硫铁矿纳米酶、抗肿瘤药物及应用制造技术

本发明专利技术提供一种硫铁矿纳米酶、抗肿瘤药物及应用，硫铁矿纳米酶包括Fe

【技术实现步骤摘要】
硫铁矿纳米酶、抗肿瘤药物及应用


[0001]本专利技术涉及纳米材料和肿瘤治疗
，具体涉及硫铁矿纳米酶、抗肿瘤药物及应用。

技术介绍

[0002]自从2007年首次报道Fe3O4纳米颗粒具有类似过氧化物酶活性，纳米酶——一类自身蕴含酶学特性的纳米材料，已经形成一个新兴领域。作为新一代模拟酶，纳米酶具有经济、稳定、易于大批量生产的优点，更重要的是，纳米酶集酶的催化活性和纳米材料独特的理化性质于一身，使它成为一个多功能分子。不同的纳米酶已经作为天然酶的替代物广泛用于分子检测、免疫测定、抗菌和环境治理等领域。特别是，纳米酶调节活性氧(Reactive oxygen species，ROS)的能力可被用于肿瘤治疗，比如具有POD(过氧化物酶)活性的纳米酶在肿瘤微环境中催化H2O2产生高毒性的
·
OH引起肿瘤细胞的凋亡，用于肿瘤治疗。但是由于纳米酶与H2O2的亲和力不高而且肿瘤微环境中H2O2的含量比较低，不足量的
·
OH限制了肿瘤治疗效果。因此目前大多数纳米酶用于肿瘤治疗时需要与其他方法结合，比如光热疗法，光动力疗法，声动力疗法及免疫疗法。所以，开发具有提高的H2O2亲和力或者自身能产生H2O2的高效纳米酶是迫切而具有挑战性的。
[0003]引起肿瘤细胞的凋亡是目前癌症最主要的治疗方式。但是由于肿瘤细胞固有或后天发展的对凋亡的抵抗性，基于凋亡的癌症治疗效果并不令人满意。比如，有研究表明由于KRAS突变会导致凋亡抗性，因此，基于凋亡的治疗方式不能有效治疗含有KRAS突变的肿瘤，而此类肿瘤占全部肿瘤类型的比例高达25％。所以，将凋亡与非凋亡的肿瘤治疗方式相结合将打开肿瘤治疗和克服耐药新的大门。
[0004]铁死亡，是一种新型的、铁依赖的非凋亡细胞死亡方式，以过氧化脂(LPO)的积累为主要特征。LPO的积累，是由细胞内的自由基比如
·
OH或者酶催化细胞膜脂质不可逆的过氧化形成。脂质氢过氧化物酶GPX4可使用还原型谷胱甘肽(GSH)作为辅因子，将活跃的LPO还原成不活跃的脂醇类物质，从而避免LPO进一步形成毒性的脂质ROS及其诱导的细胞膜破坏和铁死亡。目前已经有不同的方法被研究出来用于肿瘤的铁死亡治疗，比如通过增加细胞内铁离子浓度增加
·
OH的产生或者通过减少辅因子GSH引起GPX4的失活。因为铁死亡与凋亡的死亡路径不同，所以将铁死亡与凋亡结合将会避免凋亡相关的抗性问题，例如含有KRAS突变的凋亡抵抗肿瘤细胞。但是目前这种凋亡
‑
铁死亡相结合的策略却很少。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供硫铁矿纳米酶、抗肿瘤药物及应用，该硫铁矿纳米酶具有类似过氧化物酶活性，且对底物过氧化氢(H2O2)具有超高的亲和力，能够催化肿瘤微环境中的H2O2产生大量的羟基自由基(
·
OH)杀死肿瘤细胞；同时具有类似谷胱甘肽氧化酶活性，可以催化还原型谷胱甘肽(GSH)被氧气氧化成氧化型谷胱甘肽和H2O2，具有双酶活的硫铁矿纳米酶可构成一个自级联的平台，产生大量的
·
OH并耗竭细胞内的还原型谷胱甘肽，引起肿
瘤细胞的凋亡和铁死亡，从而避免肿瘤细胞的凋亡抗性的影响，实现优异的治疗效果。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0007]本专利技术第一方面提供了一种硫铁矿纳米酶，包括Fe
2+
和S
22
‑
，Fe和S的原子比为1：2，所述硫铁矿纳米酶呈现FeS2晶型。
[0008]在本专利技术的某一个实施例中，所述硫铁矿纳米酶的POD活性催化H2O2转化为
·
OH的催化效率(k
cat
/K
M
)为(8.5～9.5)
×
108s
‑1M
‑1，所述硫铁矿纳米酶的GSH
‑
OXD活性催化GSH氧化成GSSG和H2O2的催化效率(k
cat
/K
M
)为(1～1.4)
×
108s
‑1M
‑1。
