用于抗肿瘤治疗和免疫调节的砷烯纳米材料及合成方法技术

本发明专利技术提供一种用于抗肿瘤治疗和免疫调节的砷烯纳米材料，具体涉及生物医药技术领域，抗肿瘤作用主要表现在抑制宫颈癌的生长，免疫调节功能为二维砷烯纳米材料能够有效地与血浆蛋白结合，激活体内体外的免疫反应，促进树突细胞的成熟分化、抑瘤细胞因子分泌量增加，以及激活巨噬细胞由促瘤型的M2型向抑瘤的M1型转变。本发明专利技术同时具备抗肿瘤作用和免疫调节功能。

【技术实现步骤摘要】
用于抗肿瘤治疗和免疫调节的砷烯纳米材料及合成方法
本专利技术属于生物医药
，具体涉及一种用于抗肿瘤治疗和免疫调节的砷烯纳米材料。
技术介绍
免疫检查点抑制剂疗法通过释放患者自身的T细胞来杀死肿瘤，目前主要适用于免疫原性肿瘤如黑色素瘤、肾癌以及非小细胞肺癌。程序性死亡受体1(programmeddeath1,PD-1)及其配体(programmeddeath1ligand，PD-L1)是目前研究最为广泛的免疫检查点；二维单元素材料由于它具有合适的带隙、可调节的光学、电子、催化和电化学性质而备受关注。相比发展较早的IVA族二维单元素纳米材料如石墨烯、硅烯、锗烯，VA族二维单元素纳米材料如黑磷、砷烯、锑烯和铋烯具有强自旋-轨道耦合效应和更大的电子带隙，能拥有更强的拓扑绝缘体特性，更有利于半导体应用和节能集成电路的设计。在生物应用方面，由于二维单元素纳米材料具有优异的光学和电子性能，被认为是有前途的生物传感器、生物诊断试剂和光学治疗策略。同时，二维单元素纳米材料具有超高的表面积/体积比，可实现药物的负载和可控释放。此外，由于生物系统对于简单元素组成的材料的新陈代谢和降解机制更加简单，因此相比于其他多元素材料更具优势。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于抗肿瘤治疗和免疫调节的砷烯纳米材料，包含免疫调节和抗肿瘤治疗。所述免疫调节是指激活免疫反应，诱导免疫细胞分化，对肿瘤进行杀伤。所述抗肿瘤治疗是指用于抑制肿瘤生长，减小肿瘤体积。本专利技术提供了如下的技术方案：用于抗肿瘤治疗和免疫调节的砷烯纳米材料合成方法,具体步骤如下：S1、将500毫克纯砷粉，分散在20mL纯度99.99％为二甲基亚砜中；并通入氮气10min将系统中的氧气排出。S2、在功率为1700W的YMN1-1800Y超声波细胞研磨机中冰浴120min进行剥离得到分散体，DMSO洗涤三次以去除超声过程中产生的杂质，6000rpm转速离心2分钟，收集上清，获得砷烯纳米材料。优选的，获得砷烯纳米材料用于抑制肿瘤表面免疫检查点PD-L1与PD-1的结合。优选的，获得砷烯纳米材料用于诱导巨噬细胞从M2型向M1型转化。优选的，所述砷二维纳米材料的浓度为120ug/mL。本专利技术的有益效果：本专利技术在进入血液之后与血浆蛋白结合形成蛋白冠，更有利于被免疫细胞吞噬识别以激活免疫反应，发挥免疫调节的作用；与此同时，砷烯能够抑制肿瘤表面免疫检查点PD-1与PD-L1的结合，进而发挥治疗肿瘤的作用。砷二维纳米材料在体内和体外均有显著的抗肿瘤作用，所述砷二维纳米材料对于Hela实体瘤显示出一定的抗增殖作用，抑制率为81％。本专利技术在体内和体外均能激活免疫反应，所述砷二维纳米材料能够在肿瘤模型小鼠体内诱导树突细胞成熟分化，分泌细胞因子激活免疫应答，诱导巨噬细胞从M2型向M1型转化。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术实施例1制备砷烯材料的表征图；图2为本专利技术实施例1所制备材料在体外对Hela细胞的抑制作用；图3为本专利技术实施例1所制备材料对Hela荷瘤小鼠瘤体积影响；图4为本专利技术实施例1所制备材料对Hela荷瘤小鼠体重影响；图5为本专利技术实施例1所制备材料在体外促进未成熟分化的树突细胞的成熟分化；图6为本专利技术实施例1所制备材料在体外促进巨噬细胞由M2向M1型转变；图7为本专利技术实施例1所制备材料在体外促进巨噬细胞分泌抑瘤细胞因子；图8为本专利技术实施例1所制备材料在体外激活巨噬细胞的NF-kB通路；图9为本专利技术实施例1所制备材料在宫颈癌荷瘤小鼠体内刺激肿瘤引流区树突细胞的成熟分化；图10为本专利技术实施例1所制备材料在宫颈癌荷瘤小鼠体内促进巨噬细胞由M2向M1型转变；图11为本专利技术实施例1所制备材料在宫颈癌荷瘤小鼠体内激活免疫因子释放；图12为本专利技术实施例1所制备材料对小鼠宫颈癌细胞PD-L1的抑制。