本发明属于生物纳米材料，具体涉及的是一种ucnp@sio2@pt@tio2@co3o4纳米复合材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、医学定义肥胖是指一定程度的明显超重与脂肪层过厚，是体内脂肪，尤其是甘油三酯积聚过多而导致的一种状态。它不是指单纯的体重增加，而是体内脂肪组织积蓄过剩的状态。由于食物摄入过多或机体代谢的改变而导致体内脂肪积聚过多，造成体重过度增长并引起人体病理、生理改变或潜伏。
2、研究表明肥胖会导致许多代谢疾病的发展，已经上升为主要的全球健康问题。目前治疗肥胖的临床方法主要有手术干预（如胃切除术）及药物治疗（食欲抑制剂或脂肪吸收抑制剂），然而，这些方法会给患者带来严重的副作用。因此，需要开发新的方法从而治疗肥胖。
3、更深入的研究发现，多余的能量会以脂肪（甘油三酯）的形式储存在白色脂肪细胞中，导致白色脂肪组织（white adipose tissue，wat）内脂肪堆积，wat中的白色脂肪细胞可以褐变成棕色脂肪组织（brown adipose tissue，bat），与白色脂肪细胞具有的能量仓库功能不同，棕色脂肪细胞能够消耗脂肪并在产热蛋白线粒体解偶联蛋白1（ucp1）催化的过程中消耗能量，燃烧储存的脂肪。然而，棕色脂肪在人体中含量很低，所以需要刺激白色脂肪细胞褐变以产生棕色脂肪细胞。大量研究表明，脂肪组织中的巨噬细胞呈现不同的形态：在肥胖脂肪组织中，巨噬细胞主要极化为m1型，会产生大量的促炎细胞因子，使胰岛素信号和葡萄糖摄取受损，导致各种代谢性疾病的发展；在瘦脂肪组织中，巨噬细胞主要极化为m2型，不仅会支持脂肪组织的正常功能，维持胰岛素敏感性和葡萄糖稳态，还能通过上调ucp1的表达诱导白色脂肪细胞褐变，从而消耗脂肪，增加能量产出。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，解决恢复脂肪组织中m1型和m2型巨噬细胞之间数量平衡的问题，本发明提供一种近红外光激发下可生成氢气调控巨噬细胞极化从而诱导脂肪细胞褐变的ucnp@sio2@pt@tio2@co3o4纳米复合材料及其制备方法和应用。
2、本发明通过以下技术方案予以实现：
3、一种ucnp@sio2@pt@tio2@co3o4纳米复合材料，其为中空复合核壳结构材料，在核心的外部包裹外壳层，其中：
4、所述核心作为光换能器，核心的材质为上转换纳米粒子，核心的粒径为34.3nm；
5、所述外壳层作为光催化剂，外壳层的材质为二氧化钛，外壳层的厚度为14.4nm，核心与外壳层之间空隙的间距为5.1nm；并且，在外壳层的内壁上装载铂纳米粒子，在外壳层的外壁上装载氧化钴，铂纳米粒子作为电子收集器，氧化钴作为空穴收集器。
6、进一步地，所述pt纳米粒子占ucnp@sio2@pt@tio2@co3o4纳米复合材料整体的质量分数为0.3wt%-0.9wt%，co3o4纳米粒子占ucnp@sio2@pt@tio2@co3o4纳米复合材料整体的质量分数为0.4wt%。
7、一种ucnp@sio2@pt@tio2@co3o4纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：
8、s1、首先，量取ucnp@sio2@pt@tio2的无水乙醇溶液24ml，其中ucnp@sio2@pt@tio2的浓度为1mg/ml；然后，依次填加2.4ml蒸馏水以及74.4mg乙酸钴，室温搅拌10min使溶液混合均匀，制得混合溶液a；
9、s2、向步骤s1制备的混合溶液a中逐滴加入0.5ml浓度为28%的氨水溶液，并以2℃/min的加热速率升温至80℃，持续搅拌10小时，制得混合溶液b；
10、s3、将步骤s2制备的混合溶液b转移至高压反应釜中，在150℃温度条件下反应3小时，制得混合溶液c；
11、s4、将步骤s3制得的混合溶液c冷却至室温，首先以8000rpm转速离心5分钟，然后交替使用水和乙醇清洗产物各两遍，最后将产物于80℃温度条件下干燥，制得ucnp@sio2@pt@tio2@co3o4纳米复合材料。
12、进一步地，所述步骤s1中，ucnp@sio2@pt@tio2的制备方法包括以下步骤：
13、s1-1、制备ucnp：
14、s1-1-1、将30ml油酸、75ml十八烯、0.5ml浓度为1.5mol/l的六水合三氯化钇（ycl3•6h2o）、0.6ml浓度为0.42mol/l的六水合三氯化镱（ybcl3•6h2o）以及0.5ml浓度为0.006mol/l的六水合三氯化铥（tmcl3•6h2o）混合后搅拌混匀；
15、s1-1-2、将步骤s1-1-1制备的混合溶液在氮气（n2）保护气氛中加热至160℃，除去混合溶液中含有的水和氧气，然后将混合溶液冷却至50℃备用；
16、s1-1-3、将2.5mmol氢氧化钠（naoh）和4mmol氟化铵（nh4f）溶解于10ml甲醇溶液中，然后将溶解氢氧化钠和氟化铵的甲醇溶液缓慢加入步骤s1-1-2制备的混合溶液中，并继续搅拌30分钟；
17、s1-1-4、将步骤s1-1-3制备的混合溶液以5℃/min的升温速率加热至100℃后脱气10min，去除混合溶液中的甲醇以及残余的氧气、水，然后在氮气保护气氛中加热至300℃，反应1.5h后冷却至室温；
18、s1-1-5、采用乙醇从步骤s1-1-4制备的混合溶液中沉淀出nayf4:yb3+以及tm3+的ucnp，然后用环己烷反复洗涤，直至沉淀物完全分散在环己烷中备用；
