一种负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒

1.本发明属于医药技术领域，具体涉及一种负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒。


背景技术：

2.肿瘤是危害人类健康的一大疾病，传统的肿瘤治疗方法包括化疗、放疗和手术疗法，但具有严重的副作用或不能达到很好的效果，因此探索副作用小又有效的治疗方法成为研究热点。细菌感染已成为全球人类健康的主要威胁之一，然而传统抗生素的长期和过度使用加速了具有抗生素耐药性细菌的进化和形成。仅依靠抗生素和相关方法来控制细菌感染将增加细菌耐药性的风险。因此，开发可抑制和杀死细菌并有效避免产生细菌耐药性的新策略成为当前医疗健康领域亟待解决的问题。
3.光动力疗法用于肿瘤的治疗已有临床实例，是副作用小且有效的治疗方法。随着耐药菌对传统抗生素抗药性增强，光动力疗法因其具有非侵害性和广谱抗感染性等独特优势受到研究人员的关注，光动力治疗(pdt)的治疗机理是基于羟基自由基、超氧阴离子、过氧化氢、单线态氧等活性氧(ros)对肿瘤细胞、细菌产生的超强氧化反应。与常规抗肿瘤、抗感染治疗方法相比，pdt主要具有以下几点优势：1)光敏剂的光活化作用可以通过光照时间和位置实现可调控性，使体系的毒副作用最小化；2)pdt对治疗细胞、细菌无特异性识别，使其具有广谱抗肿瘤、抗感染性；3)pdt应用于生物体内的疾病治疗时，对宿主细胞的损伤小； 4)pdt具有安全、可靠、便捷的特性；5)pdt可单独使用，也可以与其他治疗方法结合，包括放射疗法，化学疗法，光热疗法，基因疗法和免疫疗法等。
4.光热疗法是一种无创、可控、高效和低毒的治疗技术，对肿瘤和感染的治疗有着巨大的治疗潜力。光热疗法是通过产生局部高热破坏肿瘤细胞、细菌的蛋白质结构，影响其正常的生理反应，对肿瘤细胞、细菌造成不可逆的损伤。但是光热抗肿瘤、抗感染需要较高的温度，这对正常组织造成热损伤，限制了其临床应用。因此常与其他治疗方法联合应用以降低光热疗法的副作用。
5.气体疗法是一种高效的抗肿瘤、抗感染疗法。在气体疗法中，一氧化氮(no)疗法因其多种抗肿瘤、抗感染机制而受到广泛关注，no疗法的治疗机制包括：1)与肿瘤细胞、细菌的dna反应和抑制dna的修复来抑制肿瘤细胞、细菌生长；2)和ros反应产生活性更高的过氧亚硝酸根离子(onoo
‑
)，以增强抗肿瘤、抗感染效应。
6.为弥补单一疗法的不足，我们构建了一种负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒，将光动力疗法、气体疗法和光热疗法结合，可以产生比ros活性更高的onoo
‑
，实现温和光热抗肿瘤、抗感染效果。


技术实现要素：

7.为弥补单一疗法抗肿瘤、抗感染的不足，本发明以亚硝基谷胱甘肽、有机配体中四(4
‑ꢀ
羧基苯基)卟啉、金属盐六水硝酸钴、壳聚糖为基础材料，通过水热反应法制备了卟啉
金属有机框架纳米粒，载入亚硝基谷胱甘肽作为no供体，再用壳聚糖包裹，改善生物相容性，构建了一种负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒，可以将光动力疗法、光热疗法和气体疗法联合应用于抗肿瘤、抗感染。
8.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
9.步骤1：将六水硝酸钴和聚吡咯烷酮用n,n
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇混合溶剂溶解，将中四(4
‑
羧基苯基)卟啉用n,n
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇混合溶剂溶解，在搅拌下将中四 (4
‑
羧基苯基)卟啉溶液逐滴加入六水硝酸钴和聚吡咯烷酮溶液中，超声，80℃反应，离心，洗涤，得到卟啉金属有机框架纳米粒；
10.步骤2：将步骤1得到的卟啉金属有机框架纳米粒用水分散，将亚硝基谷胱甘肽用水溶解，在搅拌下，逐滴加入亚硝基谷胱甘肽溶液，室温搅拌，离心，洗涤，所得纳米粒用水分散，在搅拌下加入壳聚糖溶液，室温搅拌，离心，洗涤，得到负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒。
11.作为本发明的进一步改进，步骤1具体为：将2～6mg的六水硝酸钴和20～200mg聚吡咯烷酮溶于12～16ml n,n
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇(v:v＝3:1)混合溶剂中，将4mg中四 (4
‑
羧基苯基)卟啉溶于4ml n,n
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇(v:v＝3:1)混合溶剂中，在搅拌下将中四(4
‑
羧基苯基)卟啉溶液逐滴加入到六水硝酸钴和聚吡咯烷酮混合液中，超声， 80℃反应22～28h，离心后用无水乙醇洗涤，得到卟啉金属有机框架纳米粒。
