一种诱发细胞凋亡和铁死亡协同作用的非晶态纳米酶的制备方法技术

本发明专利技术为一种诱发细胞凋亡和铁死亡协同作用的非晶态纳米酶的制备方法。该方法利用NiCl2和K2IrCl4电化学还原电势的不同，通过外延生长的方法将超薄IrO

【技术实现步骤摘要】
一种诱发细胞凋亡和铁死亡协同作用的非晶态纳米酶的制备方法


[0001]本专利技术涉及纳米材料和肿瘤治疗
，具体地说是一种诱发细胞凋亡和细胞铁死亡协同作用的非晶态纳米酶的制备方法。

技术介绍

[0002]活性氧(ROS)诱导的肿瘤疗法因其高效且非侵入性等优点引起了人们极大的研究兴趣。ROS(羟基自由基
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OH和单线态氧1O2)的过量产生可引起细胞骨架收缩、脱氧核糖核酸(DNA)链断裂等一系列细胞损伤，最终导致肿瘤细胞凋亡。然而由于Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因同源物(KRAS)基因突变，使得恶性肿瘤对细胞凋亡表现出较强的内在抗性。研究发现，持续消耗肿瘤内的谷胱甘肽(GSH)有利于ROS的积累和谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)的失活，进而通过诱发铁死亡引起肿瘤细胞死亡。显然，细胞凋亡与铁死亡的结合为清除肿瘤细胞开辟了新的途径。但是，铁死亡与凋亡的死亡路径不同，肿瘤微环境(TME)中的氧缺乏严重限制着细胞凋亡与铁死亡协同作用的发展。
[0003]纳米酶作为一类蕴含酶学特性的纳米材料，已经形成一个新兴领域。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，使它成为天然酶的替代物并广泛应用于生物医学中的肿瘤治疗领域。例如，纳米酶可以催化肿瘤内的过氧化氢(H2O2)成有毒的羟基自由基(
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OH)，从而诱发细胞凋亡。然而，由于纳米酶对H2O2的亲和力较低，
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OH的生成受到了严重的限制。研究表明，非晶态纳米酶原子排列无序，能够提供高密度的催化活性位点，有望提高对过氧化氢的亲和力。除此之外，表面原子排列决定了活性位点的密度以及反应物和中间体的结合能，通过制造贵金属合金来调节表面组成可以优化反应物的吸附能，能够提高催化性能，最终提高亲和力。
[0004]现有技术中，CN113679838A公开了一种钒纳米酶及其制备方法与应用，该方法以钒粉为原材料，在冰浴条件下经过长时间、大功率的超声使其溶解在有机溶剂里，并通过高速离心，多次清洗才得到所需的钒纳米酶，制备工艺复杂，生产周期长，生产成本高。另一方面，仅靠晶态钒纳米酶提供的活性位点密度不高，催化效果较低。论文Journal of Nanobiotechnology 2022,20,212(doi:10.1186/s12951
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022
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01427
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4)公开了基于脂质体包藤黄酸包覆AuNS@NMOFs的协同光热光动力化疗治疗乳腺癌的纳米复合材料，在其合成过程中使用的氯金酸具有腐蚀性，使用的硝酸银溶液可对眼部造成刺激，使用的卟啉衍生物具有生殖毒性，使用的藤黄酸将造成严重眼刺激，并且在制备脂质体包衣过程中使用了氯仿，然后在减压条件下挥发出三氯甲烷，并在氩气下干燥，制备工艺复杂。该论文所示的原材料毒性、刺激性较强，对人体有害，操作过程不环保。论文Journal of Inorganic Biochemistry 2022,235,111946(doi:10.1016/j.jinorgbio.2022.111946)公开了铱络合物的制备方法及其通过干扰细胞氧化还原稳态，从而诱导宫颈癌细胞凋亡的方法，这种引起癌细胞凋亡的方式单一，并且不能产生连锁反应，对肿瘤的抑制效果有限。CN112791099A
公开了一种硫铁矿纳米酶、抗肿瘤药物及应用，具有类似过氧化物酶(POD)活性，能够催化肿瘤微环境(TME)中的H2O2产生
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OH杀死肿瘤细胞；同时具有类似谷胱甘肽氧化酶(GSH
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OXD)活性，这种类似谷胱甘肽氧化酶活性具有很强的氧气依赖性，在O2存在下，可以催化GSH被氧化成氧化型谷胱甘肽和H2O2。但是肿瘤微环境中的氧缺乏严重限制了硫铁矿纳米酶通过触发凋亡和铁死亡协同作用从而引起肿瘤细胞死亡的实际效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的为针对当前技术中存在的不足，提供一种诱发细胞凋亡和细胞铁死亡协同作用的非晶态纳米酶的制备方法。该方法利用NiCl2和K2IrCl4电化学还原电势的不同，通过外延生长的方法将超薄IrO
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沉积在更易于制备的非晶NiB合金的表面，实现它们之间的原子结构“复制”，从而一步简单合成法得到了所需的非晶态A
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NiB@C
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IrO
