一种近红外光激活的核壳结构纳米酶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种近红外光激活的核壳结构纳米酶及其制备方法，所述近红外光激活的核壳结构纳米酶包括：上转换发光纳米材料作为内核，形成在内核表面的巯基修饰的枝状结构二氧化硅作为外壳，以及分布在巯基修饰的枝状结构二氧化硅的表面和孔道中的纳米CuS。

【技术实现步骤摘要】
一种近红外光激活的核壳结构纳米酶及其制备方法
本专利技术涉及一种近红外光激活的核壳结构纳米酶及其制备方法，属于纳米医药制备领域。
技术介绍
癌症已经成为危害全世界人类健康的主要杀手之一，根据世界卫生组织(WHO)2015年统计，在172个国家中，癌症是人们在70岁之前死亡的主要原因。据报道，2018年全球新增癌症病例1810万例，因癌症死亡数达到960万例。目前临床治疗癌症的主要方法是手术、化疗和放疗。虽然这些常规方法在很大程度上拯救了一部分癌症患者，然而这些传统方法往往存在创伤比较大、肿瘤无法被完全清除、毒副作用大和癌症易复发转移等不足。因此，亟待改进传统治疗手段或者开发新型的治疗技术。随着纳米科学技术的发展，纳米材料的结构、形貌和表面性质可以更好地被调控，从而获得不同功能的纳米材料，以满足不同应用领域的要求。由于纳米材料独特的性质，其在生物医学领域受到了广泛的关注和研究。随着纳米科技的蓬勃发展，具有酶催化特性的纳米材料被广泛地发现、制备和应用。这种具有酶催化特性的纳米材料，被LuciaPasquato、PaoloScrimin和他们的合作者定义为“纳米酶”。纳米酶已经被用于多种领域，包括传感器、免疫检测、癌症的诊断和治疗、神经保护、干细胞增殖和污染物处理等领域。目前，已经开发出多种纳米材料用作纳米酶，金纳米颗粒、稀土颗粒和四氧化三铁纳米颗粒等都展现出出乎意料的类酶催化活性。例如，阎锡蕴院士课题组于2007年，发现并研究了四氧化三铁纳米颗粒的酶催化特性，其与辣根过氧化物酶活性相似。而且四氧化三铁纳米颗粒作为纳米酶，其在较宽泛的条件下，仍然保持着较好的催化活性。纳米酶用于癌症的诊断和治疗，为攻克癌症问题，带来了新的机遇。硫化铜纳米颗粒(CuS)，在980nm近红外激发下，将光转化成热，实现光热治疗肿瘤(PTT)。PTT是一种肿瘤新型疗法，目前受到了广泛的关注。同时，CuS在紫外光照射下，发生光催化反应，催化H2O2产生羟基自由基(·OH)。·OH具有较强的氧化能力，对细胞膜结构、蛋白质等具有破坏性，从而使肿瘤细胞凋亡。虽然已经开发出多种具有催化活性和较宽应用条件的纳米酶用于治疗肿瘤，但是，如何启动、控制和关闭纳米酶的催化活性，保证在高效治疗肿瘤的同时降低治疗过程的毒副作用，对于攻克癌症至关重要。目前仍未见关于控制酶活性启动相关的文献报道。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于一种可控制活性启动/关闭的纳米酶及其制备方法。一方面，本专利技术提供了一种近红外光激活的核壳结构纳米酶，包括：上转换发光纳米材料作为内核，形成在内核表面的巯基修饰的枝状结构二氧化硅作为外壳，以及分布在巯基修饰的枝状结构二氧化硅的表面和孔道中的纳米CuS。在本公开中，近红外光激活的核壳结构纳米酶在近红外光(例如，980nm激光)下会激发CuS-UCNPs@DMSNs内核中的UCNPs产生紫外光，该紫外光会进一步激发纳米CuS开始启动光催化反应，实现新型光催化治疗(PCT)。而且CuS在980nm激光照射下会产生热量用于光热治疗，最终可用于PTT/PCT协同治疗肿瘤功能。也就是说，本专利技术创新地实现了利用近红外光催化纳米酶产生活性氧的新型光催化治疗(PCT)策略。此外，枝状结构的二氧化硅纳米材料(DMSNs)，由于其具有枝状结构，孔道更大，可以更好的用于负载蛋白、大分子和纳米颗粒等。在本专利技术中，上转换发光纳米材料(UCNPs)，即：反-斯托克斯发光(Anti-Stokes)，指的是材料受到低能量的光激发，发射出高能量的光，即经波长长、频率低的光激发，材料发射出波长短、频率高的光。在本专利技术中所用上转换发光纳米材料可选自NaYF4:Er/Yb、NaYF4:Yb/Er/Tm、NaYF4:Yb/Gd/Er、NaYF4:Yb/Tm、NaYF4:Yb/Tm@NaGdF4和NaGdF4:Yb/Er中的至少一种；所述上转换发光纳米材料的粒径为10nm～100nm。较佳的，所述巯基修饰的枝状结构二氧化硅的粒径为50nm～200nm，孔道的直径为5～20nm。较佳的，所述巯基修饰的枝状结构二氧化硅的含量为40～80wt％，优选为40～60wt％。较佳的，所述纳米CuS的粒径为1nm～20nm。较佳的，所述纳米CuS的负载量为5～40wt％，优选为5～20wt％。由于选择枝状结构二氧化硅具有大孔结构，可进一步提高纳米CuS的负载量，以实现其光催化治疗的效果的提高。较佳的，所述核壳结构纳米酶的粒径为50～300nm。另一方面，本专利技术提供了一种近红外光激活的核壳结构纳米酶的制备方法，包括：(1)将上转换发光纳米材料加入到表面活性剂的水溶液中，经超声乳化，得到乳液A；(2)在乳液A中加入水杨酸钠和有机小分子胺(三乙醇胺)，再加入硅源，再经在水浴加热、离心处理和洗涤处理，得到枝状结构二氧化硅包裹上转换发光纳米材料的核壳结构纳米颗粒，记为UCNPs@DMSNs；(3)所得UCNPs@DMSNs分散在有机溶剂中，再加入3-巯丙基三甲氧基硅烷MPTS和氨水，在磁力搅拌下反应10～24小时，再经离心处理，巯基修饰的UCNPs@DMSNs；(4)将所得巯基修饰的UCNPs@DMSNs分散于三氯甲烷中，再加入CuS纳米颗粒，在搅拌下反应1～6小时，再经离心处理，得到所述近红外光激活的核壳结构纳米酶。较佳的，所述表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵CTAB、十八烷基三甲氧基硅烷CTMS、十六烷基三甲基氯化铵CTAC、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物P123、十二烷基硫酸钠SDS和含氟表面活性剂中的至少一种。较佳的，所述上转换发光纳米材料和表面活性剂的质量比为1:(5～25)。较佳的，所述水杨酸钠和表面活性剂的质量比为10:(1～5)。较佳的，所述有机小分子胺选自三乙醇胺TEA和氨水中的至少一种，所述有机小分子胺和水杨酸钠的质量比为1：(5～50)。较佳的，所述硅源选自正硅酸乙酯TEOS、正硅酸甲酯TMOS、3-氨丙基三乙氧基硅烷APTES和1,2-双三甲氧基硅基乙烷BTME中的至少一种。较佳的，所述硅源和表面活性剂的用量为6μL～25μL：10mg。较佳的，所述水浴加热的温度为70～95℃，时间为2～6小时。该水浴加热的过程可在加入水杨酸钠和有机小分子胺时开始进行，在进行一段时间后再加入硅源继续水浴加热一定时间。较佳的，所述有机溶剂选自乙醇、氯仿、DMSO和环己烷中的至少一种。较佳的，所述磁力搅拌的磁子转速为300～800转/分钟。较佳的，所述巯基修饰的UCNPs@DMSNs和CuS纳米颗粒的用量比为8mg：5～100μmoL。再一方面，本专利技术还提供了一种PEG修饰的近红外光激活的核壳结构纳米酶，将甲氧基-聚乙二醇-硅烷加入到近红外光激活的核壳结构纳米酶溶液中，在40～80℃水浴加热6～24小时，再经离心处理和洗涤，得到所述PEG修饰的近红外光激活的核壳结构纳米酶。对所得近红外光激活本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近红外光激活的核壳结构纳米酶，其特征在于，包括：上转换发光纳米材料作为内核，形成在内核表面的巯基修饰的枝状结构二氧化硅作为外壳，以及分布在巯基修饰的枝状结构二氧化硅的表面和孔道中的纳米CuS。/n

