硼氮掺杂石墨烯量子点的制备及其在硼中子俘获治疗药物中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种硼氮掺杂石墨烯量子点的制备及其在硼中子俘获治疗药物中的应用，涉及化学和生物医学肿瘤诊疗领域。其以石墨烯量子点和

【技术实现步骤摘要】
硼氮掺杂石墨烯量子点的制备及其在硼中子俘获治疗药物中的应用


[0001]本专利技术涉及化学和生物医学肿瘤诊疗领域，具体涉及硼氮掺杂石墨烯量子点的制备及其在硼中子俘获治疗药物中的应用。

技术介绍

[0002]硼中子俘获治疗(BNCT)作为一种新型肿瘤精确治疗方法，通过肿瘤细胞内的
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B俘获热中子发生核裂变反应产生α粒子和7Li反冲核，从而选择性地杀死肿瘤细胞。BNCT是基于核俘获和核裂变反应，由于非放射性
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B原子(在天然硼元素中含量为20％)能够发生中子俘获进而发生核裂变，
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B在受到一定能量的中子照射后生成活化的
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B并随即裂变为高能α粒子和7Li反冲核，核反应式为：
[0003]B
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+n
th
→
[B
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]*
→
α+Li7+2.31MeV
[0004]高能α粒子和7Li反冲核均可在反应瞬间，在靶(细胞)直径的微间距(约为5～9μm)内发生游离。由于俘获反应的致死强度受限于含硼细胞，所以BNCT可以被视为一种生物性和物理性的靶向放射治疗，其中，BNCT成功与否的关键取决于肿瘤是否摄入足够量的
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B，即确保将足量的
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B选择性地递送至肿瘤细胞内部，并尽可能的减少肿瘤附近的人体正常组织吸收
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B，避免人体的正常组织受到核俘获和核裂变反应的伤害。
[0005]人工合成的硼输送挤种类较多，但目前可供临床治疗使用的只有两种：一种是多面体硼烷阴离子，也称为钠硼笼化物或BSH(Na2B
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H
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SH)，主要在日本使用；另一种是二羟基硼苯丙氨酸衍生物，也称为硼笼苯基丙氨酸或BPA，主要在美国、欧洲、日本、阿根廷和绕弯等地用于临床试验。BPA和BSH均通过静脉注射给药并对肿瘤灶进行中子照射，其中，中子源由经特殊改造的核反应堆提供。截止至1994年，日本主要使用低能(<0.5eV)热中子束，由于低能热中子束对人体组织的穿透深度有限，后续美国、欧洲、日本在临床试验中采用了具有穿透能力更强、能量更强的超热中子束(超热中子的能量为0.5eV～10keV)。
[0006]理论上，BNCT具有高度选择性，以肿瘤细胞为靶不会对肿瘤周围的正常细胞和组织造成辐射损伤，相比于需要进行6～7周的常规体外射束光子放射治疗，BNCT能够将达到60～70Gy的剂量可以在1～2个给药时间段送入肿瘤细胞。然而，BNCT的有效性取决于
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B在肿瘤中分布的相对均匀性，而这目前仍是BNCT中尚未解决的难题，限制着BNCT的发展。
[0007]同时，BNCT硼输送剂也仍是目前一个亟需解决的难题。对于硼输送剂最为重要的要求为：1.对于人体全身的毒性低，人体正常组织对其的摄入量低，而肿瘤细胞随着其自身恶性程度的增加，即肿瘤细胞的恶性程度越高其摄入量越高。2.硼输送剂在肿瘤中的浓度为2010B/g。3.硼输送剂在BNCT过程中能够迅速从患者血液和正常组织中清除，但在肿瘤内则持续留存。然而，目前尚无硼输送剂能够同时满足上述要求。因此，迫切需要寻找一种含硼复合体作为有效的硼输送剂，能够明显增加高脂溶性药物的水溶解度、减缓药物的半衰期、提高生物利用度。

