一种载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料及其制备方法与应用，该MOFs材料是将硼酸装载到金属卟啉锆基MOFs材料孔隙中，其粒径为190nm，采用水热法合成，反应条件温和，合成效率高，生物相容性好，且可以实现在高温环境中装载药物的目的，载药量高，具有良好的活性氧生成能力，硼酸装载率达到34wt％，通过实验证明，该载硼MOFs材料可以靶向在脑胶质瘤细胞中富集，说明其可以被癌细胞有效摄取，可以作为BNCT治疗的药物载体。

【技术实现步骤摘要】
一种载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料及其制备方法与应用
本专利技术属于化学和生物医学领域，具体涉及一种载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料及其制备方法与应用。
技术介绍
硼中子俘获治疗(BNCT)被誉为继化疗、放疗、靶向疗法、免疫疗法后的“第五疗法”。治疗原理是在治疗时先给病人注射一种含硼的药物，这种药物迅速聚集于癌细胞内，随后给病人进行1小时内的中子照射，整个治疗过程一般只需照射一次，照射的中子被癌细胞内的硼俘获，产生高杀伤力的α粒子和锂离子，由于α粒子和锂离子射程很短，只有约一个细胞的长度，利用该特性可“杀死”癌细胞而尽量不损伤周围细胞组织。BNCT的研发为癌症治疗带来新的思路，并具有广阔的市场前景。硼酸及其衍生物是用于BNCT治疗的第一代硼药，但因为硼酸具有水溶性差、毒性高、靶向性差的特点，当前的含硼药物不适合直接给药方式，需要利用合适的药物载体进行药物传递，实现药物在癌症部位的释放，从而达到高效治疗的效果。另外，硼酸在水中的溶解性与温度正相关，这使脂质体、微乳液、固体脂质纳米粒等热稳定性差的纳米载体对硼酸的装载效率低下，因此，设计、构建合适的药物载体材料是提高BNCT治疗效果的关键之一。而近几十年来新兴的金属一有机框架材料(Metal-OrgannicFrameworks，MOFs)具有载药量高、生物相容性好，易于化学修饰等特点，很好地符合理想药物载体材料的要求，备受材料学家、仿生学家等研究者的关注，尤其引起生物医学研究者的关注。另外，卟啉类化合物素有“生命色素”之称，具有生物安全性高、肿瘤组织亲和性好、易有效清除以及低副作用等特点，同时其具有独特的光学性质，广泛用于癌症的光动力治疗，故卟啉MOFs在生物医疗领域的应用也引起大家的广泛关注。由于BNCT属于一次性治疗，通过后续的光动力联合治疗清除残余癌细胞是有意义的，因而基于此类化合物自组装而成的MOFs也适合作为药物载体应用于光动力与BNCT联合治疗。但目前对于装载硼酸的卟啉MOFs材料还处于空白状态，国内外暂无此相关研究，用于BNCT治疗或BNCT与光动力联合治疗的含硼药物限制了这一技术的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料，采用水热法合成，反应条件温和，合成效率高，MOFs材料粒径均匀，其粒径为190nm左右，生物相容性好，可以作为BNCT治疗的药物载体或光动力与BNCT治疗联合治疗的药物载体。本专利技术为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：一种载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料，将硼酸装载到金属卟啉锆基MOFs材料孔隙中，即得到载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料，其硼酸装载率达到34wt％。优选的，所述金属卟啉锆基MOFs材料粒径为180～200nm。优选的，所述金属卟啉锆基MOFs材料粒径为190nm±0.2。本专利技术提供一种载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料的制备方法，包括以下步骤：(1)制备金属卟啉锆基MOFs材料：将Fe-TCPP、八水合氯化氧锆、苯甲酸固体粉末超声溶解于二甲基甲酰胺溶液中，然后将混合溶液加热至80～100℃并搅拌，反应结束并冷却后，离心得到棕色纳米颗粒，并用二甲基甲酰胺溶液将棕色纳米颗粒洗涤至少2次，即得到铁卟啉锆基MOFs材料，其中Fe-TCPP为5,10,15,20-四(4-羧基苯基)铁卟啉；(2)制备载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料：将硼酸溶解于沸水中，然后再加入铁卟啉锆基MOFs材料在沸水中溶解并超声混合，使混合物在黑暗中回流反应20～25h，然后趁热离心处理，弃掉上清，再用沸水洗涤并离心处理至少2次，得到深棕色的载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料。优选的，所述步骤(1)中Fe-TCPP、八水合氯化氧锆、苯甲酸的质量比为1:3:28。优选的，所述步骤(2)中硼酸与铁卟啉锆基MOFs材料的质量比为400:1。优选的，所述步骤(1)中Fe-TCPP的制备方法，包括以下步骤：(a)将对甲酰基苯甲酸甲酯、丙酸、吡咯混合，在黑暗中回流10～15h，反应结束后冷却至室温，然后过滤收集沉淀，并用去离子水洗涤至少2次，得到紫色晶体5,10,15,20-四(4-甲酯基苯基)卟啉；(b)将步骤(a)中得到的5,10,15,20-四(4-甲酯基苯基)卟啉与四水合氯化亚铁溶解于二甲基甲酰胺中，黑暗中回流反应5～8h，反应结束后冷却至室温，用去离子水洗涤并过滤收集棕褐色沉淀，然后将棕褐色沉淀溶于氯仿，首先用HCl溶液洗涤至少2次，再用去离子水洗涤至少2次，将下层褐色氯仿溶液用无水硫酸钠干燥后再真空加热至50～70℃干燥2～3h，得到深棕色粉末5,10,15,20-四(4-甲酯基苯基)铁卟啉；(c)将步骤(b)中得到的5,10,15,20-四(4-甲酯基苯基)铁卟啉加入四氢呋喃与甲醇等体积混合液中，然后加入氢氧化钾溶液，在黑暗中反应10～13h，反应结束后，将四氢呋喃与甲醇蒸发，然后加热至50～70℃，并加入去离子水直至沉淀完全溶解，然后逐渐再加入HCl溶液直至无沉淀生成，将沉淀过滤并用去离子水反复洗涤，然后在50～70℃温度下真空干燥3～5h，得到深棕色粉末5,10,15,20-四(4-羧基苯基)铁卟啉，即Fe-TCPP。优选的，所述步骤(a)中对甲酰基苯甲酸甲酯与吡咯的摩尔质量比为10:1，所述步骤(b)中5,10,15,20-四(4-甲酯基苯基)卟啉与四水合氯化亚铁的质量比为1：3000，所述步骤(c)中5,10,15,20-四(4-甲酯基苯基)铁卟啉与氢氧化钾的质量比为1:3.5。本专利技术还提供一种载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料在制备抗肿瘤药物载体中的应用。优选的，所述应用包括作为BNCT治疗的药物载体或BNCT与光动力联合治疗的药物载体。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术提供的一种载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料，采用水热法合成，反应条件温和，合成效率高；(2)该MOFs材料具有良好热稳定性，在沸水环境中仍可以保持结构稳定，能够达到在高温环境中装载药物的目的，且载药量高，硼酸装载率达到34wt％，具有良好的活性氧生成能力及生物相容性；(3)该MOFs材料粒径均匀，其粒径为190nm±0.2，单一分散性好。附图说明图1是本专利技术实施例的载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料的TEM图；图2是本专利技术实施例的金属卟啉锆基MOFs材料装载硼酸前后的紫外吸收光谱图；图3是本专利技术实施例的载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料的红外光谱图；图4是本专利技术实施例的金属卟啉锆基MOFs材料在沸水中装载硼酸前后的SEM图；图5是本专利技术实施例的载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料在PBS中静置14天的粒径分布变化；图6是将载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料与脑胶质瘤细胞共培养后使用CLSM观察到的细胞成像图；图7是将载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料与人脐静脉内皮细胞共培养后使用CLSM观察到的活性氧的检测图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料，其特征在于，所述金属卟啉锆基MOFs材料孔隙中装载有硼酸。/n

