一种基于石墨烯量子点的肿瘤催化纳米反应器的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种基于石墨烯量子点的肿瘤催化纳米反应器的制备方法和应用，其技术方案：(1)制备具有过氧化物酶活性的石墨烯量子点(Py‑GQDs)；(2)利用碳化二亚胺/N‑羟基琥珀酰亚胺在常温条件下活化步骤(1)制备Py‑GQDs的羧基端，通过酰胺反应将步骤(1)制备的Py‑GQDs与葡萄糖氧化酶(Gox)的氨基端共价连接，制备获得肿瘤催化纳米反应器PyG‑Gox。本发明专利技术优点：本发明专利技术制备的肿瘤催化纳米反应器PyG‑Gox在肿瘤微酸性环境下，首先通过降解环境中的葡萄糖产生大量过氧化氢，进一步把过氧化氢催化降解为羟基自由基，从而对肿瘤细胞产生明显的杀伤效果，因此可应用于抗肿瘤药物的制备。此外该纳米反应器在中性条件下催化效率极低，因而表现出极好的生物相容性，对正常组织没有毒害作用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于石墨烯量子点的肿瘤催化纳米反应器的制备方法和应用
本专利技术涉及一种石墨烯量子点，具体是指一种对肿瘤细胞产生明显的杀伤效果的基于石墨烯量子点的肿瘤催化纳米反应器的制备方法和应用。
技术介绍
石墨烯量子点(GQDs)具有极大的比表面积、丰富又活跃的边缘功能基团以及稳定的自发荧光，因而广泛应用到药物的递送、生物传感、成像等领域。除此之外，研究发现GQDs具有类似于辣根过氧化物酶的过氧化物酶活性，在酸性条件下，能够将过氧化氢降解为羟基自由基。由此，GQDs常被应用于制备检测葡萄糖的生物传感器。目前，国内外有关GQDs应用的研究报道，未见关于其肿瘤催化治疗相关应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种基于石墨烯量子点的肿瘤催化纳米反应器及其制备方法和应用。该基于石墨烯量子点的肿瘤催化纳米反应器通过将GQDs与葡萄糖氧化酶连接制备成催化反应器(PyG-Gox)，该反应器在肿瘤微酸性环境中，首先将环境中的葡萄糖降解为过氧化氢，再进一步利用GQDs的过氧化物酶活性，将过氧化氢降解为羟自由基，由此杀死肿瘤细胞。作为本专利技术的第一个方面，本专利技术的技术方案是该肿瘤催化纳米反应器的结构为具有过氧化物酶活性石墨烯量子点的羧基端与葡萄糖氧化酶的氨基端共价连接而成。作为本专利技术的第二个方面，本专利技术的技术方案是是提供一种肿瘤催化纳米反应器的制备方法包括以下步骤：(1)以芘为原料，将芘与硝酸反应制备三硝基嵌二萘，该三硝基嵌二萘为前驱物，进一步利用水热反应将前驱物制备成具有过氧化物酶活性的石墨烯量子点；(2)利用碳化二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺在常温条件下活化步骤(1)制备的具有过氧化物酶活性的石墨烯量子点的羧基端，使其与葡萄糖氧化酶的氨基端共价连接，制备肿瘤催化纳米反应器。进一步设置是所述步骤(1)中芘与硝酸反应制备三硝基嵌二萘的反应温度为80-100℃。进一步设置是步骤(1)的水热反应的条件为180-200℃，10-12小时。进一步设置是所述的步骤(1)中所制备的具有过氧化物酶活性的石墨烯量子点在透析袋中通过离子水透析并冷冻干燥，透析袋的截留分子量为≤3500。进一步设置是所述的步骤(2)中具有过氧化物酶活性的石墨烯量子点和葡萄糖氧化酶的质量比为1:1-1:5。进一步设置是所述的步骤(2)中具有过氧化物酶活性的石墨烯量子点和葡萄糖氧化酶的质量比为1:2。作为本专利技术的第三个方面，本专利技术还提供一种肿瘤催化纳米反应器在制备抗肿瘤药物中的应用，该抗肿瘤药物中包括有所述的肿瘤催化纳米反应器。此外，本专利技术还提供一种抗肿瘤药物组合物，含有治疗有效量的活性成分和药学上可接受的药用辅料；所述的活性成分包含所述的肿瘤催化纳米反应器或其可药用的衍生物。本专利技术中所述“药用辅料”指药学领域常规的药物载体，例如：粘合剂如纤维素衍生物、藻酸盐、明胶和聚乙烯吡咯烷酮；稀释剂如淀粉、预胶化淀粉、糊精、蔗糖、乳糖、甘露醇等，填充剂如淀粉、蔗糖等；湿润剂如甘油；崩解剂如羧甲基淀粉钠、交联聚乙烯吡咯烷酮和干淀粉等；吸收促进剂如季铵化合物；表面活性剂如聚山梨酯、脂肪酸山梨坦和脂肪酸甘油酯等；着色剂如二氧化钛、日落黄、亚甲蓝、药用氧化铁红等；润滑剂如氢化植物油、滑石粉和聚乙二醇等。包衣材料如丙烯酸树脂、羟丙甲纤维素、聚维酮、纤维醋法酯等；另外还可以在组合物中加入其它辅剂如香味剂、甜味剂等。本专利技术药物组合物的各种剂型可以按照药学领域的常规生产方法制备。例如使活性成分与一种或多种载体混合，然后将其制成所需的剂型。所述药物的制剂形式包括注片剂、颗粒剂、胶囊剂、溶液剂、乳剂、混悬剂、喷雾剂、气雾剂、粉雾剂、滴剂、滴丸剂及纳米制剂等。本专利技术可以组合物的形式通过经胃肠道给药，注射给药、呼吸道给药、皮肤给药、粘膜给药和腔道给药等方式施用于需要这种治疗的患者。用于口服时，可将其制成常规的固体制剂如片剂、粉剂、粒剂、胶囊等，制成液体制剂如水或油悬浮剂或其它液体制剂如糖浆、酏剂等；用于肠胃外给药时，可将其制成注射用的溶液、水或油性悬浮剂等。