光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂及其制备方法和应用转让专利
申请号 : CN202111269075.6
文献号 : CN113694197B
文献日 : 2022-02-08
发明人 : 党闪闪 , 张斌 , 聂国辉 , 吴汉伟 , 李华伟 , 韩景宏 , 王雨洁 , 曾俊清
申请人 : 深圳市第二人民医院(深圳市转化医学研究院)
摘要 :
权利要求 :
1.一种光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂,其特征是:其包括金属团簇、光敏剂和MXene纳米片材料,金属团簇、光敏剂负载在MXene纳米片材料上形成MXene纳米片复合材料;所述金属团簇的负载量以载体的质量计为2 6wt%,光敏剂的负载量以载体的质量计为1 6 wt ~ ~
%;
MXene为Ti3C2Tx、Ti2CTx、Nb2C或Ta4C3Tx纳米片,其中,Tx代表表面的端基基团,包括–OH、–O或–F,纳米片的尺寸为50 300 nm;光敏剂为5,10,15,20‑四(4‑氨基苯)‑21H,23H‑卟啉、二~
氢卟吩E6或吲哚菁绿;金属团簇为包含20 100个原子的团簇;所述的肿瘤光疗试剂的制备~
方法,其包括以下步骤:
S1、将MXene粉末于冰水浴中通过探头超声分散在水溶剂中,配制成MXene分散均匀的悬浊液;
S2、将光敏剂于冰水浴中通过超声溶解在第一溶剂中配制成光敏剂溶液;
S3、将金属盐溶解在第二溶剂中配制成金属盐溶液,金属盐为硝酸钯、氯化钯、氯铂酸或氯金酸,金属盐溶液浓度为0.01 mol/L 0.05 mol/L;
~
S4、将步骤S3中得到的金属盐溶液逐滴加到去离子水中搅拌均匀, 再加入的第一溶液搅拌均匀,然后加入氢氧化钠水溶液搅拌均匀,最后加入硼氢化钠水溶液继续搅拌均匀得到混合溶液;
S5、将步骤S4中得到的混合溶液用透析袋在超纯水中透析纯化,得到的金属团簇溶液于–20℃中冷冻保存备用;
S6、将步骤S2中得到的光敏剂溶液和步骤S5中得到的团簇溶液加到步骤S1中得到的MXene悬浊液中,在冰水浴中经过普通超声得到分散均匀的悬浊液;
S7、将步骤S6中得到的悬浊液置于4 ℃冰箱中振动摇匀,然后离心处理获得肿瘤光疗试剂;肿瘤光疗试剂于冰水浴中重新超声分散在去离子水中,于4 ℃中保存备用。
2.一种权利要求1所述的光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂的制备方法,其特征是:其包括以下步骤:
S1、将MXene粉末于冰水浴中通过探头超声分散在水溶剂中,配制成MXene分散均匀的悬浊液;
S2、将光敏剂于冰水浴中通过超声溶解在第一溶剂中配制成光敏剂溶液;
S3、将金属盐溶解在第二溶剂中配制成金属盐溶液;
S4、将步骤S3中得到的金属盐溶液逐滴加到去离子水中搅拌均匀, 再加入的第一溶液搅拌均匀,然后加入氢氧化钠水溶液搅拌均匀,最后加入硼氢化钠水溶液继续搅拌均匀得到混合溶液;
S5、将步骤S4中得到的混合溶液用透析袋在超纯水中透析纯化,得到的金属团簇溶液于–20℃中冷冻保存备用;
S6、将步骤S2中得到的光敏剂溶液和步骤S5中得到的团簇溶液加到步骤S1中得到的MXene悬浊液中,在冰水浴中经过普通超声得到分散均匀的悬浊液;
S7、将步骤S6中得到的悬浊液置于4 ℃冰箱中振动摇匀,然后离心处理获得肿瘤光疗试剂;肿瘤光疗试剂于冰水浴中重新超声分散在去离子水中,于4 ℃中保存备用。
