一种介导级联反应的纳米颗粒及其制备方法转让专利
申请号 : CN202010776625.2
文献号 : CN111821282B
文献日 : 2021-08-17
发明人 : 田华雨 , 盛舒 , 徐彩娜 , 林琳 , 陈杰 , 郭兆培 , 孙平杰 , 陈学思
申请人 : 中国科学院长春应用化学研究所
摘要 :
权利要求 :
1.一种介导级联反应的纳米颗粒,其特征在于,包括:核芯粒子和包裹在所述核芯粒子表面的包裹层;
所述核芯包括金属有机框架MIL‑100和负载于所述金属有机框架MIL‑100上的二氢卟吩e6;
所述包裹层为透明质酸层;
所述核芯粒子与包裹层的质量比为1∶(0.5 2);
~
所述纳米颗粒通过以下制备方法制得:a)将金属有机框架MIL‑100、二氢卟吩e6与溶剂混合后,离心分离,得到负载二氢卟吩e6的金属有机框架MIL‑100粒子;
b)将所述负载二氢卟吩e6的金属有机框架MIL‑100粒子与透明质酸及水混合后,离心分离,得到纳米颗粒;
其中,所述金属有机框架MIL‑100通过以下制备方法制得:将六水合氯化铁和均苯三甲酸溶于溶剂中,通过微波反应,形成金属有机框架MIL‑
100;
所述微波反应的温度为120 150℃,时间为5 10min;
~ ~
所述纳米颗粒的粒度为50 90 nm。
~
2.根据权利要求1所述的纳米颗粒,其特征在于,所述核芯粒子中,金属有机框架MIL‑
100与二氢卟吩e6的质量比为(0.5 3)∶(0.5 3)。
~ ~
3.一种权利要求1 2中任一项所述的介导级联反应的纳米颗粒的制备方法,其特征在~
于,包括以下步骤:
a)将金属有机框架MIL‑100、二氢卟吩e6与溶剂混合后,离心分离,得到负载二氢卟吩e6的金属有机框架MIL‑100粒子;
b)将所述负载二氢卟吩e6的金属有机框架MIL‑100粒子与透明质酸及水混合后,离心分离,得到纳米颗粒。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤a)中,所述金属有机框架MIL‑100与二氢卟吩e6的质量比为(0.5 3)∶(0.5 3);
~ ~
所述金属有机框架MIL‑100与溶剂的用量比(0.5 5)mg∶(3 10)mL。
~ ~
5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤b)中,所述负载二氢卟吩e6的金属有机框架MIL‑100与水的用量比(0.5 5)g∶(2 10)mL。
~ ~
6.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤a)中:所述离心的速率为8000 10000 rpm,时间为5 15 min;
~ ~
所述混合的搅拌速率为100 1000 rpm,时间为12 36 h。
~ ~
7.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤b)中:所述离心的速率为8000 10000rpm,时间为5 15min;
~ ~
所述混合的搅拌速率为100 1000 rpm,时间为0.1 24 h。
~ ~
8.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤a)中,所述溶剂选自二甲基亚砜、N,N‑二甲基甲酰胺和乙醇中的一种或几种。
说明书 :
一种介导级联反应的纳米颗粒及其制备方法
技术领域
背景技术
组织造成损伤。由于肿瘤微环境所具有的独特性质,如微酸、乏氧、高表达的过氧化氢等,可
以设计肿瘤微环境响应的纳米颗粒在有效摧毁肿瘤的同时对正常组织没有毒副作用。高表
达过氧化氢是肿瘤部位的一个典型特征,已有文献利用肿瘤微环境中高表达的过氧化氢来
触发化疗药物的释放(参见R.Mo,Z.Gu,Tumor microenvironment and intracellular
signal‑activated nanomaterials for anticancer drug delivery,Materials Today,
2016,19,274‑283.);还有利用过氧化氢产生氧气用于氧气依赖的肿瘤治疗(参见P.Zhu,
