一种铌异质结纳米酶的制备及其应用制造技术

本发明专利技术涉及生物医药技术领域，尤其为一种铌异质结纳米酶的制备及其应用，其特征包括如下步骤：制备CD纳米酶；制备CD@Nb2C异质结纳米酶；CD@Nb2C异质结纳米酶的光热转换性能和纳米酶活性测试；CD@Nb2C异质结纳米酶在体外和体内近红外二区温和光热治疗增强的纳米催化治疗。本发明专利技术通过首先制备一种近红外二区响应的碳点纳米酶，其不仅具有近红外二区光热转化效应，而且具有多重纳米酶活性，随后将碳点纳米酶负载在Nb2C纳米片的表面，构建CD@Nb2C异质结纳米酶，异质结的构建不仅极大地提高了其在近红外二区的光热转化性能，而且增强了纳米酶活性，从而实现了高效的近红外二区温和光热治疗增强的纳米催化肿瘤治疗。治疗增强的纳米催化肿瘤治疗。治疗增强的纳米催化肿瘤治疗。

【技术实现步骤摘要】
一种铌异质结纳米酶的制备及其应用


[0001]本专利技术涉及生物医药
，具体为一种铌异质结纳米酶的制备及其应用。

技术介绍

[0002]恶性肿瘤是一类严重威胁人类生命和健康的难治性疾病，目前临床上治疗癌症的传统方式如放疗、化疗和手术治疗等仍然面临着副作用大、复发率高和治疗效果有限等问题。这是由于肿瘤细胞增殖快，血供严重不足，TME存在典型的乏氧特征，肿瘤低氧区由于缺少氧气，对放化疗产生抵制。肿瘤微环境除了具有严重的乏氧特征，还具有GSH过表达的问题，过表达的GSH会消耗产生的高生物毒性活性氧（ROS），从而降低多种肿瘤治疗方式的疗效。
[0003]近年来，基于纳米酶的纳米催化治疗被认为是改善癌症治疗现状的有效方法。例如，具有过氧化物酶活性的纳米酶可以将双氧水转化为羟基自由基（
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OH），从而杀死肿瘤细胞实现纳米催化治疗；具有过氧化氢酶活性的纳米酶可以将双氧水转化为O2，从而改善肿瘤缺氧的微环境；具有谷胱甘肽氧化酶活性的纳米酶可以将谷胱甘肽（GSH）氧化成氧化性谷胱甘肽，从而避免GSH消耗纳米酶产生的ROS。此外，纳米催化治疗往往和其他新型肿瘤治疗方式联合治疗，可以极大地提高治疗效果，实现协同效应。近红外激光介导的光热治疗被认为是一种最小辐射的肿瘤治疗方式，光热转化试剂将近红外激光的能量转化为热能，从而杀死肿瘤细胞。
[0004]然而，现在广泛报道的光热治疗往往使用低效率的近红外一区激光（808nm），其穿透深度不到1cm，很难实现对深层次肿瘤的治疗。相比于无效的近红外一区激光，近红外二区激光（1064nm）的穿透深度可以超过1cm，有望实现对深层次肿瘤的治疗。光热治疗还面临另外一个瓶颈，要实现对肿瘤的完全根除需要肿瘤在光照下的温度超过50℃，在这一温度下虽然肿瘤细胞会被杀灭，但是正常组织往往也会受到严重的损伤。基于此，我们设想在温和的近红外二区激光照射下，也就是肿瘤部位的温度达到43℃左右，虽然不能直接杀死肿瘤细胞，但是可以显著改善肿瘤缺氧的微环境，从而提高纳米催化治疗疗效，实现近红外二区温和光热治疗增强的纳米催化治疗。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种铌异质结纳米酶的制备及其应用，具备增强了纳米酶活性，从而实现高效的近红外二区温和光热治疗增强的纳米催化肿瘤治疗的优点，以解决上述
技术介绍
提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种铌异质结纳米酶的制备及其应用，其特征包括如下步骤：（1）制备CD纳米酶；（2）制备CD@Nb2C异质结纳米酶；（3）CD@Nb2C异质结纳米酶的光热转换性能和纳米酶活性测试；
（4）CD@Nb2C异质结纳米酶在体外和体内近红外二区温和光热治疗增强的纳米催化治疗。
[0007]优选的，所述步骤（1）中，制备CD纳米酶的方法为：称取0.04g三硝基芘和0.2g乙二胺，溶于10mL水，完全溶解以后放入相应大小的微波反应管中200℃下微波反应10min，反应完全后冷却至室温，过膜后保存。
[0008]优选的，所述步骤（2）中，制备CD@Nb2C异质结纳米酶的方法为：称取10mg所制备的少层Nb2C分散于10mL去离子水中，随后将制备的近红外二区响应的CD纳米酶（2mg/mL）缓慢加入Nb2C溶液中，混合均匀并于室温下搅拌24h，用去离子水洗除过量CDs并将所制备的CD@Nb2C异质结纳米酶于冷冻干燥机中冷冻干燥后保存。
[0009]优选的，所述步骤（3）中，CD@Nb2C异质结纳米酶的光热转换性能和纳米酶活性测试包括如下步骤：1）将CD@Nb2C异质结、CD、Nb2C纳米片在相同浓度下加入离心管中，用功率密度为0.8W/cm2的1064nm激光照射5min以测量它们的光热转化特性，使用红外热成像仪记录温度的变化，每20秒拍照一次，CD@Nb2C异质结在500μg/mL浓度以及0.8W/cm2功率密度的条件下照射5分钟后上升了55.6
o
C，且光热转换效率（η）为61.2%；2）CD@Nb2C异质结纳米酶在低强度超声下能够产生大量的羟基自由基（
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OH），通过使用3，3，5，5
‑
四甲基联苯胺（TMB）作为探针，运用紫外分光光度计检测654nm处不同超声时间下的吸收峰强度变化来检测CD@Nb2C异质结纳米酶在超声辐照下的
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OH生成效率，以评估其化学动力学性能；3）所制备的CD@Nb2C异质结纳米酶可以内源性消耗谷胱甘肽（GSH），通过使用5，5'