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纳米酶。此外，通过改变溶质用量即可调节外壳层厚度，以调节后续应用过程中的催化性能。本专利技术所制备的纳米酶与以往材料相比，制备过程更简便，所用原料毒性更低或无毒，非晶态的NiB内核和IrO
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外壳使其在抗肿瘤方面的结构和性能优势更突出。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]一种诱发细胞凋亡和细胞铁死亡协同作用的非晶态纳米酶的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0008]第一步，合成非晶态纳米酶
[0009]将NiCl2·
6H2O和K2IrCl6在室温下溶于超纯水中，再依次加入HNO3溶液和NaBH4水溶液；反应在室温下保持5～8h静置，形成黑色沉淀，即粗制的非晶态纳米酶；
[0010]其中，每27mL～32mL超纯水加入126～130mg NiCl2·
6H2O、8～12mg K2IrCl6、0.2
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0.3mL HNO3溶液和8～12mL的NaBH4水溶液；NaBH4水溶液的浓度为0.8
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1.2M；HNO3溶液的浓度为0.5～2.0M。
[0011]第二步，精制非晶态纳米酶
[0012]用超纯水冲洗4～6次上述黑色沉淀，将清洗后的沉淀进行冷冻干燥6～10h，得到洁净的A
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NiB@C
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IrO
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，即能够诱发细胞凋亡和细胞铁死亡协同作用的非晶态A
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NiB@C
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IrO
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纳米酶。
[0013]其中，所述的超纯水电阻率为18.2MΩ
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cm。
[0014]该纳米酶具有核壳结构，包括NiB内核和IrO
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外壳，颗粒粒径为22
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30nm，壳层厚度为1
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2nm。
[0015]所述的一种诱发细胞凋亡和细胞铁死亡协同作用的非晶态A
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NiB@C
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IrO
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纳米酶，用于在肿瘤病灶区原位催化内源性生物分子H2O2和GSH，保证持续产生细胞毒性的ROS，实现抗肿瘤治疗领域。
[0016]上述一种诱发细胞凋亡和细胞铁死亡协同作用的非晶态纳米酶的制备方法，所用的原材料和设备均通过公知的途径获得，所用的操作工艺是本
的技术人员所能掌握的。
[0017]本专利技术的实质性特点为：
[0018]首先，当前技术中制得的金属纳米酶多为单晶态，而本专利技术制备的A
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种诱发细胞凋亡和细胞铁死亡协同作用的非晶态纳米酶的制备方法，其特征为包括以下步骤：第一步，合成非晶态纳米酶将NiCl2·
6H2O和K2IrCl6在室温下溶于超纯水中，再依次加入HNO3溶液和NaBH4水溶液；反应在室温下保持5～8h静置，形成黑色沉淀，即粗制的非晶态纳米酶；其中，每27mL～32mL超纯水加入126～130mg NiCl2·
6H2O、8～12mg K2IrCl6、0.2
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0.3mL HNO3溶液和8～12mL的NaBH4水溶液；第二步，精制非晶态纳米酶用超纯水冲洗4～6次上述黑色沉淀，将清洗后的沉淀进行冷冻干燥6～10h，得到洁净的A
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NiB@C
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IrO
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，即能够诱发细胞凋亡和细胞铁死亡协同作用的非晶态A
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NiB@C
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IrO
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【专利技术属性】
技术研发人员：张维青，陆秀鑫，韦文娥，秦旭辉，孙紫伊，王志峰，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：