19、s1-2、制备氨基化的ucnp@sio2：
20、s1-2-1、称取0.2g步骤s1-1-5制备的上转换纳米粒子分散于45ml环己烷中，然后依次填加10.8ml曲拉通、10.8 ml正己醇和2ml蒸馏水混合均匀，超声处理30min，在上转换纳米粒子的外部包裹第一壳层，第一壳层的材质为si2o；
21、s1-2-2、向步骤s1-2-1制备的混合溶液中逐滴加入400μl正硅酸乙酯，然后再加入1.2ml浓度为28%的氨水溶液，持续搅拌30分钟；
22、s1-2-3、向步骤s1-2-2制备的混合溶液中逐滴加入200μl（3-氨基丙基）三乙氧基硅烷（aptes），搅拌6小时，在第一壳层表面引入氨基基团；然后离心并用乙醇洗涤至少三次，最后将氨基化的ucnp@sio2分散于60ml乙醇中备用；
23、s1-3、制备ucnp@sio2@pt：
24、s1-3-1、量取464 ml蒸馏水并煮沸，量取36ml浓度为0.2%的氯铂酸六水合物（h2ptcl6（h2o）6）溶液边搅拌边加入沸腾的蒸馏水中，继续煮沸2min；
25、s1-3-2、向步骤s1-3-1沸腾的混合溶液中加入11ml含有1%柠檬酸钠和0.05%柠檬酸的溶液，剧烈搅拌30s；然后快速加入5.5ml含有1%柠檬酸钠、0.05%柠檬酸和0.08%硼氢化钠的溶液，煮沸10min后冷却至室温，制得粒径为2.4nm的铂纳米粒子；
26、s1-3-3、首先，将s1-2制备的氨基化的ucnp@sio2超声分散30分钟，逐滴加入3ml-15ml步骤s1-3-2制备的铂纳米粒子，超声处理1小时；然后，以转速8000rpm离心处理10分钟；最后，用乙醇洗涤至少两次，并将ucnp@sio2@pt分散于20ml乙醇中备用；
27、s1-4、制备ucnp@sio2@pt@tio2：
28、s1-4-1、量取4ml浓度为0.025m的四氟化钛（tif4）溶液逐滴滴入步骤s1-3-3制备的ucnp@sio2@pt乙醇分散液中，搅拌10分钟，tif4溶液分解生成的氢氟酸溶解第一壳层；
29、s1-4-2、首先，将步骤s1-4-1制备的混合溶液转移至高压反应釜中，在180℃温度条件下反应8小时；然后，高压反应釜冷却至室温后取出产物，并交替使用乙醇和去离子水清洗至少两次；最后，以转速8000rpm离心处理10分钟，然后将ucnp@sio2@pt@tio2分散在24ml乙醇中备用。
30、进一步地，在所述步骤s1-3-3中，根据ucnp@sio2表面吸附铂纳米粒子的含量确定加入步骤s1-3-2制备的铂纳米粒子的含量，即加入步骤s1-3-2制备的铂纳米粒子的含量越多，则ucnp@sio2表面吸附铂纳米粒子的含量越多。
31、一种ucnp@sio2@pt@tio2@co3o4纳米复合材料的应用：所述ucnp@sio2@pt@tio2@co3o4纳米复合材料在制备用于近红外光激发下对抗肥胖或者肥胖相关代谢紊乱的药物中的应用。其原理在于：近红外光激发条件下，ucnp@sio2@pt@tio2@co3o4纳米复合材料可生成氢气，进而调控巨噬细胞极化，诱导脂肪细胞褐变，最终实现对抗肥胖或者肥胖相关代谢紊乱。
32、本发明的有益效果在于：
33、本发明提供一种ucnp@sio2@pt @tio2@co3o4纳米复合材料的光催化系统，当接受近红外光激发条件作用后，可以将脂肪组织中的m1型巨噬细胞极化为m2型，恢复脂肪组织中m1型和m2型巨噬细胞之间数量平衡，诱导脂肪细胞褐变，从而对抗肥胖或者肥胖相关的代谢紊乱。
1.一种ucnp@sio2@pt@tio2@co3o4纳米复合材料，其特征在于：所述ucnp@sio2@pt@tio2@co3o4纳米复合材料为中空复合核壳结构材料，在核心的外部包裹外壳层，其中：
2.根据权利要求1所述的一种ucnp@sio2@pt@tio2@co3o4纳米复合材料，其特征在于：所述铂纳米粒子占ucnp@sio2@pt@tio2@co3o4纳米复合材料整体的质量分数为0.3wt%-0.9wt%，氧化钴纳米粒子占ucnp@sio2@pt@tio2@co3o4纳米复合材料整体的质量分数为0.4wt%。
3.一种如权利要求1~2任一所述的ucnp@sio2@pt@tio2@co3o4纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种ucnp@sio2@pt@tio2@co3o4纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，ucnp@sio2@pt@tio2的制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种ucnp@sio2@pt@tio2@co3o4纳米复合材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤s1-3-3中，根据ucnp@sio2表面吸附铂纳米粒子的含量确定加入步骤s1-3-2制备的铂纳米粒子的含量。
6.一种如权利要求1~2任一所述的ucnp@sio2@pt@tio2@co3o4纳米复合材料的应用，其特征在于：所述ucnp@sio2@pt@tio2@co3o4纳米复合材料在制备用于近红外光激发下对抗肥胖或者肥胖相关代谢紊乱的药物中的应用。