[0009]在本专利技术的某一个实施例中，所述硫铁矿纳米酶为球型，平均直径为145～155nm，具有水溶性和生物相容性。
[0010]本专利技术第二方面提供了上述硫铁矿纳米酶的制备方法，包括如下步骤：
[0011]S1将表面活性剂分散在乙二醇溶液中，持续搅拌下加入铁盐，得到混合溶液A；
[0012]S2剧烈搅拌所述混合溶液A，并在搅拌同时加入醋酸钠，得到混合溶液B；
[0013]S3向所述混合溶液B中加入硫粉，超声反应，得到均匀分散的混合溶液C；
[0014]S4将混合溶液C置于高温条件下反应，反应后冷却至室温，得到混合溶液D；
[0015]S5将混合溶液D离心收集得到沉淀物，将沉淀物清洗后，冻干即得。
[0016]上述制备方法中，步骤S3中超声反应的时间为1h；步骤S4中的高温条件下反应的具体方法为将混合溶液C转移到聚四氟乙烯做内衬的不锈钢高压釜内，密封和保持在473K下高温反应12h；步骤S5中的离心条件为10000转下离心10min。
[0017]在本专利技术的某一个实施例中，所述表面活性剂为PVP。
[0018]在本专利技术的某一个实施例中，所述铁盐为FeCl3·
6H2O，所述铁盐、表面活性剂和硫粉的质量比为0.5：(0.6～0.8)：(0.3～0.6)。
[0019]本专利技术第三方面提供了一种抗肿瘤药物，包括上述硫铁矿纳米酶。
[0020]在本专利技术某一个实施例中，所述硫铁矿纳米酶表面还经过靶向分子修饰，所述靶向分子为抗体、叶酸或卟啉类化合物。
[0021]在本专利技术某一个实施例中，所述靶向分子为叶酸，修饰方法为采用巯基
‑
聚乙二醇
‑
叶酸为中间物，将中间物与所述硫铁矿纳米酶在室温下超声，之后旋转混合即得。
[0022]本专利技术第四方面提供了上述硫铁矿纳米酶或上述抗肿瘤药物在制备诱导肿瘤细胞凋亡药物、诱导肿瘤细胞铁死亡药物或诱导肿瘤细胞凋亡
‑
铁死亡联合治疗药物中的应用。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0024]1、本专利技术的硫铁矿纳米酶具有高强度过氧化物酶(POD)活性，对H2O2表现出极高的亲和力，催化H2O2转化为
·
OH的催化效率(k
cat
/K
M
)比Fe3O4纳米酶和HRP分别高4144倍和3086倍，可以在较低的H2O2条件下(0.5mM，与肿瘤细胞中浓度类似)催化产生更多的
·
OH；硫铁矿纳米酶具有谷胱甘肽氧化酶(GSH
‑
OXD)活性，能够催化氧气氧化还原型谷胱甘肽(Glutathione，GSH)成为氧化型谷胱甘肽(Oxidized glutathione，GSSG)和H2O2，催化前后，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫铁矿纳米酶，其特征在于，包括Fe
2+
和S
22
‑
，Fe和S的原子比为1：2，所述硫铁矿纳米酶呈现FeS2晶型。2.根据权利要求1所述的硫铁矿纳米酶，其特征在于，所述硫铁矿纳米酶的POD活性催化H2O2转化为
·
OH的催化效率(k
cat
/K
M
)为(8.5～9.5)
×
108s
‑1M
‑1，所述硫铁矿纳米酶的GSH
‑
OXD活性催化GSH氧化成GSSG和H2O2的催化效率(k
cat
/K
M
)为(1～1.4)
×
108s
‑1M
‑1。3.根据权利要求1所述的硫铁矿纳米酶，其特征在于，所述硫铁矿纳米酶为球型，平均直径为145～155nm，具有水溶性和生物相容性。4.一种权利要求1至3任一所述的硫铁矿纳米酶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1将表面活性剂分散在乙二醇溶液中，持续搅拌下加入铁盐，得到混合溶液A；S2剧烈搅拌所述混合溶液A，并在搅拌同时加入醋酸钠，得到混合溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎锡蕴，高利增，范克龙，孟祥芹，
申请(专利权)人：中国科学院生物物理研究所，
类型：发明
国别省市：