磁性等离子体(Fe3O4/Au)纳米材料的构筑及其光热-磁热同步转换效应的研究

In recent years, nano-hyperthermia technology for cancer therapy has caught the world’s attention for its efficient local site thermal transmission and targeting therapy without obvious side effects. Currently, the focus of this field was to develop nanomaterials with super thermal conversion efficiency. While magnetoplasmonic nanocomposites, as an important new candidate material, can produce high heat to kill cancer cell under the double effect of magnetic field and near-infrared rays, which show its potential on nano-hyperthermia treatment for cancer. However, the mechanism of thermal generation has not been fully understood yet. In this study, the thermal conversion mechanism of magnetoplasmonic nanomaterials need to full study and find the minimum dose to achieve optimum effect. In this project, we will design Fe3O4/Au magnetoplasmonic nanocomposites through the nano fusion technology based on bottom-up chemical method. Also we will explore the solutions to high photothermal-magnetothermal synchronous conversion effect under the magnetic field and near-infrared rays. Therefore, we can establish Fe3O4/Au magnetoplasmonic nanocomposites model presenting the microstructure and photo-magnetic property, and finally find their mechanism of photothermal-magnetothermal synchronous conversion effect.

近年来，纳米热疗技术治疗癌症以其有效的局部专属热传递、靶向治疗、以及无明显毒副作用等优点，引起了社会各界的广泛关注。目前该领域的研究热点是研发超强热转化效率的纳米材料，而磁性等离子体纳米复合材料作为重要的新候选材料，它能在磁场和近红外线的双重作用下瞬间产生高热量而杀死癌细胞，显示了其用于纳米热疗技术治疗癌症的潜力，但其中的热量产生机理尚未完全明了。我们需要对其热转换机理做充分的研究，便于以最小的剂量来达到最优化的效果。本项目拟设计Fe3O4/Au磁性等离子体纳米复合材料，发展以bottom-up化学法为主导的纳米融合技术路线，制备Fe3O4/Au磁性等离子体纳米材料。在磁场和近红外线的双重作用下，探索实现高效的光热-磁热同步转换材料的制备方案。建立Fe3O4/Au磁性等离子体纳米复合材料微观组织结构与光-磁属性的关系模型，获得它们之间的光热-磁热同步转换效应的作用机制。

近年来，纳米热疗技术治疗癌症以其有效的局部专属热传递、靶向治疗、以及无明显毒副作用等优点，引起了社会各界的广泛关注。磁性等离子体纳米复合材料作为重要的新候选材料，能在磁场和近红外线的双重作用下瞬间产生高热量而杀死癌细胞，显示了其用于纳米热疗技术治疗癌症的潜力。本项目以Fe3O4磁性纳米材料和贵金属基等离子体纳米材料为结构基元，利用纳米融合技术将两相材料（磁相和等离子体相）优化组合，建立了Fe3O4与Au、Ag等离子体相的复合方法；其次，我们利用小分子表面活性剂（柠檬酸，HEPES）等参与的磁性等离子体纳米复合材料构筑，发展了原位还原-生长制备磁性等离子体纳米复合颗粒的新方法，实现了对磁性等离子纳米复合颗粒中的等离子体相种类、外壳形貌、壳层厚度、复合方式的可控制备。基于类似的策略，我们制备出了具有光热-磁热同步转换性能的尖刺状Fe3O4@Au磁性等离子体纳米复合材料，评价了其在老鼠体内分布及其生物相容性，验证了该材料的光热-磁热同步转换性能在癌细胞灭杀方面的优良效果。该项目的完成为光热-磁热治疗癌症提供了一类新材料。最后，对本项目研究内容的拓展，我们对磁性等离子体纳米复合材料在催化和拉曼监测方面的应用能力进行了有效的探索，实现了对本项目的进一步升华。伴随着项目的完成，在Journal of Materials Chemistry A, ACS Applied Materials & Interface, ACS Applied Bio Materials, ACS Sensors，RSC Advances等期刊发表论文8篇，项目负责人2016年入选安徽省“百人计划”及 “安徽特聘专家”称号，培养1名博士，2名硕士。