一种NO气体信号分子介导活性氮/活性氧敏化“铁死亡”效应的纳米递送系统合成方法技术方案

一种NO气体信号分子介导活性氮/活性氧敏化“铁死亡”效应的纳米递送系统合成方法，它涉及一种NO气体信号分子纳米递送系统的合成方法。本发明专利技术的目的是要解决现有NO供体或释放分子代表性不足，且NO在体内自由扩散迅速，生物寿命短暂，肿瘤部位缺乏有效积累，生物利用度低的问题。方法：一、合成ZIF@MnO2纳米酶；二、合成ZIF@MnO2‑

【技术实现步骤摘要】
一种NO气体信号分子介导活性氮/活性氧敏化“铁死亡”效应的纳米递送系统合成方法


[0001]本专利技术涉及一种NO气体信号分子纳米递送系统的合成方法。

技术介绍

[0002]三阴性乳腺癌(Triple
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negative breast cancer，TNBC)是一种严重侵袭和高度增殖的乳腺癌亚型，目前仍是乳腺癌治疗中最具挑战性的亚型。TNBC复发快、预后差，临床上缺乏有效的治疗手段。多组学分析表明，“铁死亡”相关途径在TNBC亚型中高度富集。其中，TNBC对谷胱甘肽过氧化物酶(GPX4)抑制剂高度敏感，因此，GPX4可能是TNBC肿瘤的代谢性治疗靶点。研究发现，一氧化氮(NO)可通过影响细胞能量代谢导致肿瘤细胞因能量代谢障碍死亡，也可通过System Xc
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通路协同GPX4抑制耗竭肿瘤微环境中还原性的谷胱甘肽(GSH)，特异性增敏“铁死亡”效应。
[0003]NO是首个被发现的参与细胞信号传导的气体分子，以依赖或非依赖环磷酸鸟苷的方式在心血管系统调控、免疫调控、神经传递等多种生理学反应中起着至关重要的作用。NO是一种脂溶性气体小分子，在人体内以L
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精氨酸为原料，由神经型(nNOS/NOS1)、诱导型(iNOS/NOS2)和内皮型(eNOS/NOS3)三种不同的NO合酶(Nitricoxide synthase，NOS)产生。NO可渗透细胞膜，与其他分子相互作用直接参与自由基过程(ROS)或激活自由基(RNS)生成。但目前，存在NO供体或释放分子代表性不足，且NO在体内自由扩散迅速，生物寿命短暂，肿瘤部位缺乏有效积累，生物利用度低等问题。因此，进行NO气体生物体内靶向富集、控制释放及释放规律研究十分关键。
[0004]研究表明，RNS物种与“铁死亡”过程高度相关。RNS是由生物体内的NO与ROS自由基相作用而衍生出的一系列具有高度氧化活性的自由基和含氮化合物[19]。RNS分子家族以NO为中心，包括过氧亚硝基阴离子(ONOO
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)、亚硝酸根离子(NO
2－
)、硝酰基阴离子(NO
－
)、二氧化氮(NO2)和三氧化二氮(N2O3)等。其中，ONOO
－
由NO和超氧化物反应而产生，是一种比NO更稳定，且活性更强的氧化剂及硝化剂，也是导致硝化应激的主要成分。与NO介导的生理作用相似，ONOO
－
可作为信号分子参与信号传导过程，能与蛋白质、脂质和核酸等大多数生物分子反应，促进生物分子氧化或硝化而导致细胞损伤。
[0005]因此，针对TNBC治疗瓶颈，并基于NO气体敏化“铁死亡”治疗的可行性，设计一种NO气体信号分子介导活性氮敏化“铁死亡”效应的纳米递送系统，实现TNBC中外源性NO气体“按需”释放具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是要解决现有NO供体或释放分子代表性不足，且NO在体内自由扩散迅速，生物寿命短暂，肿瘤部位缺乏有效积累，生物利用度低的问题，而提供一种NO气体信号分子介导活性氮/活性氧敏化“铁死亡”效应的纳米递送系统合成方法。
[0007]本专利技术通过高锰酸钾蚀刻将锰氧化物(MnO2)壳原位生长在中空MOFs骨架上，并将
NO外源性供体负载到中空MOFs的多层介孔结构中，构建了一种肿瘤微环境响应的NO气体信号分子纳米递送系统。
[0008]本专利技术一种NO气体信号分子介导活性氮/活性氧敏化“铁死亡”效应的纳米递送系统合成方法，具体是按以下步骤完成的：
[0009]一、合成ZIF@MnO2纳米酶：
[0010]首先将金属有机骨架材料溶于水中，然后在冰浴条件下搅拌，再加入KMnO4溶液，继续在冰浴条件下搅拌，最后离心，得到ZIF@MnO2纳米酶；
[0011]步骤一中所述的金属有机骨架材料为ZIF
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8、ZIF
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67或ZIF
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90；
[0012]二、合成ZIF@MnO2‑
NO纳米递送系统：
[0013]首先将NO供体溶解于水中，然后调节体系的pH值至7.0，再加入ZIF@MnO2纳米酶，避光搅拌，离心并收集固体，洗涤，得到ZIF@MnO2‑
NO纳米递送系统；
[0014]三、合成PEG/ZIF@MnO2‑
NO纳米递送系统：
[0015]首先将ZIF@MnO2‑
NO纳米递送系统与聚乙二醇在超声下混合，然后加入1
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乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺，再搅拌反应，最后离心并收集固体，得到PEG/ZIF@MnO2‑
NO纳米递送系统，即为NO气体信号分子介导活性氮/活性氧敏化“铁死亡”效应的纳米递送系统。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]本专利技术提出了一种可调控的金属
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有机框架(MOFs)修饰的生物可降解纳米酶用于ROS/RNS介导的“铁死亡”，其中GSH的两步耗竭和抑制策略可同时激活和放大“铁死亡”过程。构建的MOFs纳米酶具有氧化还原酶样活性，包括过氧化物酶、超氧化物氧化酶和过氧化氢酶模拟活性，初始激活后可分别生成
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OH、
·
O2‑
和O2，以增强氧化应激和缓解缺氧条件。然后，外源性供体释放的NO可与
·
O2‑
反应产生高毒性ONOO
