一种复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种复合材料及其制备方法和应用，该复合材料包括：涂层以及包封在所述涂层内部的铁掺杂碳点。本发明专利技术提供的复合材料(多功能纳米粒子(Fe/CPP NPs))具有肿瘤微环境(TME)刺激响应特性，可以靶向到达肿瘤的位置释放Fe

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于靶向肿瘤治疗
，具体涉及一种复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前，化学/光热疗法(CT/PTT)、光热/光动力疗法(PTT/PDT)和化学/光热/化学动力学疗法(CT/PTT/CDT)等多种组合已显示出优异的抗肿瘤效果。尽管多模式疗法对肿瘤细胞具有杀伤作用，但由于肿瘤微环境(TME)中固有的生理障碍，例如缺氧、过氧化氢(H2O2)和谷胱甘肽(GSH)的过度表达，导致其疗效仍然有限。
[0003]碳点(Carbon nanodots，CDs)是在21世纪初发现的一种小于10nm的碳质纳米材料，通常由碳、氢和氧组成。由于具备制备成本低、尺寸小、水溶性好、药用活性、生物相容性高等特点，碳点在生物医疗领域展现了独有的优势和应用前景。
[0004]当前，碳点应用于肿瘤诊疗领域的研究仍处于探索阶段。有研究人员用凝胶包覆碳点及阿霉素，用来进行成像和肿瘤治疗，其中碳点作为荧光成像的中心，仅仅起到成像的作用，肿瘤治疗主要依靠阿霉素的化疗作用。即，现有的碳点技术，无法满足针对复杂肿瘤微环境进行有效治疗的需求，拓展治疗模式的方式仍局限于共载抗癌药物(例如阿霉素)等。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本专利技术提供了一种复合材料及其制备方法和应用。
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供了一种复合材料，包括：涂层以及包封在所述涂层内部的铁掺杂碳点。r/>[0007]优选地，所述涂层含有PAE
‑
PEG。
[0008]优选地，谷胱甘肽可触发所述铁掺杂碳点的解离。
[0009]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种制备上述复合材料的方法，包括：制备铁掺杂碳点；包封所述铁掺杂碳点。
[0010]优选地，制备铁掺杂碳点，包括：向含有氨基酸和硝酸铁的水溶液A中加入苯胺和过硫酸铵，获得沉淀；将所述沉淀溶解后进行水热反应、过滤、透析、干燥，获得所述铁掺杂碳点，其中氨基酸为组氨酸。
[0011]优选地，包封所述铁掺杂碳点，包括：将含有所述铁掺杂碳点的水溶液B和含有PAE
‑
PEG的氯仿溶液C混合，获得混合溶液；将所述混合溶液与PVA水溶液混合后进行均质化处理、蒸发、离心，获得包封所述铁掺杂碳点的涂层。
[0012]优选地，在搅拌下，将所述苯胺和所述过硫酸铵按先后顺序加入所述溶液A中。
[0013]优选地，水热反应的条件包括：温度为260℃，时间为12h。
[0014]优选地，透析选用800
‑
1000Da透析袋进行。
[0015]根据本专利技术的又一个方面，提供了以上复合材料在制备治疗肿瘤药物中的应用。
[0016]优选地，所述肿瘤为黑色素瘤。
[0017]相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：根据本专利技术提供的复合材料，一方面有效解决了肿瘤微环境(TME)中固有生理障碍(例如缺氧和过氧化氢(H2O2)和谷胱甘肽(GSH)的过度表达)对治疗手段的限制，另一方面，还同时促进细胞内抗氧化能力下降和脂质活性氧(ROS)积累，促进细胞铁死亡。
[0018]本实验构建的Fe/CPP NPs，外面包裹的PAE
‑
PEG是酸触发降解材料，在肿瘤微环境的低pH下会释放出FeCDs。FeCDs具有双重GSH消耗能力，首先以组氨酸为碳源制备的碳点本身具有GSH消耗能力，Fe
3+
的引入可以放大碳点的GSH消耗能力。
[0019]本专利技术公开的复合材料可以在肿瘤微环境(TME)中释放铁掺杂碳点，谷胱甘肽(GSH)进一步诱导铁掺杂碳点的有效解离和还原，还原后的Fe
