叶酸-纳米TiO2复合光催化剂及制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种叶酸-纳米TiO2复合光催化剂，它是表面修饰叶酸的TiO2/SiO2纳米粒子，其结构式是FA-CONH-TiO2/SiO2，其制备方法中将纳米TiO2/SiO2复合材料与叶酸通过氨基化偶联增加复合物的稳定性，同时增强其靶向性，在纳米TiO2表面包覆SiO2，提高了纳米TiO2光催化效率，增强了纳米TiO2的热稳定性，解决了因纳米二氧化钛表面性质而引起的团聚。本发明专利技术公开的光催化剂应用于光催化杀伤癌细胞，杀伤效率高且靶向性强。

【技术实现步骤摘要】
叶酸-纳米TiO2复合光催化剂及制备方法和应用
本专利技术属于新材料及其制备领域，具体而言，涉及一种叶酸靶向氨基化纳米TiO2/SiO2复合光催化剂、制备方法及其应用。
技术介绍
TiO2光催化杀伤癌细胞是一种探索中的治疗癌症的新方法，其原理是紫外光激发TiO2形成光生空穴(h+)-电子(e_)对。在空间电场的作用下，空穴与电子可被分离，并分别与水和溶解氧作用生成0HH202、H02 (Reactive oxygen species, ROS)组分。这些活性氧组分与生物大分子反应，直接或通过一系列过氧化链式反应破坏生物结构，从而杀伤癌细胞。由于纳米TiO2具有良好的禁带宽度，较强的光催化能力以及无毒、廉价、光化学稳定等优点，因此近年来被广泛地应用于光催化杀伤癌细胞的研究。但光催化纳米TiO2对癌细胞的杀伤选择性差，在杀伤癌细胞的同时，对正常细胞也造成了一定程度的损害，因此对纳米二氧化钛进行靶向修饰，成为近年来研究的热点。随着对肿瘤分子水平研究的不断深入，人们发现大多数肿瘤细胞表面过度表达一些受体，其为肿瘤靶向药物治疗提供了新的靶点。因而可以设计对纳米颗粒表面修饰特定分子，增强其对癌细胞的靶向性。叶酸是一种小分子维生素，它可与叶酸受体(folate receptor, FR)发生特异性结合。叶酸分子中的α羧基通过共价键与多种外源性分子偶联，并且在叶酸偶联复合物中，叶酸分子保留了与叶酸受体之间高亲和力结合的性质。叶酸受体在肿瘤细胞中高度表达，在正常细胞中几乎不表达，基于叶酸受体在肿瘤细胞与正常细胞中的表达差异，可实现叶酸-药物偶联物的主动靶向输送。与单克隆抗体靶向系统相比，叶酸小分子穿透力强，到达靶点时间短、稳定、价廉易得；与叶酸受体的亲和力高；可携带药物通过细胞受体介导的内吞作用进入细胞内部；与药物分子或载体之间的化学键合简单易行；无免疫原性；具有靶向性且应用范围广。癌症严重威胁人类健康，近年来，癌症的发生率和死亡率呈居高不下的趋势，但传统的治疗癌症的方法如放射疗法、化疗法对人体具有严重的毒副反应；而手术疗法往往难以彻底根除，且疗后容易复发。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种叶酸-纳米TiO2复合光催化剂，该光催化剂可应用于杀伤癌细胞的药物制备，杀伤效率高且靶向性强。本专利技术提供的叶酸-纳米TiO2复合光催化剂，它是表面修饰叶酸的TiO2 /SiO2纳米粒子，其结构式是FA-CONH-TiO2 /Si02。本专利技术同时还提供制备上述叶酸-纳米TiO2复合光催化剂的方法，包括步骤: Ti02/SiO2-NH2 的制备(1)将纳米TiO2/SiO2复合物溶解后，加入过量的3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTMS)，以40kHz超声l(T20min，并在氮气保护下加热至6(T100°C，不断搅拌下反应6~24h，反应完毕后冷却至室温， (2)将步骤(1)生成的产物进行抽滤，用有机溶剂反复洗涤多次以除去未反应的3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTMS)， (3)将步骤(2)的产物在60-100?下真空干燥后得到表面连有氨基的纳米二氧化钛(TiO2 /SiO2-NH2)； FA-CONH-Ti02/SiO2复合物的制备 (4)将二环己基碳二亚胺(DCC)和N-羟基丁二酰亚胺(NHS)溶解在DMF/DMS0混合溶液中， (5)在步骤(4)的混合溶液中加入叶酸(FA)，叶酸的加入量满足条件m(Ti02/SiO2-NH2):mFA=l:0.f 1，搅拌反应12~48h，过滤，除去生成的N，N-二环己基脲，DCC先与叶酸反应脱水，然后再与NHS反应生成叶酸活性酯，使叶酸完全反应， (6)将步骤(3)得到的产物加入到步骤(5)所得的滤液中，无水条件下搅拌反应12~24h，12 000 r.HiirT1下离心分离，用去离子水和无水乙醇分别洗涤数次，7(TlO(TC温度下干燥，得到表面修饰叶酸分子的复合TiO2纳米粒子(FA-CONH-TiO2 /SiO2)。