一种兼具芬顿催化和光热转换性能的铜钆核壳纳米颗粒及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种兼具芬顿催化和光热转换性能的铜钆核壳纳米颗粒及其制备方法与应用，该制备方法包括以乙酰丙酮钆与乙酰丙酮铜作为前驱体，聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性分子，通过溶剂热法制备出CuGd纳米颗粒，将CuGd纳米颗粒分散于一定浓度的转铁蛋白溶液中并搅拌后提高其靶向能力。本发明专利技术制备的Tpc

【技术实现步骤摘要】
一种兼具芬顿催化和光热转换性能的铜钆核壳纳米颗粒及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于生物材料
，具体涉及到一种兼具芬顿催化和光热转换性能的铜钆核壳纳米颗粒及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]肿瘤微环境(TME)的特点是由于活性氧(ROS)和类似的抗氧化物质(如还原型谷胱甘肽(GSH))的上调而产生强烈的氧化还原应激。化学动力疗法(CDT)作为一种新兴的癌症治疗策略，利用原位芬顿或类芬顿反应产生剧毒的羟基自由基(
·
OH)，引起脂质过氧化、DNA和线粒体损伤，进而导致癌细胞死亡。与传统的肿瘤治疗不同，CDT可以绕过对永久能量输入的需求，进而克服由泵送蛋白表达和肿瘤缺氧引起的多药耐药。CDT试剂的催化活性对于实现有效的癌症治疗起着关键作用。迄今为止，铁作为经典的CDT药物已被广泛研究用于肿瘤治疗。然而，铁基CDT试剂遇到了一些严重问题，包括TME反应弱、Fe(II)释放不足和催化活性低，因此它们很难产生足够的ROS来诱导癌细胞死亡。因此，目前铁基CDT药物仅作为肿瘤治疗的辅助手段，严重限制了其临床应用。
[0003]为了获得满意的癌症治疗，开发了大量新型CDT药物，包括铜、锰和钴。在这些CDT试剂中，由于Cu(II)/Cu(I)的潜力远远小于其他金属离子，因此，Cu物种显示出获得有效抗癌能力的巨大潜力。理论上，Cu(I)的Fenton催化速率比传统铁基试剂高约160倍。然而，Cu(I)是不稳定的，并且容易被氧化为Cu(II)，使得ROS生成能力被剥夺。为了原位供应Cu(I)，探索了通过消耗细胞GSH将Cu(II)转化为Cu(I)的途径。这一过程不仅实现了Cu(I)催化剂的高性能，而且耗尽了细胞中的还原物质，进一步加速了活性氧的生成。然而，由于GSH中Cu(II)和巯基的超高亲和力，Cu(II)迅速与细胞GSH协调，而不是还原为Cu(I)，这严重削弱了当前基于Cu的CDT试剂的催化活性。因此，有必要开发一种直接供应Cu(I)的铜基纳米系统。此前，研究表明CuO点修饰Cu@Gd2O3核壳纳米平台，用于自供电Cu(I)癌症CDT。在弱酸性TME中，纳米系统中的CuO点释放出丰富的Cu(II)。其次，Cu(II)与元素Cu核快速反应生成Cu(I)，使纳米系统获得有效的催化活性。因此，利用Cu(II)与元素Cu(0)的共比例反应制备Cu(I)自供纳米体系可以作为开发高效铜基CDT试剂的替代方法。
[0004]此外，光热疗法(PTT)作为一种有效、无创的肿瘤治疗策略已被深入探索。在PTT过程中，PT试剂将外部光能转化为热能，导致肿瘤部位升温。由于肿瘤细胞比正常细胞对温度变化更敏感，PTT能够有效消融肿瘤组织，同时避免对正常组织的损伤。此外，随着PTT温度的升高，Fenton或Fenton样反应的催化速率进一步加快，这促进了PTT和CDT在肿瘤治疗中的协同作用。因此，CDT与PTT的结合可能达到“1+1>2”的治疗效果，实现癌症更有效的治疗。然而，先前报道的PT试剂和芬顿催化试剂通过简单组合显示出不足的协同效应。因此，开发一种具有高PT转化率和活性氧生成活性的高效纳米试剂至关重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种兼具芬顿催化和光热转换性能的铜钆核壳纳米颗粒及其制备方法与应用，可以克服铜基纳米材料因Cu(I)离子不稳定导致的ROS生成水平低下的问题，并且利用联合治疗手段可以提高铜基纳米材料的肿瘤抑制作用。
[0006]为达上述目的，本专利技术提供了一种兼具芬顿催化和光热转换性能的铜钆核壳纳米颗粒，包括内部的无机材料以及无机材料表面包被的转铁蛋白电晕，无机材料包括单质铜原子、氧化铜以及非晶钆。，
[0007]采用上述方案的有益效果是：
[0008]进一步地，铜钆核壳纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009](1)溶剂热法制备CuGd纳米颗粒
[0010]将Cu(acac)2与Gd(acac)3共溶于有机溶剂中加热搅拌，再依次加入PVP和三乙醇胺，搅拌溶解后进行水热反应制得CuGd纳米颗粒；
[0011](2)Tpc
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CuGd的合成