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二硫代双(2
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硝基苯甲酸)（DTNB）作为GSH探针，来评估CD@Nb2C异质结纳米酶消耗GSH的能力；4）所制备的CD@Nb2C异质结纳米酶可以促进产生内源性O2，通过使用溶解氧检测仪来检测不同pH下的材料水溶液在加入不同浓度的H2O2后的氧气产生量来评估CD@Nb2C异质结纳米酶催化TME中H2O2的能力。
[0010]优选的，所述步骤（4）中，CD@Nb2C异质结纳米酶在体外和体内近红外二区温和光热治疗增强的纳米催化治疗包括如下步骤：1）通过MTT法对经过CD@Nb2C异质结处理后的细胞进行细胞活度的检测，将小鼠乳腺癌细胞（4T1）接种到96孔板中，每孔的密度为5000个，培养24小时，随后用不同方式处理细胞，NIR
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II激光的功率密度为0.8W/cm2，照射时间为5min，处理结束后细胞继续在37
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C下继续孵育24小时，随后加入MTT试剂孵育4h，最后将每孔中的培养液吸出，加入150μL的二甲基亚砜进行溶解，用酶标仪测定在490nm处的吸收；2）给3
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5周的雌性裸鼠腋窝处皮下种植100μL（500万）的4T1细胞，待肿瘤体积长到100mm3时，将裸鼠分为5组（每组5只）：（1）空白对照组、（2）单独1064nm激光照射（0.8W/cm2，5min）、（3）CD@Nb2C异质结纳米酶、（4）CD+1064照射（0.8W/cm2，5min）、（5）CD@Nb2C+1064照射（0.8W/cm2，5min），每天记录裸鼠的体重和每隔一天测量肿瘤的体积大小以评估CD@Nb2C异质结纳米酶的体内的治疗效率。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术通过首先制备一种近红外二区响应的碳点纳米酶，其不仅具有近红外二
区光热转化效应，而且具有多重纳米酶活性，包括过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和GSH氧化酶（GSH
‑
px）在内的三重模拟酶活性，随后将碳点纳米酶负载在Nb2C纳米片的表面，构建CD@Nb2C异质结纳米酶，异质结的构建不仅极大地提高了其在近红外二区的光热转化性能，而且增强了纳米酶活性，从而实现了高效的近红外二区温和光热治疗增强的纳米催化肿瘤治疗。
[0012]2、本专利技术制备的纳米酶不仅具有增强的光热效应和肿瘤催化治疗性能，而且具有缓解肿瘤乏氧和消耗GSH的肿瘤微环境调控能力，实现对ROS量子产率的放大，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铌异质结纳米酶的制备及其应用，其特征在于：其特征包括如下步骤：（1）制备CD纳米酶；（2）制备CD@Nb2C异质结纳米酶；（3）CD@Nb2C异质结纳米酶的光热转换性能和纳米酶活性测试；（4）CD@Nb2C异质结纳米酶在体外和体内近红外二区温和光热治疗增强的纳米催化治疗。2.根据权利要求1所述的一种铌异质结纳米酶的制备及其应用，其特征在于：所述步骤（1）中，制备CD纳米酶的方法为：称取0.04g三硝基芘和0.2g乙二胺，溶于10mL水，完全溶解以后放入相应大小的微波反应管中200℃下微波反应10min，反应完全后冷却至室温，过膜后保存。3.根据权利要求1所述的一种铌异质结纳米酶的制备及其应用，其特征在于：所述步骤（2）中，制备CD@Nb2C异质结纳米酶的方法为：称取10mg所制备的少层Nb2C分散于10mL去离子水中，随后将制备的近红外二区响应的CD纳米酶（2mg/mL）缓慢加入Nb2C溶液中，混合均匀并于室温下搅拌24h，用去离子水洗除过量CDs并将所制备的CD@Nb2C异质结纳米酶于冷冻干燥机中冷冻干燥后保存。4.根据权利要求1所述的一种铌异质结纳米酶的制备及其应用，其特征在于：所述步骤（3）中，CD@Nb2C异质结纳米酶的光热转换性能和纳米酶活性测试包括如下步骤：1）将CD@Nb2C异质结、CD、Nb2C纳米片在相同浓度下加入离心管中，用功率密度为0.8W/cm2的1064nm激光照射5min以测量它们的光热转化特性，使用红外热成像仪记录温度的变化，每20秒拍照一次，CD@Nb2C异质结在500μg/mL浓度以及0.8W/cm2功率密度的条件下照射5分钟后上升了55.6
o
C，且光热转换效率（η）为61.2%；2）CD@Nb2C异质结纳米酶在低强度超声下能够产生大量的羟基自由基（
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OH），通过使用3，3，5，5
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四甲基联苯胺（TMB）作为探针，运用紫外分光光度计检测654nm处不同超声时间下的吸收峰强度变化来检测C...

【专利技术属性】
技术研发人员：严朗，朱江波，侍雯婧，张晓芳，陈基快，田逸君，任丽君，毛晶晶，张吉芊竹，高方圆，戴小宇，张斌，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军军医大学，
类型：发明
国别省市：