本专利技术优点：本专利技术制备的肿瘤催化纳米反应器(PyG-Gox)在肿瘤微酸性环境下，首先通过降解环境中的葡萄糖产生大量过氧化氢，进一步把过氧化氢催化降解为羟基自由基，从而对肿瘤细胞产生明显的杀伤效果，因此可应用于抗肿瘤药物的制备。此外其在中性条件下不会产生催化作用，因而表现出极好的生物相容性，对正常组织没有毒害作用。具体效果见实施例部分。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本专利技术的范畴。图1：Py-GQDs的表征图(其中，图1a.原子力显微镜表征Py-GQDs；图1b.紫外可见分光光度计及荧光分光光度计表征Py-GQDs；图1c.拉曼光谱仪表征Py-GQDs；图1d.傅里叶红外光谱表征Py-GQDs)；图2傅里叶红外光谱表征本专利技术所制备的肿瘤催化纳米反应器图；图3以3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)及过氧化氢(H2O2)为底物检测Py-GQDs的过氧化物酶活性(其中，图2a.Py-GQDs在酸性条件下降解H2O2产生羟自由基，并与TMB反应，产物在652nm处的紫外特殊吸收峰；图2b.比较Py-GQDs和辣根过氧化物酶的催化活性)；图4在微酸性(pH6.0)或中性(pH7.4)条件下，不同浓度PyG-Gox(PG)及Py-GQDs刺激三种肿瘤细胞MCF-7、OCM-1及Hela细胞的存活率图；图5.荧光显微镜观察在微酸性(pH6.0)或中性(pH7.4)条件下，不同浓度PyG-Gox刺激Hela细胞的活死染色图片；图6.荧光显微镜观察微酸性(pH6.0)或中性(pH7.4)条件下，不同浓度PyG-Gox或Py-GQDs刺激Hela细胞产生活性氧荧光图片。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。制备实施例:本实施例包括以下步骤：(1)以芘为原料，在80-100℃(优选为90℃)下将芘与硝酸反应制备前驱物：三硝基嵌二萘，并将其冷冻干燥；利用氢氧化钠溶液将前驱物重悬，超声反应后，将混合物加入反应釜中，通过水热反应制备石墨烯量子点(Py-GQDs)，将Py-GQDs在透析袋中通过离子水透析并冷冻干燥，透析袋的截留分子量为≤3500，水热反应的条件为180-200℃(优选为190℃)，10-12小时(优选为11小时)。(2)利用碳化二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺在常温条件下活化步骤(1)制备的Py-GQDs的羧基端，使其与葡萄糖氧化酶(Gox)的氨基端共价连接，制备肿瘤催化纳米反应器PyG-Gox；本步骤中Py-GQDs和Gox的质量比为1:1-1:5(优选为1:2)。检测实施例本专利技术实施例中，如图1所示，原子力显微镜检测发现本方法制备的Py-GQDs厚度为1.5±0.5nm；利用紫外可见分光光度计表征发现Py-GQDs在230nm和357nm具有特殊吸收峰，分布代表了C＝C键和C＝O键；荧光分光光度计表征发现其最大激发波长为460nm，最大发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于石墨烯量子点的肿瘤催化纳米反应器，其特征在于：该肿瘤催化纳米反应器的结构为具有过氧化物酶活性石墨烯量子点的羧基端与葡萄糖氧化酶的氨基端共价连接而成。

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯量子点的肿瘤催化纳米反应器，其特征在于：该肿瘤催化纳米反应器的结构为具有过氧化物酶活性石墨烯量子点的羧基端与葡萄糖氧化酶的氨基端共价连接而成。2.一种如权利要求1所述的肿瘤催化纳米反应器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)以芘为原料，将芘与硝酸反应制备三硝基嵌二萘，该三硝基嵌二萘为前驱物，进一步利用水热反应将前驱物制备成具有过氧化物酶活性的石墨烯量子点；(2)利用碳化二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺在常温条件下活化步骤(1)制备的具有过氧化物酶活性的石墨烯量子点的羧基端，使其与葡萄糖氧化酶的氨基端共价连接，制备肿瘤催化纳米反应器。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中芘与硝酸反应制备三硝基嵌二萘的反应温度为80-100℃。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)的水热反应的条件为180-200℃，10-12小时。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐蕾，戴黎明，
申请(专利权)人：温州医科大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33