技术实现思路

[0008]本专利技术旨在解决上述问题，提供了一种硼氮掺杂石墨烯量子点的制备及其在硼中子俘获治疗药物中的应用，该硼氮掺杂石墨烯量子点具有优异的体内荧光成像效果和良好的生物相容性，能够有效地在乳腺癌肿瘤部位富集且对乳腺癌细胞具有一定的抑制作用。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]一种硼氮掺杂石墨烯量子点，以石墨烯量子点和
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B硼酸水溶液作为原料，其中，所述石墨烯量子点和所述
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B硼酸水溶液的质量配比为1:2。
[0011]优选地，所述硼氮掺杂石墨烯量子点的粒径为40～70nm。
[0012]上述的硼氮掺杂石墨烯量子点的制备方法，采用气相沉淀法合成硼氮掺杂石墨烯量子点。
[0013]优选地，具体包括以下步骤：
[0014]a、将可溶性淀粉溶解于水中，混合搅拌后得到溶解液，将溶解液加入到反应釜中进行水热反应得到反应液，对反应液进行离心、过滤后，取上层溶液冷冻干燥制得石墨烯量子点粉末；
[0015]b、将石墨烯量子点粉末与
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B硼酸水溶液均匀混合后，冷冻干燥得到粉末状产物，将粉末状产物置于管式炉中并向管式炉内通入NH3进行反应，反应后制得硼氮掺杂石墨烯量子点；
[0016]c、将硼氮掺杂石墨烯量子点在热水中洗涤，冷冻干燥后得到硼氮掺杂石墨烯量子点粉末。
[0017]优选地，所述步骤a中，反应釜的设定温度为150～200℃，水热反应时间为60～120min。
[0018]优选地，所述
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B硼酸水溶液的浓度为0.1～1mg/mL，
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B硼酸水溶液中
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B的丰度为95％。
[0019]优选地，所述步骤b中，管式炉的设定温度为700～900℃。
[0020]上述硼氮掺杂石墨烯量子点在肿瘤BNCT治疗药物中的应用。
[0021]优选地，所述应用包括靶向乳腺癌肿瘤组织，并在乳腺癌肿瘤部位富集。
[0022]优选地，所述应用包括作为硼输送剂将
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B送至肿瘤细胞内。
[0023]本专利技术的有益效果为：
[0024]本专利技术构建了一种以石墨烯量子点和
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B硼酸水溶液作为原料合成硼氮掺杂石墨烯量子点(BNGO)的方法，硼氮掺杂石墨烯量子点具有优异的光学性质、良好的生物相容性和低毒性，在生物成像、化学传感、光催化和药物输送等领域具有重要的应用前景。通过实验证明，本专利技术用石墨烯量子点和
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B硼酸水溶液为原料合成的BNGO可以靶向乳腺癌肿瘤，并在乳腺癌肿瘤部位富集，而在健康组织中BNGO能够被快速代谢排泄，为实现BNCT治疗提供了条件。因此，BNGO可以作为一种适用于BNCT治疗的新型硼输送剂，实现乳腺癌肿瘤的诊断和BNCT治疗。
附图说明
[0025]图1为本专利技术BNGO纳米颗粒原子粒显微镜AFM示意图。
[0026]图2为本专利技术BNGOs的荧光发射谱。
[0027]图3为BNGO对乳腺癌细胞4T1存活率的影响结果示意图。
[0028]图4为不含BNGO的乳腺癌细胞经中子辐照后的细胞形态示意图。
[0029]图5为含BNGO的乳腺癌细胞经中子辐照后的细胞形态示意图。
[0030]图6为C1
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203光学显微镜观察到的对照实验结果；图(a)为含有BNGO的乳腺癌细胞，图(b)为不含有BNGO的乳腺癌细胞。
[0031]图7为BNGO对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硼氮掺杂石墨烯量子点，其特征在于，以石墨烯量子点和
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B硼酸水溶液作为原料，其中，所述石墨烯量子点和所述
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B硼酸水溶液的质量配比为1:2。2.根据权利要求1所述的一种硼氮掺杂石墨烯量子点，其特征在于，所述硼氮掺杂石墨烯量子点的粒径为40～70nm。3.根据权利要求1所述的硼氮掺杂石墨烯量子点的制备方法，其特征在于，采用气相沉淀法合成硼氮掺杂石墨烯量子点。4.根据权利要求3所述的硼氮掺杂石墨烯量子点的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：a、将可溶性淀粉溶解于水中，混合搅拌后得到溶解液，将溶解液加入到反应釜中进行水热反应得到反应液，对反应液进行离心、过滤后，取上层溶液冷冻干燥制得石墨烯量子点粉末；b、将石墨烯量子点粉末与
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B硼酸水溶液均匀混合后，冷冻干燥得到粉末状产物，将粉末状产物置于管式炉中并向管式炉内通入NH3进行反应，反应后制得硼氮掺杂石墨烯量子点；c、将硼氮掺杂石墨烯量子点在热水中洗涤，冷冻干燥后得到硼氮掺杂石...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢更妹，李嘉程，李娟，崔荣丽，陈奎，常亚男，
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：