 D)、最后变成完整无缺的PDA纳米球(图3 E)。通过调整反应时间制得一系列不同形貌的PDA纳米粒子。经过优化反应条件，加入多巴胺(3 mL，5 mg mL-1)在50 ℃聚合获得PDA纳米碗。图3 (A)不同形貌的PDA纳米粒子合成机理推测示意图(B-E)分别为不同反应时间为(B)2 h，(C)3.5 h，(D)5 h 和(E)9 h的扫描电镜照片2 PDA纳米碗体外光热性质的研究图4 (A)不同浓度的PDA纳米碗和水在激光照射下的温度变化曲线和(B)红外热成像照片不同浓度的PDA纳米碗溶液和水分别被NIR激光照射5 min(808 nm，1 W cm-2)。从图4 A可以看出，5 min照射后纳米碗溶液(0.3 mg mL-1)温度可以高达56.5 ℃，相对比，水温度只升高1.7 ℃。用热成像仪同时监测其红外热图像来直观观察PDA纳米碗的光热效果，在808nm激光照射下，PDA纳米碗具有很好的近红外热成像性质，可以应用于光热治疗癌症(图4 B)。3 结论本文首次合成出形貌特殊的PDA纳米碗。制得的纳米碗具有良好的光热转换效率、强的NIR吸收，可用于光热治疗癌症，进一步推动“碗状”纳米复合材料在生物医学中的应用。参考文献[1] Guan B Y,Yu L, Lou X W. Formation of asymmetric bowl-like mesoporous particles via emulsion-induced interface anisotropic assembly[J].J Am Chem Soc,2016,138(35):11306-11311.[2] Park J,Brust T F, Lee H J, et al.Polydopamine-based simple and versatile surface modification of polymeric nano drug carriers[J].ACS Nano,2014,8(4):3347-3356.

文章来源：生物医学工程与临床 网址: http://swyxgcylc.400nongye.com/lunwen/itemid-22368.shtml

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