具体实施方式砷烯纳米材料，具有适当的电子带隙(最大电子带隙为2.49eV)、高载流子迁移率和良好的光学性能，可用于半导体器件，光电催化，自旋电子器件等。同时，二维砷纳米片具有良好的生物安全性，对急性早幼粒白血病细胞表现出强抗增殖活性，但对正常细胞无毒。纳米材料进入血浆之后会与血浆蛋白结合，发生能够改变材料整体药理和毒理学特征的表面生物转化，这将对纳米材料的药代动力学和生物安全性产生影响，进而影响材料的治疗和诊断功能。蛋白冠的形成不仅能够影响纳米材料的血液循环时间、生物分布、生物降解和靶向效率，还能够通过多种方式减轻纳米材料的细胞毒性，并降低其溶血活性，触发不同的免疫反应；实施例1砷烯纳米材料和砷烯-蛋白冠的合成S1、将500毫克纯砷粉(AladdinAldrich)分散在20mL二甲基亚砜(AladdinAldrich，纯度99.99％)中。为避免超声过程中砷的氧化，通入氮气10min将系统中的氧气排出。S2、在功率为1700W的YMN1-1800Y超声波细胞研磨机中冰浴120min进行剥离得到分散体，DMSO洗涤三次以去除超声过程中产生的杂质，6000r转速离心2分钟，收集上清，获得砷烯纳米材料，用于后续生物检测。S3、向300μL鼠血浆中加入100μL上述砷烯纳米材料，涡旋摇匀，于4℃孵育4h,获得砷烯-蛋白冠。实施例2砷烯纳米材料的细胞毒活测试S1、对本专利技术实施例1制备的砷烯纳米材料进行细胞毒活性测试，分别以Hela、HEK293细胞为模型，以实施例1中合成的砷烯纳米材料为待检测物，将所述待检测物作用于细胞后，观察细胞的存活情况，以cck8方法测试细胞存活率，具体操作步骤如下：S1、收集上述对数期细胞，调整细胞悬液的浓度，加入96孔板中，每孔细胞数约为1×104；S2、将上述实验细胞置于CO2浓度为5％的细胞培养箱中，37℃培养24h；S3、将砷烯纳米材料按一定梯度倍数用含10％FBS的培养基稀释，加入上述植入细胞的96孔板中，每个浓度设3个复孔，孵化24h；S4、每孔加入10μL的cck8溶液，继续孵化4h，孵育后用酶标仪在450nm处测定培养液的荧光强度，计算细胞活力。所有实验重复三次，以确保结果的重复性，结果如图2左。实施例3砷烯纳米材料的活、死细胞活力/毒性检测S1、收集上述对数期细胞，将细胞接种于35mm玻璃底共聚焦培养皿中，37℃培养24h；S2、将上述细胞分别用0.6μg/mL或1.2μg/mL的砷烯纳米材料孵育12h，并以未处理细胞为对照。S3、用PBS温和洗涤细胞，去除上清，加入足量工作液(2uM钙黄素AM和8uMPI)，保证没过单层细胞，室温孵育30-45分钟。S4、吸出染色工作液终止孵育，加入PBS没过单层细胞，荧光显微镜下观察标记细胞，结果如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于抗肿瘤治疗和免疫调节的砷烯纳米材料合成方法，其特征在于，具体步骤如下：/nS1、将500毫克纯砷粉，分散在20mL纯度99.99％为二甲基亚砜中；并通入氮气10min将系统中的氧气排出。/nS2、在功率为1700W的YMN1-1800Y超声波细胞研磨机中冰浴120min进行剥离得到分散体，DMSO洗涤三次以去除超声过程中产生的杂质，6000rpm转速离心2分钟，收集上清，获得砷烯纳米材料。/n

【技术特征摘要】
1.用于抗肿瘤治疗和免疫调节的砷烯纳米材料合成方法，其特征在于，具体步骤如下：
S1、将500毫克纯砷粉，分散在20mL纯度99.99％为二甲基亚砜中；并通入氮气10min将系统中的氧气排出。
S2、在功率为1700W的YMN1-1800Y超声波细胞研磨机中冰浴120min进行剥离得到分散体，DMSO洗涤三次以去除超声过程中产生的杂质，6000rpm转速离心2分钟，收集上清，获得砷烯纳米材料。

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀秀，赵劲，张静怡，金钟，胡毅，魏炜，郭子建，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32