【技术特征摘要】
1.一种近红外光激活的核壳结构纳米酶，其特征在于，包括：上转换发光纳米材料作为内核，形成在内核表面的巯基修饰的枝状结构二氧化硅作为外壳，以及分布在巯基修饰的枝状结构二氧化硅的表面和孔道中的纳米CuS。


2.根据权利要求1所述的核壳结构纳米酶，其特征在于，所述上转换发光纳米材料选自NaYF4:Er/Yb、NaYF4:Yb/Er/Tm、NaYF4:Yb/Gd/Er、NaYF4:Yb/Tm、NaYF4:Yb/Tm@NaGdF4和NaGdF4:Yb/Er中的至少一种；所述上转换发光纳米材料的粒径为10nm～100nm。


3.根据权利要求1或2所述的核壳结构纳米酶，其特征在于，所述巯基修饰的枝状结构二氧化硅的粒径为50nm～200nm，孔道的直径为5～20nm；所述巯基修饰的枝状结构二氧化硅的含量为40～80wt%。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的核壳结构纳米酶，其特征在于，所述纳米CuS的粒径为1nm～20nm；所述纳米CuS的负载量为5～40wt%。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的核壳结构纳米酶，其特征在于，所述核壳结构纳米酶的粒径为50～300nm。


6.一种如权利要求1-5中任一项所述的近红外光激活的核壳结构纳米酶的制备方法，其特征在于，包括：
（1）将上转换发光纳米材料加入到表面活性剂的水溶液中，经超声乳化，得到乳液A；
（2）在乳液A中加入水杨酸钠和有机小分子胺，再加入硅源，再经水浴加热、离心处理和洗涤处理，得到枝状结构二氧化硅包裹上转换发光纳米材料的核壳结构纳米颗粒，记为UCNPs@DMSNs；
（3）所得UCNPs@DMSNs分散在有机溶剂中，再加入3-巯丙基三甲氧基硅烷MPTS和氨水，在磁力搅拌下反应10～24小时，再经离心处理，巯基修饰的UCNPs...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈航榕，陈潜，张衡，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31