[0012]将步骤(1)制得的CuGd纳米颗粒分散于转铁蛋白水溶液中，于室温下搅拌5～10h，离心并收集产物，经去离子水清洗2～4次后制得Tpc
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CuGd核壳纳米颗粒。
[0013]进一步地，步骤(1)中的Cu(acac)2与Gd(acac)3的质量比为2～8:3～6。
[0014]进一步地，步骤(1)中的有机溶剂为三乙二醇，Cu(acac)2与有机溶剂的质量体积比为2～8g：300～500mL，有机溶剂加入后的加热温度为100～150℃，搅拌时间为30～40min。
[0015]进一步地，步骤(1)中加入PVP和三乙醇胺的加热温度均为100～150℃，加入PVP的搅拌时间为20～30min。
[0016]进一步地，步骤(1)中PVP与Cu(acac)2的质量比为10～15:2～8，三乙醇胺与三乙二醇的体积比为1～2:30～50。
[0017]进一步地，步骤(1)中水热反应的温度为200～250℃，反应时间为24～48h。
[0018]进一步地，步骤(2)中CuGd纳米颗粒分散于转铁蛋白水溶液后的浓度为0.5～2mg/mL，转铁蛋白水溶液的浓度为1～2mg/mL。
[0019]进一步地，离心的转速为10000～12000rpm，离心的时间为8～12min。
[0020]兼具芬顿催化和光热转换性能的铜钆核壳纳米颗粒在肿瘤靶向治疗中的应用。
[0021]综上所述，本专利技术具有以下优点：
[0022]1、本专利技术制备了转铁蛋白电晕(Tpc)修饰的铜钆(CuGd)纳米平台(Tpc
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CuGd)，通过乙酰丙酮钆与乙酰丙酮铜作为前驱体，聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性分子，通过溶剂热法制备出CuGd纳米颗粒，并通过调节反应体系的投料比，优化CuGd纳米颗粒的物理性能，37℃下将CuGd纳米颗粒分散于一定浓度的转铁蛋白溶液中并搅拌5h左右即可提高靶向能力。并且铜轧纳米颗粒生物相容性好、芬顿催化性能高；制备工艺简单，成本相对便宜，易生产；原料环境友好，无化学污染。
[0023]2、相比于传统Fe纳米材料，本专利技术制备出的CuGd纳米颗粒具有较好的芬顿催化性能，3,3',5,5'
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四甲基联苯胺(TMB)显色实验以及光热转化实验表明CuGd纳米颗粒芬顿催化能力以及光热转化能力显著优于Fe纳米材料。反映出铁铜纳米合金可以作为理想的肿瘤化学动力学治疗试剂，解决了传统Fe纳米材料芬顿催化性能不足的问题。
[0024]3、铜铁纳米合金具有良好的生物相容性，对正常的细胞无显著性毒性，对肿瘤细胞具有选择性杀伤的能力。通过体内抗肿瘤试验可以证明，Tpc
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CuGd治疗后小鼠肿瘤得到显著的抑制。铜铁纳米合金有助于实现化学治疗、化学动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种兼具芬顿催化和光热转换性能的铜钆核壳纳米颗粒，其特征在于，包括内部的无机材料以及无机材料表面包被的转铁蛋白电晕，所述无机材料包括单质铜原子、氧化铜以及非晶钆。2.如权利要求1所述的铜钆核壳纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)溶剂热法制备CuGd纳米颗粒将Cu(acac)2与Gd(acac)3共溶于有机溶剂中加热搅拌，再依次加入PVP和三乙醇胺，搅拌溶解后进行水热反应制得CuGd纳米颗粒；(2)Tpc
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CuGd的合成将步骤(1)制得的CuGd纳米颗粒分散于转铁蛋白水溶液中，于室温下搅拌5～10h，离心并收集产物，经去离子水清洗2～4次后制得Tpc
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CuGd核壳纳米颗粒。3.如权利要求2所述的铜钆核壳纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的Cu(acac)2与Gd(acac)3的质量比为2～8:3～6。4.如权利要求2所述的铜钆核壳纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的有机溶剂为三乙二醇，所述Cu(acac)2与所述有机溶剂的质量体积比为2～8g：300～500mL，所述有机溶剂加...

【专利技术属性】
技术研发人员：田梗，张桂龙，魏鹏飞，綦翔宇，姜文国，杨春华，肖建敏，
申请(专利权)人：滨州医学院，
类型：发明
国别省市：