3.根据权利要求2所述的光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂的制备方法,其特征是:其步骤S1中,MXene纳米片为Ti3C2Tx、Ti2CTx、Nb2C或Ta4C3Tx纳米片,MXene悬浊液浓度为0.5~4 mg/mL。
4.根据权利要求2所述的光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂的制备方法,其特征是:其步骤S2中,第一溶剂为无水乙醇或二甲基亚砜。
5.根据权利要求2所述的光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂的制备方法,其特征是:其步骤S3中,第二溶剂为去离子水、无水乙醇、丙酮中的一种或一种以上。
6.根据权利要求2所述的光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂的制备方法,其特征是:其步骤S3中,金属盐为硝酸钯、氯化钯、氯铂酸或氯金酸,金属盐溶液浓度为0.01 mol/L 0.05 ~
mol/L。
7.根据权利要求2所述的光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂的制备方法,其特征是:其步骤S4中,第一溶液为谷胱甘肽水溶液或3‑巯基丙酸水溶液,浓度为0.003mol/L 0.01mol/~
L;氢氧化钠水溶液浓度为0.5mol/L 1.5mol/L;硼氢化钠水溶液浓度为0.05 mol/L 0.2 ~ ~
mol/L。
8.一种权利要求1所述的光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂在用于制备光热/光动力协同光疗肿瘤的试剂中的应用。
说明书 :
光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂及其制备方法和应用
技术领域
背景技术
显、抗药性导致对肿瘤生长的抑制有限等。因此,进一步发展高效且副作用较小的肿瘤靶向
治疗新方法已经成为医学领域内最为关注的课题之一。随着光敏材料和纳米技术的不断发
展,光疗为肿瘤治疗提供了一种微创而又高效的治疗途径。
时产生热量,这种热量可以对肿瘤组织造成不可逆的热损伤从而使肿瘤消融。但是,光热治
疗可能带来因局部过热导致周围组织损坏等问题。光动力治疗是一种利用光敏剂的光化学
反应,其中能够被肿瘤组织选择性摄取的光敏剂在特定波长激光的照射下生成单线态氧和
羟基自由基等活性氧物种,在肿瘤细胞中能够引发病理反应导致细胞损伤或凋亡,起到治
疗效果。光动力治疗过程中,光敏剂进入人体后可在组织中快速分布并在数天后大部分排
出体外;产生的活性氧物种扩散距离小且在生理环境中的半衰期短;并且光敏剂只有达到
一定浓度并受到足量光照才能引发光毒作用;因此,光动力疗法具有微创、低毒性、低耐药
性的优点,由此采用光热为辅,光动力疗法为主是实现高效肿瘤治疗的途径。尽管近些年来
取得了很大进展,但因为细胞缺氧、光敏剂聚集等问题限制其在临床的应用研究。
催化自2011年由我国张涛院士提出后,开发新型载体负载的金属单原子和团簇材料已经发
展成为多相催化领域的研究前沿。对于近年来在光电领域兴起的二维材料负载的金属材
料,在光学治疗中展现出广阔的研究前景。
发明内容
瘤以实现高效的肿瘤光疗效果,同时,提供上述光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂的制备方
法,以及光热/光动力协同的肿瘤光疗试剂的应用。