2+
有效催化H2O2产生羟基自由基(
·
OH)，该复合材料在实现以上化学动力学疗法(CDT)和细胞内氧化应激放大治疗效果的同时，还显著提高了脂质活性氧(ROS)的积累，促进了细胞铁死亡。即，本专利技术提供了一种靶向肿瘤协同治疗的技术方案，有效解决了现有技术中无法满足针对复杂肿瘤微环境进行有效治疗的问题。
附图说明
[0020]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中:
[0021]图1示出了本专利技术实施例1中铁掺杂碳点(FeCDs)的形态特征图；
[0022]图2示出了本专利技术实施例1中铁掺杂碳点FeCDs以及复合材料(Fe/CPP NPs)的刺激反应特性结果；
[0023]图3示出了本专利技术实施例2中体外实验的细胞筛选过程、细胞内化方式和细胞ROS水平的测定结果；
[0024]图4示出了本专利技术实施例3中复合材料对细胞溶血实验的检测结果；
[0025]图5示出了本专利技术实施例3中体内实验结果，包括对肿瘤生长的测定、小鼠体重的检测和肿瘤大小重量的测定结果；以及
[0026]图6示出了本专利技术实施例3中器官组织和肿瘤的H&E染色结果。
具体实施方式
[0027]以下列举的实施例是为了让本领域的技术人员更清楚去理解本专利技术。需要说明的是，以下实施例对本专利技术要求的保护范围不构成限制作用，仅作为说明性的实施例。以下实施例中所提及的原料、试剂或装置，如无特殊说明，均可从商业途径得到，或通过已知现有的方式获得。
[0028]本专利技术提供了一种复合材料及其制备方法和在肿瘤治疗中的应用，该复合材料(多功能纳米粒子(Fe/CPP NPs))具有肿瘤微环境(TME)刺激响应特性，可以靶向到达肿瘤的位置释放Fe
3+
，增强肿瘤细胞中的铁死亡效应。
[0029]铁死亡(Ferroptosis)是一种铁依赖性的，区别于细胞凋亡、细胞坏死、细胞自噬的新型的细胞程序性死亡方式。铁死亡的主要机制是，在二价铁或酯氧合酶的作用下，催化
细胞膜上高表达的不饱和脂肪酸，发生脂质过氧化，从而诱导细胞死亡；此外，还表现为抗氧化体系(谷胱甘肽系统)的调控核心酶GPX4的降低。触发铁死亡可用于肿瘤治疗，特别是根除对常规疗法有抵抗力的侵袭性恶性肿瘤。
[0030]本专利技术提供的复合材料，包括：涂层以及包封在涂层内部的铁掺杂碳点。制备复合材料的方法，包括：制备铁掺杂碳点；以及包封铁掺杂碳点。考虑到Fe
3+
与CDs表面丰富的官能团的配位能力，通过组装Fe
3+
修饰的CDs和PAE
‑
PEG(FeCDs@PAE
‑
PEG)，制备了具有TME刺激响应的多功能纳米粒子(命名为Fe/CPP NPs)。
[0031]具体来说，制备复合材料(多功能纳米粒子(命名为Fe/CPP NPs))包括以下步骤。
[0032](1)将氨基酸和硝酸铁溶于水，再加入苯胺和过硫酸铵反应4h，得到沉淀，其中，氨基酸为组氨酸，硝酸铁为Fe(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料，其特征在于，包括：涂层以及包封在所述涂层内部的铁掺杂碳点。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述涂层含有PAE
‑
PEG。3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，谷胱甘肽可触发所述铁掺杂碳点的解离。4.一种制备如权利要求1至3任一项所述复合材料的方法，其特征在于，包括：制备铁掺杂碳点；包封所述铁掺杂碳点。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，制备铁掺杂碳点，包括：向含有氨基酸和硝酸铁的水溶液A中加入苯胺和过硫酸铵，获得沉淀；将所述沉淀溶解后进行水热反应、过滤、透析、干燥，获得所述铁掺杂碳点。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，包封所述铁掺杂碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，姜志宏，王彩云，周明月，
申请(专利权)人：澳门科技大学，
类型：发明
国别省市：