本发明属于生物纳米材料，具体涉及的是一种金-钌中空核壳结构纳米材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、代谢重编程是癌症的重要标志之一，即为了适应自身能量需求，肿瘤表现出独特的代谢特征。研究发现大多数癌症利用糖酵解（即瓦博格（warburg）效应）生成atp来供能，然而与线粒体呼吸相比，糖酵解生成atp的效率较低，因此肿瘤细胞会从机体中摄取大量的葡萄糖供其生长、侵袭和转移，肿瘤中的血管生成会提供足够的葡萄糖供肿瘤消耗，所以癌细胞对葡萄糖剥夺非常敏感。
2、哺乳动物中存在白色脂肪组织（white adipose tissue，wat）和棕色脂肪组织（brown adipose tissue，bat）。bat会高表达解偶联蛋白1（ucp1），将氧化传递呼吸链中的电子传递过程与atp的生成解偶联，将线粒体跨膜质子梯度转化为热能而释放，这一过程被称为非颤抖性生热（non-shivering thermogenesis, nst）。与肿瘤细胞类似，棕色脂肪细胞会迅速高效地利用葡萄糖等营养物质，作为产热的关键代谢底物。因此，肿瘤与bat之间会竞争葡萄糖。然而，棕色脂肪在哺乳动物中含量很低，所以需要刺激白色脂肪细胞褐变以产生棕色脂肪细胞，这一过程称为白色脂肪棕色化。因此，白色脂肪棕色化后，显著增加葡萄糖摄取和产热，可以抑制肿瘤生长，这是由于活化的wat和bat中葡萄糖再分配，即bat的葡萄糖摄取升高，肿瘤中的葡萄糖供应显著减少。
3、大量研究表明，寒冷刺激会诱导白色脂肪棕色化。然而如果要测试这一理论，测试动物通常被安置在低温下，很难在人体中实现。近来研究发现，瞬时受体电位香草素1（trpv1）离子通道在包括脂肪细胞在内的各种细胞中大量表达，trpv1激活可以促进白色脂肪棕色化。而trpv1通道可以被热（>42°c）激活。许多纳米材料在近红外光照射下会使温度升高。这种现象被称为“光热效应”，然而，还没有利用光热效应激活trpv1通道以促进白色脂肪棕色化进而治疗癌症的研究。因此，亟待开发新的、能够激活trpv1通道光热效应的材料，促进白色脂肪棕色化来限制癌细胞的葡萄糖供应，抑制肿瘤生长。
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，提供一种金-钌中空核壳结构纳米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：一种金-钌中空核壳结构纳米材料，其中：所述金-钌中空核壳结构纳米材料包括核心和包裹于核心外部的壳层，核心与壳层之间空隙的间距为3.7nm-10.2nm；所述核心为纳米金棒，纳米金棒的直径为15.6nm，纳米金棒的长度为67.2nm；所述壳层的材质为钌，壳层厚度为5.5nm-13.6nm。
3、一种如上所述金-钌中空核壳结构纳米材料的制备方法，以金核/银壳纳米棒为模板，通过在190℃温度条件下与三氯化钌进行置换反应制得的，包括以下步骤：
4、s1、量取6ml乙二醇溶液填加于圆底烧瓶中，加热的同时持续搅拌直至乙二醇溶液加热至190℃，保温30min；
5、s2、向步骤s1加热后的乙二醇溶液中加入体积为0.3ml的金核/银壳纳米棒，保持190℃加热温度条件持续搅拌10min；
6、s3、向步骤s2制备的混合溶液中逐滴加入1ml-3ml浓度为4mmol/l的三氯化钌溶液，保持190℃加热温度条件持续搅拌30min，然后冷却至室温；
7、s4、将步骤s3制备的混合溶液以转速8500rpm离心处理5min，然后先用丙酮清洗一遍，再用水清洗至少两遍，制得金-钌中空核壳结构纳米材料。
8、进一步的，在所述步骤s2中，金核/银壳纳米棒中银壳的厚度为6.1nm-16.9nm。
9、进一步的，所述步骤s2中金核/银壳纳米棒的制备方法包括以下步骤：
10、s2-1、制备金元素种子溶液：
11、s2-1-1、称取0.35g十六烷基三甲基溴化铵加入9.75ml水中，加热温度为30℃，十六烷基三甲基溴化铵充分溶解直至溶液呈透明状态；
12、s2-1-2、保持加热温度为30℃，首先，向步骤s1制备的十六烷基三甲基溴化铵溶液中加入0.25ml浓度为10mmol/l的四氯金酸，搅拌1min；然后，在剧烈搅拌条件下快速注入0.6ml新鲜制备的浓度为10mmol/l的冰硼氢化钠溶液，继续搅拌2min；最后，在30℃温度条件下老化2小时，制得金元素种子溶液备用；
13、s2-2、制备金纳米棒生长溶液：
14、s2-2-1、称取7.289g十六烷基三甲基溴化铵加入200ml水中，加热温度为30℃，十六烷基三甲基溴化铵充分溶解直至溶液呈透明状态；