12.作为本发明的进一步改进，步骤2具体为：将步骤(1)所得的卟啉金属有机框架纳米粒用4ml水分散，将亚硝基谷胱甘肽用1～4ml水溶解，在搅拌下，将亚硝基谷胱甘肽溶液加入卟啉纳米材料分散液中，室温避光搅拌12～16h，离心，用水洗涤，所得纳米粒用4ml水分散，在搅拌下，加入0.75～1ml 1％壳聚糖溶液，室温反应，得负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒。
13.本发明通过水热反应法制备出卟啉金属有机框架纳米粒，进一步成功制备了负载亚硝基谷胱甘肽并包裹壳聚糖的负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒。
14.本发明的创新之处如下，本发明是集光动力疗法、光热疗法和气体疗法为一体的抗肿瘤、抗感染策略，弥补单一抗肿瘤、抗感染疗法的不足，在激光器激发下产生ros，no和rns 和温和光热，实现三种疗法的联合应用。
附图说明
15.图1负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒的外观图；
16.图2负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒的粒径分布图；
17.图3负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒的光动性能图；
18.图4负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒照射不同时间的光动性能图；
19.图5负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒的光热效果图；
20.图6负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒的体外释放一氧化氮图；
21.图7负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒的抗菌性能图；
具体实施方式
22.以下通过实施例对本发明进一步详细说明：
23.实施例1
24.本实施例为负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒的制备方法，包括以下步骤：
25.(1)将2mg的六水硝酸钴和20mg聚吡咯烷酮溶于12ml n,n
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇(v:v＝3:1)混合溶剂中，将4mg中四(4
‑
羧基苯基)卟啉溶于4ml n,n
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇(v:v＝3:1)混合溶剂中，在搅拌下将中四(4
‑
羧基苯基)卟啉溶液逐滴加入到六水硝酸钴和聚吡咯烷酮混合液中，超声，80℃反应22h，离心后用水和无水乙醇洗涤，得到卟啉金属有机框架纳米粒。
26.(2)将步骤(1)所得的卟啉纳米粒用4ml水分散，将亚硝基谷胱甘肽用1ml水溶解，在搅拌下，将亚硝基谷胱甘肽溶液加入卟啉纳米材料分散液中，室温避光搅拌12h，离心，用水洗涤，所得纳米粒用4ml水分散，在搅拌下，加入0.75ml 1％壳聚糖溶液，室温反应，得负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒。
27.实施例2
28.本实施例为负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒的制备方法，包括以下步骤：
29.(1)将6mg的六水硝酸钴和20mg聚吡咯烷酮溶于12ml n,n
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇(v:v＝3:1)混合溶剂中，将4mg中四(4
‑
羧基苯基)卟啉溶于4ml n,n
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇(v:v＝3:1)混合溶剂中，在搅拌下将中四(4
‑
羧基苯基)卟啉溶液逐滴加入到六水硝酸钴和聚吡咯烷酮混合液中，超声数分钟后，80℃反应22h，离心后用水和无水乙醇洗涤，得到卟啉金属有机框架纳米粒。
30.(2)将步骤(1)所得的卟啉纳米粒用4ml水分散，将亚硝基谷胱甘肽用1ml水溶解，在搅拌下，将亚硝基谷胱甘肽溶液加入卟啉纳米材料分散液中，室温避光搅拌12h，离心，用水洗涤，所得纳米粒用4ml水分散，在搅拌下，加入0.75ml 1％壳聚糖溶液，室温反应，得负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒。
31.实施例3
32.本实施例为负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒的制备方法，包括以下步骤：
33.(1)将6mg的六水硝酸钴和200mg聚吡咯烷酮溶于12ml n,n
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇(v:v＝3:1)混合溶剂中，将4mg中四(4
‑
羧基苯基)卟啉溶于4ml n,n