簇的负载量以载体的质量计为2 6wt%,光敏剂的负载量以载体的质量计为1 6 wt %。
~ ~
~
基苯)‑21H,23H‑卟啉、二氢卟吩E6或吲哚菁绿;金属团簇为包含20 100个原子的团簇。
~
匀得到混合溶液;
~
~
~ ~
浓度为0.05 mol/L 0.2 mol/L。
~
水溶液搅拌时间为5 20 min;最后加入硼氢化钠水溶液继续搅拌时间为3~24 h。
~
定位点,能够通过简单的搅拌混合得到复合材料;同时,MXene在近红外区域显示出很强的
吸收特性和光热转换性能,协同光敏剂,丰富了二维MXene材料在生物领域的应用。
纳米材料,金属团簇的应用明显降低了金属毒性,并提高金属利用率,减少金属浪费;同时,
光敏剂负载于MXene纳米片表面克服了光敏剂的自猝灭效应,增长其寿命。肿瘤光疗试剂利
用金属团簇能够将肿瘤细胞中过量的过氧化氢或水分解成氧气,实现为光敏剂持续供氧并
产生活性氧物种,从而进一步增强光动力疗法,将其应用于光热/光动力协同治疗肿瘤以实
现高效的肿瘤光疗效果,具有良好的市场前景。
附图说明
具体实施方式
分搅拌配制成浓度为0.003 mol/L的3‑巯基丙酸溶液;将0.6 g NaOH加入到10 ml去离子水
中,充分搅匀配制成浓度为1.5 mol/L的氢氧化钠溶液;将4.75 mg NaBH4加入到2.5ml去离
子水中,充分摇匀配制成浓度为0.05 mol/L的硼氢化钠水溶液溶液;
20 min,最后加入0.1 ml的上述NaBH4溶液并搅拌24 h;将得到的混合溶液用截留分子量为
7 kDa的透析袋在超纯水中透析纯化3次, 每次3 h,得到的钯团簇溶液于–20℃中冷冻保存
备用;
粉末加入到1mL去离子水中,经过探头超声分散配制为分散均匀的Nb2C悬浮液;分别量取
0.2 mL 上述钯团簇溶液和0.05 mL卟啉溶液加入到上述Nb2C悬浮液中,在冰水浴中超声
0.5 h,置于4 ℃冰箱中过夜振动摇匀,然后离心处理获得肿瘤光疗试剂,即:2%Pd‑1%光敏
剂‑Nb2C;上述肿瘤光疗试剂重新超声分散在去离子水中于4 ℃中保存备用。
配制成浓度为0.004 mol/L的谷胱甘肽水溶液;将0.52 g NaOH加入到10 mL去离子水中,充
分搅匀配制成浓度为1.3 mol/L的氢氧化钠溶液;将7.6 mg NaBH4加入到2.5mL去离子水
中,充分摇匀配制成浓度为0.08 mol/L的溶液;
后加入0.1 ml的上述NaBH4溶液并搅拌12 h;将得到的混合溶液用截留分子量为7 kDa的透
析袋在超纯水中透析纯化3次, 每次3h,得到的钯团簇溶液于–20℃中冷冻保存备用;
尺寸为100 nm且表面端基基团主要为–OH的Ta4C3Tx加入到2mL去离子水中,经过超声分散配
制为分散均匀的Ta4C3Tx悬浮液;分别量取0.6 ml上述钯团簇溶液和0.6ml上述卟啉溶液加
入到上述Ti3C2Tx悬浮液中,在冰水浴中超声1h,置于4 ℃冰箱中振动摇匀,然后离心处理获
得肿瘤光疗试剂,即:3%Pd‑3%光敏剂‑Ta4C3Tx;上述肿瘤光疗试剂重新超声分散在去离子水
中于4 ℃中保存备用。
充分搅拌配制成浓度为0.005 mol/L的3‑巯基丙酸溶液;将0.4 g NaOH加入到10 mL去离子
水中,充分搅匀配制成浓度为1.0 mol/L的氢氧化钠溶液;将9.5 mg NaBH4加入到2.5mL去
离子水中,充分摇匀配制成浓度为0.1 mol/L的溶液;
min,最后加入0.1 mL的上述NaBH4溶液并搅拌3 h;将得到的混合溶液用截留分子量为10
kDa的透析袋在超纯水中透析纯化3次,每次3 h,得到的铂团簇溶液于–20℃中冷冻保存备
