一种饥饿治疗联合铜死亡的纳米材料及其制备方法和应用

本发明属于纳米材料及抗肿瘤治疗药物，具体涉及一种饥饿治疗联合铜死亡的纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、消耗肿瘤内葡萄糖的饥饿治疗代表了一种重要的抗肿瘤治疗策略。其中葡萄糖氧化酶(glucose oxidase；gox)可以有效消耗肿瘤细胞中的葡萄糖，但是在反应过程中会消耗氧气造成肿瘤微环境的进一步缺氧；低氧是大多数实体肿瘤的共同特征，这主要是由于肿瘤细胞快速增殖和肿瘤微血管系统效率低下导致的耗氧和摄氧不平衡造成的。缺氧不仅会降低抗癌治疗的疗效，还会增强肿瘤的侵袭性和转移性，是大多数癌症患者死亡的主要原因。因此，缓解肿瘤缺氧环境对于饥饿治疗十分重要。同时，依赖单一模式的肿瘤治疗效果往往很差，所以开发一种联合治疗方式也很有必要。

2、金属有机框架(mofs)及其相应的纳米结构在催化，光学探针，生物医学领域已被广泛应用。铜基的金属有机框架mof-199纳米材料在治疗癌症方面也发挥着一些重要的作用，例如消耗肿瘤细胞中高浓度的谷胱甘肽和为肿瘤细胞提供外源性的铜打破细胞内的铜稳态。

3、铜是一种必需的矿物质营养素，广泛参与铜超载诱导的细胞增殖和死亡途径。最近的一项研究发现了一种独特的铜依赖性死亡途径，称为“铜死亡”，这是由细胞内铜蓄积诱导的，它触发线粒体脂质化蛋白聚集。然而，细胞内的铜通过活跃的稳态机制维持在极低水平。因此，破坏肿瘤细胞内铜稳态实现铜死亡对于治疗癌症至关重要。

4、基于以上，有必要开发一种新的可以缓解肿瘤微环境乏氧、饥饿治疗联合铜死亡的纳米材料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中的不足，提供一种饥饿治疗联合铜死亡的纳米材料及其制备方法和应用，通过在mno2纳米颗粒外层生长mof-199壳层，并通过葡萄糖氧化酶对mof-199进行修饰实现缓解乏氧、饥饿治疗联合铜死亡的多模态治疗体系的构建。

2、为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、第一方面，本发明提供一种饥饿治疗联合铜死亡的纳米材料，所述纳米材料为mno2@mof-199@gox，包括mno2、mof-199、gox，所述mno2的外面包裹mof-199，gox修饰在mof-199外层。

4、第二方面，本发明提供一种饥饿治疗联合铜死亡的纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

5、步骤s1：制备mno2纳米颗粒

6、将kmno4分散在水中并逐滴加入分散在磷酸盐缓冲液中的牛血清白蛋白得到混合物；混合物在37℃下搅拌2小时，得到mno2纳米颗粒；

7、步骤s2：制备mno2@mof-199纳米颗粒

8、步骤s2-1：将均苯三甲酸溶于三乙胺水溶液中，溶解过程中一直剧烈搅拌，然后放入真空干燥箱中60℃烘干合成苯-1,3,5-三甲酸三乙胺盐；

9、步骤s2-2：将步骤s1制得的mno2纳米颗粒分散于水中，然后加入乙醇和水的混合体系并混匀，向混合体系中加入硝酸铜水溶液，加热搅拌一段时间，然后逐滴滴加苯-1,3,5-三甲酸三乙胺盐水溶液，离心收集沉淀，然后用乙醇洗涤，得到mno2@mof-199纳米颗粒；