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇(v:v＝3:1)混合溶剂中，在搅拌下将中四(4
‑
羧基苯基)卟啉溶液逐滴加入到六水硝酸钴和聚吡咯烷酮混合液中，超声数分钟后，80℃反应22h，离心后用水和无水乙醇洗涤，得到卟啉金属有机框架纳米粒。
34.(2)将步骤(1)所得的卟啉纳米粒用4ml水分散，将亚硝基谷胱甘肽用1ml水溶解，在搅拌下，将亚硝基谷胱甘肽溶液加入卟啉纳米材料分散液中，室温避光搅拌12h，离心，用水洗涤，所得纳米粒用4ml水分散，在搅拌下，加入0.75ml 1％壳聚糖溶液，室温反应，得负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒。
35.实施例4
36.本实施例为负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒的制备方法，包括以下步骤：
37.(1)将6mg的六水硝酸钴和200mg聚吡咯烷酮溶于16ml n,n
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇(v:v＝3:1)混合溶剂中，将4mg中四(4
‑
羧基苯基)卟啉溶于4ml n,n
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇(v:v＝3:1)混合溶剂中，在搅拌下将中四(4
‑
羧基苯基)卟啉溶液逐滴加入到六水硝酸钴和聚吡咯烷酮混合液中，超声数分钟后，80℃反应22h，离心后用水和无水乙醇洗涤，得到卟啉金属有机框架纳米粒。
38.(2)将步骤(1)所得的卟啉纳米粒用4ml水分散，将亚硝基谷胱甘肽用1ml水溶解，在搅拌下，将亚硝基谷胱甘肽溶液加入卟啉纳米材料分散液中，室温避光搅拌12h，离心，用水洗涤，所得纳米粒用4ml水分散，在搅拌下，加入0.75ml 1％壳聚糖溶液，室温反应，得负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒。
39.实施例5
40.本实施例为负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒的制备方法，包括以下步骤：
41.(1)将6mg的六水硝酸钴和200mg聚吡咯烷酮溶于16ml n,n
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇(v:v＝3:1)混合溶剂中，将4mg中四(4
‑
羧基苯基)卟啉溶于4ml n,n
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇(v:v＝3:1)混合溶剂中，在搅拌下将中四(4
‑
羧基苯基)卟啉溶液逐滴加入到六水硝酸钴和聚吡咯烷酮混合液中，超声数分钟后，80℃反应28h，离心后用水和无水乙醇洗涤，得到卟啉金属有机框架纳米粒。
42.(2)将步骤(1)所得的卟啉纳米粒用4ml水分散，将亚硝基谷胱甘肽用1ml水溶解，在搅拌下，将亚硝基谷胱甘肽溶液加入卟啉纳米材料分散液中，室温避光搅拌12h，离心，用水洗涤，所得纳米粒用4ml水分散，在搅拌下，加入0.75ml 1％壳聚糖溶液，室温反应，得负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒。
43.实施例6
44.本实施例为负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒的制备方法，包括以下步骤：
45.(1)将6mg的六水硝酸钴和200mg聚吡咯烷酮溶于16ml n,n
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇(v:v＝3:1)混合溶剂中，将4mg中四(4
‑
羧基苯基)卟啉溶于4ml n,n
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇(v:v＝3:1)混合溶剂中，在搅拌下将中四(4
‑
羧基苯基)卟啉溶液逐滴加入到六水硝酸钴和聚吡咯烷酮混合液中，超声数分钟后，80℃反应28h，离心后用水和无水乙醇洗涤，得到卟啉金属有机框架纳米粒。
46.(2)将步骤(1)所得的卟啉纳米粒用4ml水分散，将亚硝基谷胱甘肽用4ml水溶解，在搅拌下，将亚硝基谷胱甘肽溶液加入卟啉纳米材料分散液中，室温避光搅拌12h，离心，用水洗涤，所得纳米粒用4ml水分散，在搅拌下，加入0.75ml 1％壳聚糖溶液，室温反应，得负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒。
47.实施例7
48.本实施例为负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒的制备方法，包括以下步骤：
49.(1)将6mg的六水硝酸钴和200mg聚吡咯烷酮溶于16ml n,n
‑
二甲基甲酰胺和无水
乙醇(v:v＝3:1)混合溶剂中，将4mg中四(4
‑
羧基苯基)卟啉溶于4ml n,n
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇(v:v＝3:1)混合溶剂中，在搅拌下将中四(4