用;
到1 mL去离子水中,经过超声分散配制为分散均匀的Ti3C2Tx悬浮液;分别量取0.137 mL上
述铂团簇溶液和0.6 mL上述卟啉溶液加入到上述Ti3C2Tx悬浮液中,在冰水浴中超声2 h,置
于4 ℃冰箱中振动摇匀,然后离心处理获得肿瘤光疗试剂,即:4%Pt‑6%光敏剂‑Ti3C2Tx;肿
瘤光疗试剂重新超声分散在去离子水中于4 ℃中保存备用。
配制成浓度为0.007 mol/L的谷胱甘肽水溶液;将0.32 g NaOH加入到10 mL去离子水中,充
分搅匀配制成浓度为0.8 mol/L的氢氧化钠溶液;将13.3 mg NaBH4加入到2.5mL去离子水
中,充分摇匀配制成浓度为0.14 mol/L的溶液;
最后加入0.1 mL的上述NaBH4溶液并搅拌10 h;将得到的混合溶液用截留分子量为9 kDa的
透析袋在超纯水中透析纯化3次,每次3 h,得到的钯团簇溶液于–20℃中冷冻保存备用;
1 mL去离子水中,经过超声分散配制为分散均匀的Ti2CTx悬浮液;分别量取0.246 mL上述铂
团簇溶液和0.2 mL的上述卟啉溶液加入到上述Ti2CTx悬浮液中,在冰水浴中超声2.5 h,置
于4 ℃冰箱中振动摇匀,然后离心处理获得肿瘤光疗试剂,即:6%Pt‑1%光敏剂‑Ti2CTx;肿瘤
光疗试剂重新超声分散在去离子水中于4 ℃中保存备用。
μL去离子水中,充分搅拌配制成浓度为0.008 mol/L的3‑巯基丙酸溶液;将0.28 g NaOH加
入到10 mL去离子水中,充分搅匀配制成浓度为0.7 mol/L的氢氧化钠溶液;将15.2 mg
NaBH4加入到2.5mL去离子水中,充分摇匀配制成浓度为0.16 mol/L的溶液;
min,最后加入0.1 mL的上述NaBH4溶液并搅拌18 h;将得到的溶液用截留分子量为12 kDa
的透析袋在超纯水中透析纯化3次,每次3 h,得到的钯团簇溶液于–20℃中冷冻保存备用;
mL去离子水中,经过超声分散配制为分散均匀的Nb2C悬浮液;分别量取0.2 mL 的上述钯团
簇溶液和0.2 mL的上述卟啉溶液加入到上述Nb2C悬浮液中,在冰水浴中超声3 h,置于4 ℃
冰箱中振动摇匀,然后离心处理获得肿瘤光疗试剂,即:2%Pd‑2%光敏剂‑Nb2C;上述肿瘤光
疗试剂重新超声分散在去离子水中于4 ℃中保存备用。
制成浓度为0.009 mol/L的谷胱甘肽水溶液;将0.24 g NaOH加入到10 mL去离子水中,充分
搅匀配制成浓度为0.6 mol/L的氢氧化钠溶液;将17.1mg NaBH4加入到2.5mL去离子水中,
充分摇匀配制成浓度为0.18 mol/L的溶液;
min,最后加入0.1 mL的上述NaBH4溶液并搅拌8 h;将得到的混合溶液用截留分子量为7
kDa的透析袋在超纯水中透析纯化3次,每次3 h,得到的金团簇溶液于–20℃中冷冻保存备
用;
团主要为–OH的Ta4C3Tx加入到0.5 mL去离子水中,经过超声配制为分散均匀的Ta4C3Tx悬浮
液;分别量取0.272 mL 的上述金团簇溶液和0.8 mL的上述卟啉溶液加入到上述Ti2CTx悬浮
液中,在冰水浴中超声3.5h,置于4℃冰箱中振动摇匀,然后离心处理获得肿瘤光疗试剂,
即:4%Au‑4%光敏剂‑Ta4C3Tx;肿瘤光疗试剂重新超声分散在去离子水中于4 ℃中保存备用。
9991.3 μL去离子水中,充分搅拌配制成浓度为0.01 mol/L的3‑巯基丙酸溶液;将0.2 g
NaOH加入到10 mL去离子水中,充分搅匀配制成浓度为0.5 mol/L的氢氧化钠溶液;将19 mg