15、s2-2-2、保持加热温度为30℃，首先，向步骤s2-2-1制备的十六烷基三甲基溴化铵溶液中加入10ml浓度为10mmol/l的四氯金酸溶液，缓慢搅拌15min；其次，加入2ml浓度为10mmol/l的硝酸银溶液，并在30℃温度条件下静置15min；再次，加入4ml浓度为1mmol/l的盐酸溶液，缓慢搅拌15min；最后，加入1.6ml浓度为0.1mol/l的抗坏血酸溶液，剧烈搅拌2min；
16、s2-2-3、向步骤s2-2-2制备的混合溶液中快速加入50μl步骤s2-1制备的金元素种子溶液，剧烈搅拌30s，在30℃温度条件下静置过夜生长；
17、s2-2-4、取出步骤s1-2-3过夜生长后的金纳米棒生长溶液，以转速10000rpm离心处理10min，用水清洗至少两遍，制得金纳米棒，将金纳米棒分散于100ml浓度为0.1mol/l的十六烷基三甲基溴化铵溶液中备用；
18、s2-3、制备金核/银壳纳米棒溶液：
19、s2-3-1、向20ml浓度为1wt%的聚乙烯吡咯烷酮溶液中分别加入1ml~4ml浓度为4mmol/l的硝酸银溶液以及4ml步骤s2-2制备的金纳米棒，将混合溶液加热至40℃后搅拌30min；
20、s2-3-2、首先向步骤s2-3-1制备的混合溶液中快速加入0.6ml浓度为78.8mmol/l的抗坏血酸溶液，剧烈搅拌30s，然后加入1ml浓度为0.1mol/l的氢氧化钠溶液用于增加抗坏血酸的还原能力，静置30min后冷却至室温；
21、s2-3-3、取步骤s2-3-2静置后的混合溶液以转速7000rpm离心处理10min，用水清洗至少两遍，制得金核/银壳纳米棒溶液，分散于2ml水溶液中备用。
22、进一步的，所述步骤s2-3-1中，根据金核/银壳纳米棒中银壳的厚度确定填加的硝酸银溶液的含量，即加入的硝酸银溶液越多，则金核/银壳纳米棒中银壳的厚度越厚。
23、进一步的，在所述步骤s3中，根据核心与壳层之间空隙的间距确定填加的三氯化钌溶液的含量，即加入的三氯化钌溶液越多，则核心与壳层之间空隙的间距越大。
24、一种如上所述金-钌中空核壳结构纳米材料在制备用于抑制肿瘤的药物中的应用，其原理在于：中空核壳结构的金-钌纳米材料具有较高光热效率，可以激活trpv1通道，促进白色脂肪棕色化，限制癌细胞的葡萄糖供应，从而抑制肿瘤的生长。
25、本发明的有益效果在于：
26、本发明提供一种简单、高效、方便合成中空核壳结构的中空核壳结构的金-钌纳米材料的方法，合成的中空核壳结构的金-钌纳米材料有很强的近红外区光吸收能力，在近红外光照射下，具有较高的光热效率，升高的温度可以激活trpv1通道，促进白色脂肪棕色化来限制癌细胞的葡萄糖供应，抑制肿瘤生长。中空核壳结构的金-钌纳米材料的中空结构还可以用来装载药物，因此，结合药物的共递送，可以协同诱导白色脂肪棕色化，广泛应用于治疗癌症的药物中。
1.一种金-钌中空核壳结构纳米材料，其特征在于：所述金-钌中空核壳结构纳米材料包括核心和包裹于核心外部的壳层，核心与壳层之间空隙的间距为3.7nm-10.2nm；所述核心为纳米金棒，纳米金棒的直径为15.6nm，纳米金棒的长度为67.2nm；所述壳层的材质为钌，壳层厚度为5.5nm-13.6nm。
2.一种如权利要求1所述金-钌中空核壳结构纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种金-钌中空核壳结构纳米材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤s2中，金核/银壳纳米棒中银壳的厚度为6.1nm-16.9nm。
4.根据权利要求2或3所述的一种金-钌中空核壳结构纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中金核/银壳纳米棒的制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种金-钌中空核壳结构纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s2-3-1中，根据金核/银壳纳米棒中银壳的厚度确定填加的硝酸银溶液的含量。
6.根据权利要求2所述的根据权利要求4所述的一种金-钌中空核壳结构纳米材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤s3中，根据核心与壳层之间空隙的间距确定填加的三氯化钌溶液的含量。
7.一种如权利要求1所述金-钌中空核壳结构纳米材料的应用，其特征在于：所述金-钌中空核壳结构纳米材料在制备用于抑制肿瘤的药物中的应用。