【技术特征摘要】
1.一种载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料，其特征在于，所述金属卟啉锆基MOFs材料孔隙中装载有硼酸。


2.根据权利要求1所述的一种载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料，其特征在于，所述金属卟啉锆基MOFs材料粒径为180～200nm。


3.根据权利要求1所述的一种载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料，其特征在于，所述金属卟啉锆基MOFs材料粒径为190nm±0.2。


4.一种载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备金属卟啉锆基MOFs材料：将Fe-TCPP、八水合氯化氧锆、苯甲酸固体粉末超声溶解于二甲基甲酰胺溶液中，然后将混合溶液加热至80～100℃并搅拌，反应结束并冷却后，离心得到棕色纳米颗粒，并用二甲基甲酰胺溶液将棕色纳米颗粒洗涤至少2次，即得到铁卟啉锆基MOFs材料，其中Fe-TCPP为5,10,15,20-四(4-羧基苯基)铁卟啉；
(2)制备载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料：将硼酸溶解于沸水中，然后再加入铁卟啉锆基MOFs材料在沸水中溶解并超声混合，使混合物在黑暗中回流反应20～25h，然后趁热离心处理，弃掉上清，再用沸水洗涤并离心处理至少2次，得到深棕色的载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料。


5.根据权利要求4所述的一种载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料，其特征在于，所述步骤(1)中Fe-TCPP、八水合氯化氧锆、苯甲酸的质量比为1:3:28。


6.根据权利要求4所述的一种载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料，其特征在于，所述步骤(2)中硼酸与铁卟啉锆基MOFs材料的质量比为400:1。


7.根据权利要求4所述的一种载有硼酸的金属卟啉锆基MOFs材料，其特征在于，所述步骤(1)中Fe-TCPP的制备方法，包括以下步骤：
(a)将对甲酰基苯甲酸甲酯、丙酸、吡咯混合，在黑暗中回流1...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢更妹，王志杰，李娟，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11