铁酸钴@铂聚乙二醇复合抗癌纳米材料及其制备方法

本发明涉及纳米技术和生物医用材料的，尤其是指一种铁酸钴@铂聚乙二醇复合抗癌纳米材料及其制备方法。

背景技术：

1、化疗、放疗和手术是传统的治疗癌症方法。尽管传统方法不断改进，但仍有一些不足。化疗和放疗在一定程度上可以有效杀伤癌症细胞。但是，在长期化疗和放疗期间，癌症细胞会产生耐受性并降低治疗效果。手术切除难以完全清除癌症细胞，难以对付转移瘤。因此，找到有效、安全和廉价的治疗方法变得至关重要。基于此，出现了新的非侵入性治疗恶性肿瘤的方法，包括光热疗法、光动力疗法、声学疗法和化学动力疗法等。

2、在这些新型方法中，光热疗法是利用材料的光热转化性能，将吸收的光能转变为热能，散发热量从而杀伤、消除肿瘤细胞。化学动力学疗法(也称cdt)具有高度特异性和无需额外能量输入。芬顿反应是化学动力学治疗的基础，该反应产生的·oh可杀死肿瘤细胞。但光热疗法和化学动力学疗法都有缺陷。光的穿透深度有限，光热材料难以在深层次发挥作用；芬顿反应对ph要求苛刻，高ph时只能产生少量的·oh，难以清除深度组织的肿瘤，如中国专利(公布号：cn 114261993a)铁酸钴纳米粒子及其制备方法与应用。声动力疗法(也称sdt)能很好地解决这个问题。声动力疗法具有最小的侵袭性和最大的组织穿透深度，可在超声触发的声致敏剂激活下产生ros激活细胞死亡信号通路。声敏剂能迅速从能带结构中生成活性电子(e-)/空穴(h+)对，并随后将周围的h2o2/o2转化为细胞毒性ros。同时，芬顿反应试剂拥有过氧化氢酶的特性，能产生ros，还能产生o2，在其表面修饰纳米铂，更是能提高催化效率，提高声动力治疗的效果。当cdt与sdt联合使用，能弥补肿瘤微环境缺氧的不足，提高声敏剂的效果。基于此，本发明将化学动力学与声动力治疗联合，既能产生活性氧又能与催化肿瘤微环境中的h2o2为声动力疗法提供o2，以达到协同抗肿瘤的效果。

技术实现思路

1、本发明针对单一材料活性氧产生效率低、抗癌活性不足的问题，提出了一种铁酸钴@铂聚乙二醇复合抗癌纳米材料及其制备方法，旨在提供一种高活性氧产量、对癌细胞具有较强杀伤作用的抗癌材料。

2、为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：铁酸钴@铂聚乙二醇复合抗癌纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

3、1)通过水热法得到介孔铁酸钴，经水或乙醇反复清洗后进行干燥；

4、2)将步骤1)所得的干燥材料分散于水中，并向其中加入聚乙烯吡咯烷酮与氯铂酸，在水浴下搅拌反应，离心并用去离子水和丙酮反复交替洗涤得到铁酸钴@铂；

5、3)将步骤2)所得铁酸钴@铂分散于水中，加入聚乙二醇，搅拌，离心，去离子水洗去多余聚乙二醇，冷冻干燥得到所需的铁酸钴@铂聚乙二醇复合抗癌纳米材料。

6、进一步，在步骤1)中，所述水热法在合成中加入的钴元素与铁元素摩尔比为1：1-1：2；所述水热法在合成中加入的模板剂为聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物，也叫p123，其与铁盐和钴盐总和的摩尔比为1：1-1：2；所述水热法在合成中加入的络合剂为无水乙酸钠，其与铁盐和钴盐总和的摩尔比为2：1-3：1；所述水热法采用的温度为160-200℃；所述水热法需要的时间为16-24小时。

7、进一步，所述步骤1)的具体过程为：向乙二醇中加入钴盐、铁盐、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物及乙酸钠搅拌溶解，然后转移溶解后的溶液至反应釜中，调节烘箱相应温度进行水热反应，反应完成后弃上清，沉淀用水或乙醇反复清洗。

8、进一步，在步骤2)中，加入的聚乙烯吡咯烷酮使用乙二醇作为溶剂，浓度为20-100mg/ml；加入的氯铂酸使用乙二醇作为溶剂，浓度为8-12mg/ml；加入的聚乙烯吡咯烷酮与氯铂酸体积比为1：1；所述水浴温度为60-100℃；所述水浴时间为1-6小时。

9、进一步，所述步骤2)的具体过程为：取步骤1)的干燥材料，加入无水甲醇，超声15min，逐滴加入聚乙烯吡咯烷酮与氯铂酸搅拌30min，转入三口烧瓶中水浴搅拌，回流，反应结束后弃上清，用水或丙酮反复清洗。

