新材料及其应用

本发明公开了一种单层二硫化钼-铁酸钴纳米复合材料及其制备方法和应用，特别涉及新型纳米复合材料领域。本发明由二硫化钼纳米片和铁酸钴纳米粒子组成，其中，所述铁酸钴纳米粒子均匀修饰在二硫化钼纳米片表面，所述二硫化钼纳米片为层状剥离结构。本发明利用氨基和羧基形成酰胺键的反应将铁酸钴纳米粒子组装在二硫化钼纳米片表面，该方法具有能耗小、成本低和产率高的优点，所得复合材料可同时作为磁共振成像造影剂和可控药物载体，药物可在磁场引导下到达并富集在病灶部位，实现在磁共振成像指导下的药物智能释放和疗效实时评估，并可通过改变复合材料中二硫化钼和铁酸钴的相对含量实现磁共振成像效果和药物负载能力的可控调节。

自2010年Andre Geim和Konstantin Novoselov因石墨烯的研究获得诺贝尔物理学奖以来，类石墨烯过渡金属硫化物MS2(M＝Mo、W、Nb和Ta等)因其独特的物理化学性质受到了人们的广泛关注。其中，单层二硫化钼具有独特的片层结构、大的比表面积和显著的电子特性，在催化剂、场效应晶体管和锂离子电池方面表现出广阔的应用空间，但在生物医学领域的研究报道还比较少见。二硫化钼具有和石墨烯类似的密排六方结构，层与层间通过弱的范德华力连接，并且可以通过简单的液相剥离法、超声辅助剥离法或锂离子插层剥离法制备出稳定的单层或少层的二硫化钼分散液，这为二硫化钼纳米片应用于生物医学领域奠定了重要基础。此外，Teo等人采用WST-8法和MTT法研究了二硫化钼纳米片对人肺泡上皮细胞(A549)的毒性效果。结果表明，A549细胞在样品最大浓度400μg/mL时培育24h后仍保持80％以上的细胞存活率，证实单层二硫化钼在高样品浓度下对A549细胞仍表现出低的细胞毒性。重要的是，二硫化钼具有大的比表面积，结合良好的水溶液分散性和低的细胞毒性使其在高效药物载体方面呈现出良好的应用前景，这一观点已被2014年Advanced Materials期刊上刘庄课题组首次报道的聚乙二醇功能化二硫化钼纳米片应用于肿瘤的光疗和化疗的研究工作所证实。

[0004] 现代生物医学要求对疾病进行影像诊断的同时施加治疗，而铁酸钴纳米粒子用作药物载体还需要在提高载药能力、改善药物治疗效果和延长体内滞留时间等方面做进一步的研究和发展。设计和构建新型二硫化钼-铁酸钴纳米复合材料能够联合单层二硫化钼良好的载药能力和铁酸钴纳米粒子显著的磁共振成像效果。制备的纳米复合材料不仅可以负载高剂量的抗癌药物，而且可以实时追踪药物在体内的运输和分布以及评估药物对疾病的诊疗效果，这对于癌症和其它重大疾病的早期诊断和及时治疗具有重要的理论意义和临床价值。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明具有能耗小、成本低和产率高的优点；利用氨基改性剂和羧基改性剂分别对二硫化钼和铁酸钴进行表面功能化改性，通过氨基和羧基形成酰胺键的反应将铁酸钴纳米粒子可控组装在二硫化钼纳米片表面，二硫化钼纳米片在复合体系中呈单层剥离结构，无严重堆砌和层叠现象的发生；纳米复合材料可同时作为磁共振成像造影剂和可控药物载体，实现在磁共振成像指导下的药物智能释放和疗效实时评估，并可通过改变复合材料中二硫化钼和铁酸钴的相对含量实现磁共振成像效果和药物负载能力的可控调节；同时基于该纳米复合材料的药物传输体系可在磁场引导下到达并富集在病灶部位，从而达到提高病变部位的药物浓度和改善诊疗效果的目的。