Y.Chen,J.Shi,Nanoenzyme‑Augmented Cancer Sonodynamic Therapy by Catalytic
Tumor Oxygenation,ACS Nano,2018,12,3780‑95.)。但是,肿瘤部位较低浓度的过氧化氢
通常不能达到令人满意的治疗效果。因此需要设计放大肿瘤微环境的体系来解决此问题。
Advanced Materials,2019,31,1805368.)。纳米酶是一类具有催化活性的纳米材料,同时
兼具易制造、成本低、稳定性好等优点。目前为止,碳基材料、金属材料和金属氧化物等纳米
材料已被报道具有类酶活性,在生物传感器、抗菌和癌症治疗等多个领域已有应用(参见
Z.Wang,Y.Zhang,E.Ju,Z.Liu,F.Cao,Z.Chen,J.Ren,X.Qu,Biomimetic nanoflowers by
self‑assembly of nanozymes to induce intracellular oxidative damage against
hypoxic tumors,Nature Communications,2018,9,3334.)。纳米酶可以诱导细胞内生化反
应或引入外源的化学反应来发挥作用,因而被广泛应用于肿瘤治疗。然而,仅靠纳米酶的功
能来治疗肿瘤还不足以完全摧毁肿瘤,治疗效果有待提高。
发明内容
力学联合治疗,达到更好的肿瘤治疗效果。
生羟基自由基与氧气,产生的羟基自由基可以用于化学动力学治疗,产生的氧气可以缓解
肿瘤部位的乏氧;同时,二氢卟吩e6(即Ce6)可以在光照条件下产生高细胞毒性的单线态氧
与过氧化氢,由于Ce6在产生单线态氧的过程中需要氧气参与,芬顿反应产生的氧气可以作
为氧气来源,而产生的过氧化氢又可以用于芬顿反应,产生羟基自由基与氧气,由此实现无
酶的级联反应,具备协同的化学动力学和光动力联合治疗的性能,该无酶级联反应用于肿
瘤治疗,达到更好的治疗效果。
附图说明
发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据
提供的附图获得其他的附图。
具体实施方式
生羟基自由基与氧气,产生的羟基自由基可以用于化学动力学治疗,产生的氧气可以缓解
肿瘤部位的乏氧;同时,二氢卟吩e6(即Ce6)可以在光照条件下产生高细胞毒性的单线态氧
与过氧化氢,由于Ce6在产生单线态氧的过程中需要氧气参与,芬顿反应产生的氧气可以作
为氧气来源,而产生的过氧化氢又可以用于芬顿反应,产生羟基自由基与氧气,由此实现无
酶的级联反应,具备协同的化学动力学和光动力联合治疗的性能,该无酶级联反应用于肿
瘤治疗,达到更好的治疗效果。
三甲酸通过微波反应制得。具体的,将六水合氯化铁和均苯三甲酸溶于溶剂中,通过微波反
应,形成金属有机框架MIL‑100。
选为(0.5~5)g∶(10~20)mL,更优选为(0.5~2)g∶(10~15)mL。所述溶剂优选为二甲基亚
砜(即DMSO)、N,N‑二甲基甲酰胺(即DMF)和乙醇中的一种或几种。所述微波反应的温度优选
为120~150℃,更优选为130℃。所述微波反应的时间优选为5~10min,更优选为5min。
优选为(0.5~2)∶(0.5~2)。在本发明的一些实施例中,所述质量比为1∶(0.5~2)。本发明
中,所述质量比最优选为1∶0.5。本发明对二氢卟吩e6的来源没有特殊限制,为一般市售品
即可。
40000Da。采用透明质酸作为遮蔽层,纳米颗粒会与肿瘤细胞表面的CD44受体发生特异性结
合,进一步增加纳米颗粒在肿瘤部位的富集。纳米颗粒到达肿瘤区域后,可以与肿瘤部位高
表达的过氧化氢发生芬顿反应产生羟基自由基与氧气,而产生的羟基自由基可以用于化学
动力学治疗,产生的氧气可以缓解肿瘤部位的乏氧;光敏剂Ce6在光照条件下会产生高细胞
毒性的单线态氧与过氧化氢,由于Ce6在产生单线态氧的过程中需要氧气参与,产生的过氧
化氢可以用于芬顿反应,因此实现了肿瘤部位的级联反应。最终,纳米颗粒可以实现协同的
化学动力学和光动力学联合治疗。