10、进一步，在步骤3)中，所述聚乙二醇为1-10wt％水溶液，分子量为2000-3000；所述铁酸钴@铂为1-10wt％水溶液。

11、本发明也提供了由上述方法制备得到的铁酸钴@铂聚乙二醇复合抗癌纳米材料，该铁酸钴@铂聚乙二醇复合抗癌纳米材料通过化学动力学疗法与声动力疗法的协同作用能够特异性高效杀死癌细胞，而对正常细胞没有毒害作用。

12、本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

13、本发明通过简单的水热法，合成出声动力治疗效果更显著的纳米材料。声动力疗法具有更大的组织深度，可以实现定位的无创治疗，提高治疗效率。

14、铁酸钴@铂聚乙二醇复合抗癌纳米材料能与肿瘤独特的弱酸环境发生特异性响应，纳米粒子在酸性ph下可以与铁解离，发生芬顿反应产生活性氧进行化学动力疗法。同时，施加超声使从能带结构中迅速产生一个活性电子(e-)/空穴(h+)对，并将周围的h2o/o2转化为活性氧，从而杀伤细胞。铁酸钴能催化肿瘤微环境中的h2o2反应产生氧气，为声动力疗法提供原料。

15、聚乙二醇接枝到纳米粒子表面，能有效降低细胞毒性。其中乙二醇单元与水分子形成紧密结合，从而形成水合层。这种水合层能防止纳米颗粒团聚、阻碍蛋白质的吸附和多磺酸粘多糖清除，从而能延长纳米粒子在体内的循环寿命。

16、本发明具有良好的生物相容性，其材料浓度为300μg/ml时，溶血率在5％以下，细胞存活率仍达到80％以上。

17、本发明在1w/cm2超声强度下，具有更优异的产活性氧能力。在模拟肿瘤环境中施加超声，材料浓度为150μg/ml时，肿瘤细胞存活率为30％，材料浓度为300μg/ml时，肿瘤细胞存活率为20％。

18、本发明不会对正常细胞产生副作用。同时将化学动力学与声动力治疗联合，达到了协同抗癌效果，实现了无创抗癌，具有良好的基础研究价值和应用潜能。

技术特征：

1.铁酸钴@铂聚乙二醇复合抗癌纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的铁酸钴@铂聚乙二醇复合抗癌纳米材料的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，所述水热法在合成中加入的钴元素与铁元素摩尔比为1：1-1：2；所述水热法在合成中加入的模板剂为聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物，也叫p123，其与铁盐和钴盐总和的摩尔比为1：1-1：2；所述水热法在合成中加入的络合剂为无水乙酸钠，其与铁盐和钴盐总和的摩尔比为2：1-3：1；所述水热法采用的温度为160-200℃；所述水热法需要的时间为16-24小时。

3.根据权利要求1所述的铁酸钴@铂聚乙二醇复合抗癌纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)的具体过程为：向乙二醇中加入钴盐、铁盐、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物及乙酸钠搅拌溶解，然后转移溶解后的溶液至反应釜中，调节烘箱相应温度进行水热反应，反应完成后弃上清，沉淀用水或乙醇反复清洗。

4.根据权利要求1所述的铁酸钴@铂聚乙二醇复合抗癌纳米材料的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，加入的聚乙烯吡咯烷酮使用乙二醇作为溶剂，浓度为20-100mg/ml；加入的氯铂酸使用乙二醇作为溶剂，浓度为8-12mg/ml；加入的聚乙烯吡咯烷酮与氯铂酸体积比为1：1；所述水浴温度为60-100℃；所述水浴时间为1-6小时。

5.根据权利要求1所述的铁酸钴@铂聚乙二醇复合抗癌纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)的具体过程为：取步骤1)的干燥材料，加入无水甲醇，超声15min，逐滴加入聚乙烯吡咯烷酮与氯铂酸搅拌30min，转入三口烧瓶中水浴搅拌，回流，反应结束后弃上清，用水或丙酮反复清洗。

6.根据权利要求1所述的铁酸钴@铂聚乙二醇复合抗癌纳米材料的制备方法，其特征在于，在步骤3)中，所述聚乙二醇为1-10wt％水溶液，分子量为2000-3000；所述铁酸钴@铂为1-10wt％水溶液。

7.由权利要求1-6任一项所述方法制备得到的铁酸钴@铂聚乙二醇复合抗癌纳米材料，该铁酸钴@铂聚乙二醇复合抗癌纳米材料通过化学动力学疗法与声动力疗法的协同作用能够特异性高效杀死癌细胞，而对正常细胞没有毒害作用。

技术总结
本发明公开了一种铁酸钴@铂聚乙二醇复合抗癌纳米材料及其制备方法，首先通过水热法得到介孔铁酸钴，然后在其表面原位生长铂，最后通过氢键作用在铁酸钴@铂面包覆聚乙二醇得到复合抗癌纳米材料。研究表明，本发明合成的复合抗癌纳米材料，通过化学动力学疗法与声动力疗法的协同作用能够特异性高效杀死癌细胞，而对正常细胞没有毒害作用。

技术研发人员：杜昶,黄宇成
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13