一种二维片状锰铜矿纳米酶的制备方法及应用技术

本发明专利技术属于纳米材料和肿瘤治疗技术领域，具体涉及一种二维片状锰铜矿纳米酶的制备方法及应用。采用二价铜盐和二价锰盐发生水热反应制备得到片状锰铜矿纳米酶，该纳米酶具有良好的类过氧化氢酶活性和类过氧化物酶活性，能催化H2O2产生O2或

【技术实现步骤摘要】
一种二维片状锰铜矿纳米酶的制备方法及应用


[0001]本专利技术属于纳米材料和肿瘤治疗
，特别涉及一种二维片状锰铜矿纳米酶的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]一直以来，癌症都在威胁着人类的生命。引起肿瘤细胞的凋亡是目前癌症最主要的治疗方式。但是部分肿瘤细胞会对凋亡产生免疫抗性，基于凋亡的癌症治疗效果并不令人满意。因此，将凋亡与非凋亡的肿瘤治疗方式相结合将会提高抗肿瘤的几率。铁死亡，是一种新型的、铁依赖的非凋亡细胞死亡方式，以脂质过氧化物的积累为主要特征。细胞内铁离子浓度增加、
·
OH的产生或者谷胱甘肽减少引起GPX4蛋白的失活都能够导致脂质过氧化物的积累从而引发铁死亡。由于铁死亡的死亡路径区别于凋亡，因而可以避免肿瘤细胞产生抗性的问题，从而加大抗肿瘤成功的几率。但目前这部分研究还比较少。
[0003]纳米酶是一类具有天然酶催化活性的纳米材料，它集天然酶和纳米材料的优点于一体，有着活性高、稳定性好和可控性好等优点，近年来成为研究的一个新兴领域。与生物酶仅能耐受温和环境的特点不同，金属基纳米酶在恶劣环境下仍能保持稳健的催化性能，表现出极大的生物医学用途。据报道，各种纳米酶能够催化H2O2或O2产生不同的毒性自由基(
·
OH或
·
O2‑
等)，在这类活性氧物种(ROS)介导的肿瘤纳米催化治疗中具有巨大的潜力。然而，由于肿瘤微环境中大量存在的谷胱甘肽(GSH)还会消耗掉部分H2O2及
·
OH等ROS，从而导致ROS介导的抗肿瘤疗效变差。因此，消耗过量的GSH并原位催化H2O2产生O2和
·
OH等物种具有重大的现实意义。