实施例中,所述质量比为1∶(0.5~2)。本发明中,所述质量比最优选为1∶1。
达到更好的治疗效果。
~2)。
优选为(0.5~2)mg∶(3~8)mL。
进行离心处理来收集产物。本发明中,所述离心的速率优选为8000~10000rpm,更优选为
8000rpm;所述离心的时间优选为5~15min,更优选为10min。经上述处理后,使二氢卟吩e6
负载于金属有机框架材料MIL‑100上,得到负载了二氢卟吩e6的金属有机框架MIL‑100粒
子。
比为1∶(0.5~2)。
行离心处理来收集产物。本发明中,所述离心的速率优选为8000~10000rpm,更优选为
8000rpm;所述离心的时间优选为5~15min,更优选为10min。经上述处理后,透明质酸作为
遮蔽层包覆于负载了二氢卟吩e6的金属有机框架MIL‑100粒子表面,形成核‑芯结构的纳米
颗粒。
粒的粒径为50~90nm。
因此可以进一步增加纳米颗粒在肿瘤部位的富集。纳米颗粒到达肿瘤区域后,纳米颗粒可
以在肿瘤部位与过氧化氢发生芬顿反应产生羟基自由基与氧气,产生的羟基自由基可以用
于化学动力学治疗,产生的氧气可以缓解肿瘤部位的乏氧;同时,二氢卟吩e6(即Ce6)可以
在光照条件下产生高细胞毒性的单线态氧与过氧化氢,由于Ce6在产生单线态氧的过程中
需要氧气参与,芬顿反应产生的氧气可以作为氧气来源,而产生的过氧化氢又可以用于芬
顿反应,产生羟基自由基与氧气,由此实现无酶的级联反应,具备协同的化学动力学和光动
力联合治疗的性能,该无酶级联反应用于肿瘤治疗,达到更好的治疗效果。
2
680nm,所用激光器的功率优选为0.1~1W/cm,照射时间优选为5~20min。
37℃。
去培养基,再用PBS进行洗涤并加入新鲜的培养基(含10%的CCK‑8溶液),继续孵育1h后,在
450nm下,通过酶标仪检测每孔的吸光度值。并通过下述公式(1)计算细胞存活率:
10的4T1细胞接种在小鼠的右后肢外侧皮下,待肿瘤体积长所需体积时,开始进行动物水
平的生物分布实验和治疗实验。
的荧光信号。
2
中与细胞孵育12h后,采用激光来辐照细胞(671nm,80mW/cm),照射时间为每孔5~15min,
优选为5~10min,最优选为10min。激光辐照后继续孵育24h,弃去培养基,再用PBS进行洗涤
并加入新鲜的培养基(含10%的CCK‑8溶液),继续孵育1h。在450nm下,通过酶标仪检测每孔
的吸光度值。并通过上述公式(1)计算细胞存活率。
2
功率优选为0.3W/cm ,更优选照射时间优选为5~15min,最优选为10min,在14天后对比肿
瘤的体积变化(每三天注射一次材料,注射材料12h后进行激光辐照)。
限制。以下实施例中所用到的试剂均为市售商品。
材料MIL‑100。
心速率为8000rpm,离心时间为10min,得到负载了Ce6的MIL‑100(记为CM)。
速率为8000rpm,离心时间为10min,得到纳米颗粒。
~90nm之间。
细胞,按照每只小鼠5×10细胞的密度接种在小鼠右后肢外侧皮下,待肿瘤体积长至200~
3
500mm ,将实施例2得到的纳米颗粒经尾静脉注射到小鼠体内,在不同时间点,解剖取出小
鼠的心、肝、脾、肺、肾和肿瘤,通过荧光成像仪器对各脏器与肿瘤的荧光信号进行检测。
后具有主动靶向的能力,使得纳米颗粒具有一定的肿瘤富集能力。
×10细胞的密度接种在小鼠右后肢外侧皮下,待肿瘤体积长至100mm时,将实施例2纳米颗
粒经尾静脉注射到小鼠体内,当纳米颗粒在肿瘤部位的富集量达到最大时,采用671nm激光
2
来辐照肿瘤部位,激光器功率为0.3W/cm ,照射时间为10min,在14天后对比肿瘤体积的变
化。
响,而CMH组显示出一定的治疗效果,这是由于纳米颗粒可以与肿瘤部位高表达的过氧化氢
发生芬顿反应产生羟基自由基,其可以用于杀伤肿瘤细胞。此外,CMH+L组显示出显著的抑
制肿瘤的效果,这是由于协同的化学动力学与光动力学治疗的效果。
在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制
于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。