一种钛掺杂/导电高分子负载的钒酸铈纳米酶及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种钛掺杂/导电高分子负载的钒酸铈纳米酶及其制备方法与应用。本发明专利技术采用水热法合成钛掺杂钒酸铈纳米棒，通过吡咯原位化学氧化聚合的方式在纳米棒上原位负载聚吡咯小球构建而成。该种钛掺杂/导电高分子负载的钒酸铈纳米酶可以实现兼具类过氧化物酶、类谷胱甘肽过氧化物酶、类超氧化物歧化酶和类过氧化氢酶四种酶活性。同时该钛掺杂/聚吡咯负载的钒酸铈纳米酶具有优异的光热稳定性和光热转化效率，可以进一步提高类酶活性，实现两者协同治疗。该钛掺杂/导电高分子负载的钒酸铈纳米酶还可以作为光声成像造影剂，实现光声成像诱导的早期诊断和治疗。声成像诱导的早期诊断和治疗。

【技术实现步骤摘要】
一种钛掺杂/导电高分子负载的钒酸铈纳米酶及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于生物医学领域，具体涉及一种钛掺杂/导电高分子负载的钒酸铈纳米酶及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]化学疗法作为临床上广泛使用的治疗手段，往往产生严重的副作用、耐药性和不良预后等，亟待开发新型高效的治疗手段以提高治疗效率，降低毒副作用。近年来新型治疗方法，如光动力疗法(PDT)、光热疗法(PTT)和化学动力疗法(CDT)，以其微创、可控、低耐药性、低毒性和高特异性等特点被广泛用于肿瘤治疗。其中PTT可以通过将光能，尤其是二区近红外光这种生物兼容性高、组织穿透性强的光源转化为热能，通过局部升温可以选择性地杀死癌细胞，具有微创、长效、安全等特点，光热产生的热效应也可以显著增强由活性氧(ROS)介导的肿瘤治疗效果。
[0003]酶疗法是一种很有前景的肿瘤治疗方法，通过调节肿瘤微环境氧化还原状态，催化关键的生化反应，提高肿瘤局部温度等方式提高治疗效果。相对于天然酶而言，合成纳米酶具有可设计性、多功能性、适用性等特点，可同时具备过氧化物酶(POD)、氧化酶(OXD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)等酶的活性，利于实现肿瘤微环境(Tumor microenvironment，TME)中活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)水平的可控调节。然而，单一治疗手段依然无法有效清除肿瘤组织，同时光热转化效率低、升温效果差等障碍极大地限制了PTT更广泛的临床应用，而多数人工合成纳米酶在高度复杂的肿瘤微环境中仅表现出单一催化活性，且活性难以满足肿瘤治疗效果。因此，开发一种兼具多种酶模拟能力和光热性能的纳米材料，通过光热、化学动力学协同作用，提高抗肿瘤疗效具有十分重要的科学和临床价值。

