三硫化二砷纳米微球的扫描电镜观察和图像分析

三硫化二砷纳米微球的扫描电镜观察和图像

分析

【摘要】目的：对制备的砷类中药雌黄（三硫化二砷）纳米微球进行表征,为进一步探索纳米雌黄的抗癌机理提供实验基础。方法：（1）以砒霜、硫代乙酰胺、盐酸为原料，采用化学法制备雌黄纳米微球；（2）用扫描电镜、X射线能谱、图像分析系统对雌黄纳米微球进行分析表征。结果：实验制备的雌黄纳米微球电镜下呈圆形或椭圆形，分散性较好，图像分析系统示平均粒径为440 nm。结论：采用化学法可制备雌黄纳米微球。

【关键词】雌黄纳米微球表征

砷制剂对肿瘤的治疗是近年来的研究热点，特别是对白血病的治疗为人们所关注。近年来，国内外学者在砷剂抗癌研究方面取得了可喜的成就[13]，大量的临床实践和基础研究已证明含砷类中药在肿瘤治疗方面有广阔的应用前景。但传统砷制剂的临床应用目前仍存在不少问题，如毒副作用大、颗粒偏大、生物利用度较低等。本研究采用化学合成法制备三硫化二砷（As2S3，雌黄）纳米微球，并对其相关特性进行扫描电镜观察、能谱和图像分析。

1 材料与方法

1．1 主要试剂与仪器

As2O3（Sigma公司）；传统As2S3粉末（上海化学试剂采购公司，纯度为97%）；硫代乙酰胺（TAA，国药集团化学试剂有限公司，分析纯）；37%盐酸（南京化学试剂一厂，分析纯）；无水乙醇（上海宏图化

学试剂厂，分析纯）；扫描电镜（JEOL JSM6360LV，日本）；能谱仪（Thermo NORAN，vantage，美国）；CMIAS98A图像分析系统（北京航空航天大学）。

1．2 As2S3 纳米微球制备

配制一定浓度的As2O3盐酸溶液。量取一个体积去离子水，在磁力搅拌下分别向其中加入等量的上述As2O3盐酸溶液。精确称取配方量的TAA，使之溶于适量的水中，在磁力搅拌下取TAA溶液滴加至上述反应体系中，滴加完毕后继续搅拌数分钟，分别水浴至溶液变浑浊。次日滴铜网1张后离心，弃上清，去离子水洗涤，适当温度烘干。

1．3 As2S3 纳米微球的电镜形态学观察和能谱表征

取出少量自行研制的As2S3纳米粒胶体溶液，滴有膜铜网，晾干，制得电镜样品，在JEM2010扫描电镜下随机选几个视野观察拍照，同时用Ｘ射线能谱仪（EDS）对自制的As2S3纳米粒进行元素成分及其含量分析，以检测As2S3纳米粒的组成。检测条件为Accelerating voltage: 200 keV; Take off angle: 3.94519°; Live time:174 seconds; Dead time: 66.23 seconds。同时对传统的雌黄粉末进行观察比对。

1．4 As2S3 纳米微球平均粒径的图像分析

制备的As2S3纳米微球经无水乙醇超声分散后用扫描电镜拍照，而后将照片用图像扫描仪扫描并输入计算机中，CMIAS98A图像分析系统进行图像分析，计算平均粒径和圆度等指标。 2 结果

传统的As2S3粉末在扫描电镜下呈多边形或不规则晶体状，直径

大小约为5 μm或更大（图1）。制备的As2S3样品外观呈黄色，扫描电镜显示As2S3纳米微球基本呈圆形（图2）。EDS测试结果（图3）显示样品中只有As、S两种元素，S、As质量百分比分别为42.81％和57.19％。图像分析仪粒径统计学分析结果显示，As2S3 纳米微球的平均直径约为 440 nm。见表1。

3 讨论

近年来，随着纳米技术的研究进展，在纳米水平上研制纳米微球载体和药物引起了人们的广泛重视，从而诞生了纳米药物这一新概念，也为中药现代化开辟了新途径。目前，第4代靶向给药系统已成为药物新剂型研究中最活跃的领域之一，属于靶向给药系统的制剂主要有微囊（微球）、脂质体和纳米粒等。纳米微球等纳米药物是指其粒径在100 nm左右、通常小于500 nm的药物制剂。纳米药物与常规药物相比，它颗粒小、表面反应活性高、活性中心多、催化效率高、吸附能力强，因此它具有许多常规药物不具备的优点，其主要作用在于能提高生物利用度；呈现新的药效，拓宽原药的适应证；丰富中药的剂型选择；增强靶向性，减少用药量，降低毒副作用，节省中药资源[4]。

砷制剂作为目前治疗肿瘤的新药物是近年来的研究热点，本研究小组已将传统的As2O3与某些磁性载体通过一定的化学、物理方法结合制备成同时具有磁感应定位及磁感应升温作用的砒霜磁性纳米微球、砒霜磁性纳米脂质体等，还利用溶胶凝胶法将传统的As2O3制备成As2O3纳米粒，并进行了抗宫颈癌、乳腺癌、肝癌和卵巢癌等体内外实验研究。结果表明，As2O3纳米粒和As2O3磁性纳米复合物对

肿瘤细胞的抑制和诱导凋亡作用均明显强于传统剂型的As2O3[56]。雄黄（四硫化四砷）同属于含砷矿物类中药，研究证实其对慢性粒细胞白血病、骨髓增生异常综合征等恶性血液系统疾病疗效显著。也有学者将雄黄制备成了纳米级颗粒，并且获得了良好的疗效[7]。而雌黄为雄黄的共生体，雄黄和雌黄在山岩中总是形影不离，所以被人们称为“鸳鸯矿物”。雄黄的化学成分是As4S4，呈桔红色，故有“鸡冠石”之雅称。雌黄的化学成分是As2S3，呈略带绿的柠檬黄色。因此，可以根据不同的颜色区别二者。与雄黄相比，雌黄含砷量低、毒性小，但其临床应用和基础研究目前仅局限于颗粒较大的传统剂型，为了进一步改善剂型、提高药效、深入探讨含砷中药抗肿瘤作用及其作用机理，作者采用化学方法，以As2O3作为原料成功制备了As2S3纳米微球。从EDS的测试结果看，S、As质量百分比为 42.81%和57.19%，摩尔比接近于3∶2，组成应是As2S3。

通过扫描电镜观察，发现传统的As2S3粉末呈多边形或不规则晶体状，直径较大，在5 μm左右甚至更大。而制备的As2S3微球基本呈圆形，轮廓清晰，部分区域有聚集。通过图像分析仪检测出其平均直径为440 nm，已基本达到纳米药物所要求的粒径大小，圆度为1.1（圆度越接近1说明其越圆），由于圆度好，表面光滑，在临床上若用于血管注射，则不易损伤血管壁。实验表明，通过化学方法可成功制备雌黄纳米粒，为下一步的抗肿瘤实验奠定了基础。

【参考文献】

[1]WANG Z Y, ZHANG D S, GU N, et al.Prepration and