所制备的复合光催化剂的粒径在10-20nm范围内。作为优选的方案，步骤(2)中所用的有机溶剂为DMSO、DMF、MeOH。作为另一种优选的方案，步骤(4)中DMF/DMS0的体积比为3:1。本专利技术还要求保护叶酸-纳米TiO2复合光催化剂在制备治疗癌症药物中的应用。本专利技术提供的复合光催化剂是将叶酸与表面包覆SiO2的纳米TiO2通过酰胺键偶联而制成的复合物，其制备方法中将纳米TiO2 /SiO2复合材料与叶酸通过氨基化偶联增加复合物的稳定性，同时增强其靶向性。另外本专利技术在纳米TiO2表面包覆SiO2，提高了纳米TiO2光催化效率，增强了纳米TiO2的热稳定性，解决了因纳米二氧化钛表面性质而引起的团聚。本专利技术提供的复合光催化剂杀伤癌细胞的原理是基于紫外光激发纳米TiO2形成光生空穴OO -电子(e_)对，在空间电场的作用下，空穴与电子分离，并分别与水和溶解氧作用生成0HH202、H02 (ROS)组分。这些活性氧组分与生物大分子反应，直接或间接通过一系列过氧化链式反应破坏生物结构，从而杀伤癌细胞。本专利技术的制备工艺简单，试剂便宜，便于大规模地生产，将其应用于光催化杀伤癌细胞，杀伤效率高且靶向性强。【附图说明】图1是FA-CONH-TiO2 /SiO2复合光催化剂的TEM图。图2是FA-CONH-TiO2 /SiO2复合光催化剂杀伤癌细胞装置图。图3是不同叶酸负载量的FA-CONH-Ti02/SiO2复合光催化剂对SGC-7901细胞存活率的影响。图4是不 同浓度的FA-CONH-TiO2 /SiO2复合光催化剂及TiO2对SGC-7901细胞存活率的影响。图5是FA-CONH-TiO2 /SiO2复合光催化剂和TiO2对!fepG2细胞毒性的影响。【具体实施方式】下面通过具体制备实施例及光催化杀伤癌细胞实施例，并结合附图，对本实验的技术方案做进一步的说明。实施例1-4是叶酸靶向氨基化纳米TiO2 /SiO2复合光催化剂的制备方法，实施例5-6是该催化剂的应用实施例。实施例1 Ti02/Si02的制备 将0.5g纳米Ti02、10ml去离子水混合，超声振荡20min。在搅拌下依次加入0.5%Na(PO3)6溶液和经超声处理的正硅酸乙酯(TEOS)水溶液，控制质量百分比Si02/Ti02=l/5，加入浓度为25%的氨水做催化剂，搅拌4h。然后加入2ml乙醇，将浆液过滤、洗涤、干燥，研磨，制得SiO2包覆的纳米TiO2粉体。 Ti02/SiO2-NH2 的制备(I)称取0.1g纳米TiO2 /SiO2复合物，在150ml圆底烧瓶中用蒸馏水溶解，加入过量的3-氨丙基三乙氧基硅烷，以40kHz超声lOmin，并在氮气保护下加热至60°C，在水浴中不断搅拌下反应6h，反应完毕后冷却至室温， (2)将步骤(I)生成的产物进行抽滤，用DMSO反复洗涤多次以除去未反应的3-氨丙基三乙氧基硅烷， (3)将步骤(2)的产物在60°C下真空干燥12h后得到表面连有氨基的纳米二氧化钛(TiO2 /SiO2-NH2)； FA-CONH-Ti02/SiO2复合物的制备 (4)将0.093g 二环己基碳二亚胺(DCC)和0.077g N-羟基丁二酰亚胺(N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种叶酸‑纳米TiO2复合光催化剂，其特征在于：它是表面修饰叶酸的TiO2 /SiO2纳米粒子，其结构式是FA‑CONH‑TiO2 /SiO2。

【技术特征摘要】
1.一种叶酸-纳米TiO2复合光催化剂，其特征在于:它是表面修饰叶酸的TiO2 /SiO2纳米粒子，其结构式是FA-CONH-TiO2 /Si02。2.制备如权利要求1所述的催化剂的方法，其特征在于包括步骤: Ti02/SiO2-NH2 的制备 (1)将纳米TiO2/SiO2复合物溶解后，加入过量的3-氨丙基三乙氧基硅烷，以40kHz超声l(T20min，并在氮气保护下加热至6(T100°C，不断搅拌下反应6~24h，反应完毕后冷却至室温， (2)将步骤(1)生成的产物进行抽滤，用有机溶剂反复洗涤多次以除去未反应的3-氨丙基二乙氧基硅烷， (3)将步骤(2)的产物在60-100?下真空干燥后得到表面连有氨基的纳米二氧化钛(TiO2 /SiO2-NH2)； FA-CONH-Ti02/SiO2复合物的制备 (4)将二环己基碳二亚胺(DCC)和N-羟基丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：张爱平，王娟，仝月菊，韩冬，付正卿，
申请(专利权)人：山西医科大学，
类型：发明
国别省市：山西;14