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，增强硝化应激，最终实现ROS/RNS介导的“铁死亡”过程。由于GSH是一种重要的细胞内抗氧化剂，可以减轻氧化损伤，因此本专利技术提出了一种两步清除GSH的策略，即一方面，MOFs修饰的具有GSH清除能力的纳米酶可以抑制GPX4酶活性，从而增加ROS的积累；另一方面，生成的RNS可以下调SystemXc
‑
中的SLC7A11和谷胱甘肽还原酶，使胱氨酸/半胱氨酸氧化还原循环失活，从而限制细胞内半胱氨酸的供应，抑制GSH复活。
[0018]本专利技术可获得一种NO气体信号分子介导活性氮/活性氧敏化“铁死亡”效应的纳米递送系统。
附图说明
[0019]图1为ZIF
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8、ZIF
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67和ZIF
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90的TEM图，图中a为实施例2制备的ZIF
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8，b为实施例1制备的ZIF
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67，c为实施例3制备的ZIF
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90；
[0020]图2为TEM、HAADF
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STEM和元素扫描图，图中a为高猛酸钾氧化机理图，b为刻蚀前ZIF
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8@MnO2实心的TEM图，c为刻蚀后ZIF
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8@MnO2空心的TEM图，d为ZIF
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8@MnO2的HAADF
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STEM及元素扫描图，e为刻蚀前ZIF
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67@MnO2实心的T本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种NO气体信号分子介导活性氮/活性氧敏化“铁死亡”效应的纳米递送系统合成方法，其特征在于该合成方法具体是按以下步骤完成的：一、合成ZIF@MnO2纳米酶：首先将金属有机骨架材料溶于水中，然后在冰浴条件下搅拌，再加入KMnO4溶液，继续在冰浴条件下搅拌，最后离心，得到ZIF@MnO2纳米酶；步骤一中所述的金属有机骨架材料为ZIF
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8、ZIF
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67或ZIF
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90；二、合成ZIF@MnO2‑
NO纳米递送系统：首先将NO供体溶解于水中，然后调节体系的pH值至7.0，再加入ZIF@MnO2纳米酶，避光搅拌，离心并收集固体，洗涤，得到ZIF@MnO2‑
NO纳米递送系统；三、合成PEG/ZIF@MnO2‑
NO纳米递送系统：首先将ZIF@MnO2‑
NO纳米递送系统与聚乙二醇在超声下混合，然后加入1
‑
乙基
‑
(3
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二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺，再搅拌反应，最后离心并收集固体，得到PEG/ZIF@MnO2‑
NO纳米递送系统，即为NO气体信号分子介导活性氮/活性氧敏化“铁死亡”效应的纳米递送系统。2.根据权利要求1所述的一种NO气体信号分子介导活性氮/活性氧敏化“铁死亡”效应的纳米递送系统合成方法，其特征在于所述的ZIF
‑
8的制备方法是按以下步骤完成的：在100mL三颈烧瓶中加入1mmol～5mmol锌源与10mL～20mL甲醇的混合溶液，在N2保护下搅拌5min，再加入5mmol～10mmol二甲基咪唑与10mL～20mL甲醇的混合液，搅拌1h～3h，再在4000r/min下离心15min，使用甲醇对离心后得到的固体物质洗涤2次～3次，最后干燥，得到ZIF
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8；所述的锌源为硝酸锌、氯化锌、醋酸锌和乙酰丙酮锌中的一种或几种的混合物。3.根据权利要求1所述的一种NO气体信号分子介导活性氮/活性氧敏化“铁死亡”效应的纳米递送系统合成方法，其特征在于所述的ZIF
‑
67的制备方法是按以下步骤完成的：将1mL～5mL二甲基咪唑和十六烷基三甲基溴化铵的混合水溶液添加到圆底烧瓶中，搅拌5min，再加入1mL～5mL钴源的水溶液，搅拌5min，得到混合物；将混合物在室温下静置3h，最后在4000r/min下离心15min，使用去离子水对离心后得到的固体物质洗涤2次～3次，最后干燥，得到ZIF
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67；所述的二甲基咪唑和十六烷基三甲基溴化铵的混合水溶液中二甲基咪唑的浓度500mmol/L～700mmol/L，十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.50mmol/L～2.00mmol/L；所述的钴源的水溶液的浓度为50mmol/L～100mmol/L，所述的钴源为硝酸钴、氯化钴和乙酰丙酮钴中的一种或几种的混合物。4.根据权利要求1所述的一种NO气体信号分子介导活性氮/活性氧敏化“铁死亡”效应的纳米递送系统合成方法，其特征在于所述的ZIF
‑
90的制备方法是按以下步骤完成的：在60℃下，将0.5mmol～1.0mmol二甲基咪唑溶解到2mL～6mL二甲基甲酰胺中，再加...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨飘萍，张平，罗亮，盖世丽，崔大伟，丁鹤，贺飞，冯莉莉，杨丹，刘石凯，李文婷，
申请(专利权)人：烟台普罗吉生物科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：