10、步骤s3：制备mno2@mof-199@gox纳米颗粒

11、将步骤s2制备的mno2@mof-199纳米颗粒加入gox水溶液中，搅拌一段时间然后离心收集，用水洗涤，得到mno2@mof-199@gox纳米颗粒。

12、优选的，步骤s2-1中，均苯三甲酸与三乙胺的质量比为2.1:3，溶解过程中的搅拌速度为1600 rpm。

13、优选的，步骤s2-2中mno2纳米颗粒的用量为5-20 mg，乙醇和水的比例为1:1，加热温度为40-60℃，时间为30min，硝酸铜与苯-1,3,5-三甲酸三乙胺盐的摩尔比为1:1，逐滴滴加苯-1,3,5-三甲酸三乙胺盐水溶液的滴加速度为50 μl/min。

14、优选的，步骤s2-2中乙醇和水的用量分别为10-20 ml。

15、优选的，步骤s3中mno2@mof-199纳米颗粒与gox的质量比为2:1-2，搅拌时间为1-2h，搅拌速度为600-1000 rpm。

16、第三方面，本发明提供一种饥饿治疗联合铜死亡的纳米材料在制备抗肿瘤治疗药物中的应用。

17、本发明具有以下有益效果：本发明实现了在mno2颗粒外层包裹mof-199壳层，并在mof-199表面使用gox进行修饰，制备的纳米材料mno2@mof-199@gox在被癌细胞摄取之后一方面通过gox的催化作用消耗葡萄糖实现饥饿治疗，另一方面mof-199与癌细胞中高浓度的谷胱甘肽反应把内层的mno2暴露出来发挥类过氧化氢酶活性，产生氧气缓解肿瘤内乏氧情况，同时mof-199壳层降解的过程中会产生cu(i)和脂酰化蛋白s-乙酰转移酶（dlat）寡聚化导致线粒体功能丧失，导致铜死亡，为实现癌症治疗而且具有重要的科学意义。

技术特征：

1.一种饥饿治疗联合铜死亡的纳米材料，其特征在于，所述纳米材料为mno2@mof-199@gox，包括mno2、mof-199、gox，所述mno2的外面包裹mof-199，gox修饰在mof-199外层。

2.权利要求1所述的饥饿治疗联合铜死亡的纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的饥饿治疗联合铜死亡的纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤s2-1中，均苯三甲酸与三乙胺的质量比为2.1:3，溶解过程中的搅拌速度为1600 rpm。

4. 根据权利要求2所述的饥饿治疗联合铜死亡的纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤s2-2中mno2纳米颗粒的用量为5-20 mg，乙醇和水的比例为1:1，加热温度为40-60 ℃，时间为30min，硝酸铜与苯-1,3,5-三甲酸三乙胺盐的摩尔比为1:1，逐滴滴加苯-1,3,5-三甲酸三乙胺盐水溶液的滴加速度为50 μl/min。

5.根据权利要求4所述的饥饿治疗联合铜死亡的纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤s2-2中乙醇和水的用量分别为10-20 ml。

6.根据权利要求2所述的饥饿治疗联合铜死亡的纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤s3中mno2@mof-199纳米颗粒与gox的质量比为2:1-2，搅拌时间为1-2 h，搅拌速度为600-1000 rpm。

7.权利要求1所述的饥饿治疗联合铜死亡的纳米材料在制备抗肿瘤治疗药物中的应用。

技术总结
本发明属于纳米材料及抗肿瘤治疗药物技术领域，具体涉及一种饥饿治疗联合铜死亡的纳米材料及其制备方法和应用；纳米材料为在二氧化锰（MnO<subgt;2</subgt;）纳米颗粒外面包裹金属有机框架（MOF‑199），在MOF‑199壳层外面修饰葡萄糖氧化酶（GOx）；纳米材料被癌细胞内化后，一方面消耗葡萄糖达到饥饿治疗的目的，另一方面MOF‑199壳层被癌细胞中谷胱甘肽降解，暴露出来的MnO<subgt;2</subgt;发挥类过氧化氢酶活性催化产生氧气，同时细胞内的Cu(I)激增和脂酰化蛋白S‑乙酰转移酶（DLAT）寡聚化导致线粒体功能丧失，导致铜死亡；本发明不仅实现癌症治疗而且具有重要的科学意义。

技术研发人员：程方,曲奎铭,汪联辉,汪佳祺,肖文涛,张委
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11