技术实现思路

[0004]针对纳米酶现有技术存在的不足，本专利技术的目的是设计兼具多种酶模拟能力和光热性能的纳米材料，具体为一种钛掺杂/导电高分子负载的钒酸铈纳米酶。本专利技术根据仿生的原理制备了具有类梅花结构的复合纳米酶，具体通过金属元素钛掺杂和导电高分子进行改性，改性后的纳米酶可以实现兼具多种酶活性和光热性能，实现高效的化学动力学
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光热协同作用。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术提供的兼具多种酶活性和光热性能的纳米酶材料，其为通过合成掺杂有钛元素的钒酸铈纳米棒，进一步地，在纳米棒上负载导电高分子构建而成。
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种兼具多种酶活性的钛掺杂的钒酸铈纳米材料的制备方法。
[0008]本专利技术所提供的钛掺杂的钒酸铈纳米材料的制备方法，包括下述步骤：将钛源、铈
源、钒源和模板剂在碱性条件下混合，得到混合溶液；再将所述混合溶液通过水热反应，离心洗涤，获得所述钛掺杂的钒酸铈纳米材料。
[0009]作为本专利技术一种优选的技术方案，所有溶液采用去离子水进行配制。
[0010]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述钛源选自硫酸钛、硝酸钛、四氯化钛、二氧化钛、硫酸氧钛中的一种或几种的混合物，优选为硫酸钛。
[0011]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述铈源选自硝酸铈、草酸铈、氯化铈、硫酸铈、硫酸铈铵、碳酸铈、醋酸铈、磷酸铈中的一种或几种的混合物，优选为硝酸铈。
[0012]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述钒源选自正钒酸钠、偏钒酸铵、硫酸氧钒、草酸氧钒、四氯化钒、五氧化二钒中的一种或几种的混合物，优选为正钒酸钠。
[0013]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述模板剂选自乙二胺四乙酸(EDTA)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚乙二醇
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2000(PEG
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2000)、聚乙二醇
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4000(PEG
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4000)的一种或几种的混合物，优选为乙二胺四乙酸。
[0014]作为优选，所述混合溶液中，铈源的浓度为60
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300mM，钒源的浓度为60
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300mM，模板剂的浓度为60
‑
300mM，钛源的浓度为10
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50mM。
[0015]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述混合溶液的配制方式包括下述步骤：
[0016]1)将所述铈源和模板剂溶于去离子水中，搅拌混合均匀，得到铈源
‑
模板剂混合液；
[0017]2)将所述钒源溶于去离子水中，搅拌混合均匀，得到钒源溶液；
[0018]3)将所述钛源溶于去离子水中，搅拌混合均匀，得到钛源溶液；
[0019]4)将所述钒源溶液缓慢滴加至铈源
‑
模板剂混合液中，室温充分搅拌；
[0020]5)将所述钛源溶液缓慢滴加至步骤4)的铈源
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模板剂
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钒源混合溶液中，室温充分搅拌，即得所述混合溶液；
[0021]上述步骤中，步骤1)
‑
步骤3)不分先后顺序，可任意调整。
[0022]作为优选，上述步骤1)的搅拌条件为：20
‑
40℃下搅拌10
‑
20分钟；
[0023]作为优选，上述步骤2)的搅拌条件为：50
‑
80℃下搅拌10
‑
20分钟；
[0024]作为优选，上述步骤2)的搅拌条件为：20
‑
40℃下搅拌10
‑
20分钟。
[0025]作为优选，上述步骤4)中，所述滴加的速度为2
‑
4mL/min；
[0026]作为优选，上述步骤5)中，所述滴加的速度为2
‑
4mL/min。
[0027]作为本专利技术一种优选的技术方案，调整所述碱性条件的试剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或几种的混合物，优选为氨水。
[0028]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的混合溶液pH调至碱性，调节的pH范围为pH值8
‑
10，优选调整pH值为9。
[0029]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述水热反应通过放置在耐高温高压的反应釜中进行，所述水热反应的反应温度为160
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180℃，反应时间为16
‑
24h。
[0030]作为本专利技术一种优选的技术方案，水热反应结束后对材料进行洗涤以去除杂质，所述洗涤采用的溶液为水和乙醇，洗涤方式为离心洗涤，转速为8000
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12000rpm，时间为8
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15min。
[0031]上述方法制备的兼具多种酶活性的钛掺杂的钒酸铈纳米材料也属于本专利技术的保护范围。
[0032]第二方面，本专利技术在第一方面的基础上，提供了一种兼具多种酶活性和光热性能的钛掺杂
‑
导电高分子负载的钒酸铈纳米材料的制备方法。
[0033]本专利技术所提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛掺杂的钒酸铈纳米材料的制备方法，包括下述步骤：将钛源、铈源、钒源和模板剂在碱性条件下混合，得到混合溶液；再将所述混合溶液进行水热反应，获得所述钛掺杂的钒酸铈纳米材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述所有溶液采用去离子水进行配制；或，所述钛源选自硫酸钛、硝酸钛、四氯化钛、二氧化钛、硫酸氧钛中的一种或几种的混合物，优选为硫酸钛；或，所述铈源选自硝酸铈、草酸铈、氯化铈、硫酸铈、硫酸铈铵、碳酸铈、醋酸铈、磷酸铈中的一种或几种的混合物，优选为硝酸铈；或，所述钒源选自正钒酸钠、偏钒酸铵、硫酸氧钒、草酸氧钒、四氯化钒、五氧化二钒中的一种或几种的混合物，优选为正钒酸钠；或，所述模板剂选自乙二胺四乙酸、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇
‑
2000、聚乙二醇
‑
4000的一种或几种的混合物，优选为乙二胺四乙酸；或，所述混合溶液中，铈源的浓度为60
‑
300mM，钒源的浓度为60
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300mM，模板剂的浓度为60
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30mM，钛源的浓度为10
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50mM。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：调整所述碱性条件的试剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或几种的混合物，优选为氨水；或，所述的混合溶液pH调至碱性，调节的pH范围为pH值8
‑
10，优选调整pH值为9；或，所述水热反应通过放置在耐高温高压的反应釜中进行，所述水热反应的反应温度为160
‑
180℃，反应时间为16
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24h。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述混合溶液的配制方式包括下述步骤：1)将所述铈源和模板剂溶于去离子水中，搅拌混合均匀，得到铈源
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模板剂混合液；2)将所述钒源溶于去离子水中，搅拌混合均匀，得到钒源溶液；3)将所述钛源溶于去离子水中，搅拌混合均匀，得到钛源溶液；4)将所述钒源溶液缓慢滴加至铈源
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模板剂混合液中，室温充分搅拌；5)将所述钛源溶液缓慢滴加至步骤4)的铈源
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模板剂
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钒源混合溶液中，室温充分搅拌，即得所述混合溶液；上述步骤中，步骤1)
‑
步骤3)不分先后顺序，可任意调整；作为优选，上述步骤1)的搅拌条件为：20
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40℃下搅拌10
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20分钟；作为优选，上述步骤2)的搅拌条件为：50
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：耿洪亚，陆倩芸，王鹏旭，代洪亮，李潇睿，胡嘉怡，宋梦瑶，周洪锋，赵严铭，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：