‑
羧基苯基)卟啉溶液逐滴加入到六水硝酸钴和聚吡咯烷酮混合液中，超声数分钟后，80℃反应28h，离心后用水和无水乙醇洗涤，得到卟啉金属有机框架纳米粒。
50.(2)将步骤(1)所得的卟啉纳米粒用4ml水分散，将亚硝基谷胱甘肽用4ml水溶解，在搅拌下，将亚硝基谷胱甘肽溶液加入卟啉纳米材料分散液中，室温避光搅拌16h，离心，用水洗涤，所得纳米粒用4ml水分散，在搅拌下，加入0.75ml 1％壳聚糖溶液，室温反应，得负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒。
51.实施例8
52.本实施例为负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒的制备方法，包括以下步骤：
53.(1)将6mg的六水硝酸钴和200mg聚吡咯烷酮溶于16ml n,n
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇(v:v＝3:1)混合溶剂中，将4mg中四(4
‑
羧基苯基)卟啉溶于4ml n,n
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇(v:v＝3:1)混合溶剂中，在搅拌下将中四(4
‑
羧基苯基)卟啉溶液逐滴加入到六水硝酸钴和聚吡咯烷酮混合液中，超声数分钟后，80℃反应28h，离心后用水和无水乙醇洗涤，得到卟啉金属有机框架纳米粒。
54.(2)将步骤(1)所得的卟啉纳米粒用4ml水分散，将亚硝基谷胱甘肽用4ml水溶解，在搅拌下，将亚硝基谷胱甘肽溶液加入卟啉纳米材料分散液中，室温避光搅拌16h，离心，用水洗涤，所得纳米粒用4ml水分散，在搅拌下，加入1ml 1％壳聚糖溶液，室温反应，得负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒。
55.实施例9
56.所制备出负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒的外观如图1所示
57.实施例10
58.采用粒度仪对负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒的粒径分布进行考察。将负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒分散于水中，测定其粒径分布，如图2所示，其粒径大小均一。
59.实施例11
60.将负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒和1,3
‑
二苯基异苯并呋喃(dpbf)混合，用功率密度为0.3w/cm2的660nm激光照射不同浓度的负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒混合液，用荧光分光光度计检测dpbf荧光强度的变化，如图3所示，随着浓度的增加，荧光强度越低，说明产生的活性氧增加。
61.实施例12
62.将10μg/ml负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒和1,3
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二苯基异苯并呋喃 (dpbf)混合，用功率密度为0.3w/cm2的660nm激光照射不同时间混合液，其中控制组为水和dpbf混合液，照射激光5min，用荧光分光光度计检测dpbf荧光强度的变化，如图4 所示，随着照射时间的增加，荧光强度越低，说明产生的活性氧增加。
63.实施例13
64.用功率密度为0.3w/cm2的660nm激光照射不同浓度的负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒混悬液，记录照射10min内的温度变化。结果如图5所示，负载亚硝基谷
胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒混悬液随着激光照射时间的增加，温度逐渐上升，表明该纳米粒具有光热转换性能。
65.实施例14
66.用不同功率密度的660nm激光照射负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒混悬液，照射不同时间，再离心后取上清液，通过griess法测量一氧化氮的释放量。结果如图6 所示，负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒可以在激光照射条件下释放一氧化氮，且随着照射时间的延长，一氧化氮的释放量也逐渐增加。
67.实施例15
68.将不同浓度的负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒与细菌悬液混合，用功率密度为0.3w/cm2的660nm激光照激光3min，测不同组的od600，计算不同组的抑菌率。结果如图7所示，负载亚硝基谷胱甘肽的卟啉金属有机框架纳米粒在浓度为3μg/ml时就有较高的抑菌率。