技术实现思路

[0004]为实现上述技术目的，本专利技术提供了一种二维片状锰铜矿纳米酶的制备方法及应用，具有快速特异性谷胱甘肽消耗能力，并且能催化H2O2产生
·
OH。
[0005]本专利技术第一方面提供了一种二维片状锰铜矿纳米酶的制备方法，包括以下步骤：
[0006](1)将二价铜盐和二价锰盐溶于去离子水中，搅拌5
‑
30min至完全溶解，得到二价铜盐和二价锰盐的混合水溶液，再调节混合溶液的pH值至13，该碱性环境能够极大程度确保纳米片状形貌；
[0007](2)将步骤(1)处理后的混合溶液放入四氟乙烯内衬的反应釜中，置于高温烘箱中加热反应，然后取出，在20
‑
30℃陈化3
‑
5h，使得纳米酶的表面形貌更为均一；
[0008](3)将步骤(2)得到的混合物进行洗涤、离心操作后，除去上清液，干燥后得到所需产物。
[0009]优选的，步骤(1)中所述二价铜盐为Cu(NO3)2·
3H2O或CuCl2·
2H2O；所述二价锰盐为Mn(NO3)2·
4H2O、MnCl2·
4H2O或MnCl2·
2H2O中的任一种；这几种金属盐所带的阴离子易脱去，便于实验操作；所制得的锰铜矿中Mn与Cu的原子数比为1：1。
[0010]优选的，步骤(1)中使用NaOH溶液调节溶液pH值，其中NaOH溶液浓度为0.5
‑
5.0M。
[0011]优选的，步骤(2)中加热温度为80℃，反应时间为2h。
[0012]优选的，步骤(3)中洗涤、离心的具体操作为：用水和乙醇分别洗涤三次，再以8000
‑
10000转/分钟的速度离心。
[0013]得到的锰铜矿纳米酶具有均匀的花状纳米片结构，长宽为200
‑
300nm，厚度为20
‑
30nm。
[0014]本专利技术第二方面提供了上述维片状锰铜矿纳米酶在抗肿瘤中的应用。
[0015]超声条件下，将甲氧基聚乙二醇磷脂(DSPE
‑
PEG)粉末加入到片状锰铜矿纳米酶的水溶液中，制成稳定的锰铜矿纳米片水溶液。
[0016]经试验证实，该锰铜矿纳米酶具有良好的类谷胱甘肽过氧化物酶活性，在较低浓度时即可快速消耗掉环境中的谷胱甘肽。同时，该纳米酶还具有类过氧化氢酶和类过氧化物酶活性，可以分别催化H2O2产生O2和
·
OH，缓解肿瘤环境的乏氧现状并产生ROS进行抗肿瘤。
[0017]本专利技术的有益效果为：
[0018]1，本专利技术的片状锰铜矿纳米酶是由水热法制备而成，采用的原材料无毒、环保、成本低，工艺简单，易于操作控制，适于大规模生产，制备过程绿色环保。
[0019]2，本专利技术提供的锰铜矿纳米酶属于纳米级材料，能够很好地进入细胞且在酸性条件下能够缓慢降解为相应的铜离子和锰离子，不会在体内沉积，且均是人体必需元素，具有较高的生物相容性。
[0020]3，与现有纳米酶相比，本专利技术提供的锰铜矿纳米酶主要针对在肿瘤环境中谷胱甘肽的高选择性、高效率的消耗，且在乏氧条件下也表现出优异的谷胱甘肽消耗速率。
附图说明：
[0021]图1为实施例1的片状锰铜矿纳米酶的SEM图；
[0022]图2为实施例1的片状锰铜矿纳米酶的TEM图；
[0023]图3为实施例1的片状锰铜矿纳米酶的XRD图；
[0024]图4为实施例1的片状锰铜矿纳米酶的类过氧化氢酶活性评价图；
[0025]图5为实施例1的片状锰铜矿纳米酶在不同pH环境下的类过氧化物酶活性评价图；
[0026]图6为不同浓度下的片状锰铜矿纳米酶消耗的谷胱甘肽随时间的变化曲线图；
[0027]图7为实施例1的片状锰铜矿纳米酶对谷胱甘肽的选择性对比图；
[0028]图8为实施例1的片状锰铜矿纳米酶在不同气氛环境中消耗的谷胱甘肽对比图；
[0029]图9为实施例1的片状锰铜矿纳米酶的细胞毒性测试图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和具体实施方式用实例对本专利技术作进一步说明。
[0031]实施例1
[0032]片状锰铜矿纳米酶CuMnO2的制备：
[0033]将0.0724gCu(NO3)2·
3H2O和0.0592gMnCl2·
4H2O溶于20mL去离子水中，搅拌30分钟，得到混合溶液I。称取0.2g氢氧化钠固体加入到5mL去离子水中，完全溶解后得到1.0M的NaOH溶液。用配好的NaOH溶液将混合溶液I的pH调至13，随后在80℃条件下水热反应2小时，
再将混合物在25℃下陈化4小时，得到的深棕色沉淀用去离子水和乙醇分别洗涤3次，每次洗涤后以8000转/分钟的速度离心，去除上清液，最后干燥得到片状锰铜矿纳米酶。图1为本实施例的片状锰铜矿纳米酶的SEM图；图2为本实施例的片状锰铜矿纳米酶的TEM图。从图中可以看出，锰铜矿纳米酶具有均匀的花状纳米片结构，长宽为245nm，厚度为27nm。图3为本实施例的片状锰铜矿纳米酶的XRD图，说明锰铜矿纳米酶的结构为CuMnO2。
[0034]实施例2
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二维片状锰铜矿纳米酶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将二价铜盐和二价锰盐溶于去离子水中，搅拌5
‑
30min，得到二价铜盐和二价锰盐的混合水溶液，再调节混合溶液的pH值至13；(2)将步骤(1)处理后的混合溶液放入四氟乙烯内衬的反应釜中，置于高温烘箱中加热反应，然后取出，在20
‑
30℃陈化3
‑
5h；(3)将步骤(2)得到的混合物进行洗涤、离心操作后，除去上清液，干燥后得到所需深棕色固体产物。2.根据权利要求1所述的二维片状锰铜矿纳米酶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述二价铜盐为Cu(NO3)2·
3H2O或CuCl2·
2H2O中的任一种；所述二价锰盐为Mn(NO3)2·
4H2O、MnCl2·
4H2O或MnCl2·
2H2O中的任一种；所制得的锰铜矿中Mn与Cu的原子...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建浩，孙慧琳，柏杨，邱琳，闫子慧，李艺，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：