NaBH4加入到2.5mL去离子水中,充分摇匀配制成浓度为0.2 mol/L的溶液;
拌10 min,最后加入0.1 mL的上述NaBH4溶液并搅拌6 h;将得到的混合溶液用截留分子量
为7 kDa的透析袋在超纯水中透析纯化3次,每次3 h,得到的金团簇溶液于–20℃中冷冻保
存备用;
到0.5 mL去离子水中,经过超声分散配制为分散均匀的Ti3C2Tx悬浮液;分别量取0.102 mL
的上述金团簇溶液和0.6 mL的上述卟啉溶液加入到上述Ti3C2Tx悬浮液中,在冰水浴中超声
4 h,置于4℃冰箱中振动摇匀,然后离心处理获得肿瘤光疗试剂,即:6%Au‑6%光敏剂‑
Ti3C2Tx;肿瘤光疗试剂重新超声分散在去离子水中于4 ℃中保存备用。
片径尺寸为300 nm。
发明的肿瘤光疗试剂)的光热性能
808nm的激光照射(光照的功率密度为1W/cm)10min,用热成像仪记录样品的升温,结果见
图2。
2
中的含氧量,光照条件:808 nm,1 W/cm,结果见图3b。
性能,并且近红外光808 nm照射能增强其催化性能。这说明改性的金属团簇‑光敏剂‑MXene
能够催化细胞中过量的过氧化氢分解成氧气实现给光敏剂持续供氧以及产生活性氧物种
从而进一步增强光动力疗法。
10个细胞),在37℃、5%的二氧化碳条件下用DMEM培养基培养24 h,然后,加入不同浓度的
单原子材料溶液(0、12.5、25、50、100、200、400 μg/mL)继续培养细胞24 h,最后,用标准的
CCK‑8试剂盒对细胞的活力进行检测,结果见图4。
度为400 μg/mL时仍保持85%以上的细胞存活率,说明材料对细胞的毒性非常低,对细胞活
力几乎没有影响,从而证明本发明的肿瘤光疗试剂具有良好的生物相容性。
2
(0、12.5、25、50、100 μg/mL);培养4 h后,采用功率为1W/cm 的808nm近红外光照射细胞
5min,继续培养24h,然后用标准的CCK‑8试剂盒来检测细胞的活力。结果见图5。
疗试剂);一次性注射100 μL (4mg/mL),每隔一天测量小鼠的体重,在第15天时,处死小鼠,
取小鼠血液,分离得到血清,通过ELISA实验测定小鼠血液中TNFα、IL‑1β以及IL‑6等炎症因
子的水平以评估免疫毒性;同时取小鼠的心、肝、脾、肺、肾,通过免疫组化实验评估MXene系
列材料是否对小鼠的主要器官产生损伤。结果见图6。
约50 mm时,将小鼠随机分为8组,每组6只小鼠,并注射4种不同的试剂如下: 1)组和2)组、
生理盐水PBS;3)组和4)组、纯MXene;5)组和6)组、光敏剂‑MXene;7)组和8)组、金属团簇‑光
敏剂‑MXene;3)组~8)组每隔一天通过尾静脉注射一次试剂100 μL (500 μg/mL),1)组和
2)组每隔一天通过尾静脉注射等量生理盐水;其中1)组、3)组、5)组和7)组为对照组,2)组、
2
4)组、6)组和8)组为实验组。每次注射试剂4h后,利用功率为0.75 W/cm的808 nm近红外光
照射2)组、4)组、6)组和8)组小鼠肿瘤3 min,并借助红外相机记录光照过程中肿瘤温度。在
第14天时,将小鼠杀死,通过解剖得到治疗后的肿瘤,称其重量,以评估最终的肿瘤治疗效
果;同时将肿瘤组织固定、切片、用Ki67、CD31染色,对比不同治疗参数条件下的数据,如肿
瘤增殖能力、血管数量变化。同时取小鼠的心、肝、脾、肺、肾,通过免疫组实验评估MXene系
列材料是否对小鼠的主要器官产生损伤。结果见图7a、图7b。
簇‑光敏剂‑MXene)进行光热/光动力协同肿瘤治疗,能够显著抑制小鼠体内肿瘤的增长。