一种pH响应开关型光热/催化纳米药物及其制备方法

本发明属于纳米材料，具体为一种ph响应开关型光热/催化纳米药物的制备方法。

背景技术：

1、细菌引发的感染类疾病严重威胁人类的健康，而耐药菌的出现使得依赖于抗生素杀灭细菌的传统疗法受到极大限制。因此，发展新型的高效抗菌剂以遏制细菌耐药性的传播和死亡率的上升，已经成为当前全球公共卫生领域亟待解决的科学难题。近年来，光动力学治疗(pdt)、光热治疗(ptt)和化学动力学(cdt)等新型抗菌疗法的出现，因其具有广谱的抗菌活性、不易产生耐药性等优点，在抗菌领域引起广泛关注。

2、其中，光热抗菌是借助具有光热转换性能的光热试剂将近红外光转换为局部热能，使得核酸和蛋白变性并破坏膜的选择透过性实现抗菌的新方法，其具有安全、非侵入性、高时空选择性的优点，在抗菌治疗和诊断方面展现出巨大的潜力。然而，尽管光热抗菌策略取得了重要进展，但仍存在一些关键问题：(1)大部分的光热试剂具有非特异性，在治疗过程中始终处于“开启”状态，对正常组织产生副作用，严重限制了进一步的临床应用；(2)由于细菌的耐药性和生物膜的保护作用，单一的ptt治疗方式往往难以取得令人满意的抗菌效果。

3、因此，发展新型高效低毒的光热抗菌策略，并集成不同治疗手段的优点，对于推动光热抗菌的进一步发展和临床应用具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明基于细菌感染部位特殊的弱酸微环境，设计合成了一种ph响应开关型光热/催化纳米药物，解决了光热治疗过程中的非特异性，并通过光热和化学动力学的协同，实现对细菌感染的高效低毒治疗。

2、本发明为实现目的，采用如下技术方案：

3、一种ph响应开关型光热/催化纳米药物的制备方法，其特点在于：所述ph响应开关型光热/催化纳米药物是利用氨基化介孔二氧化硅为主体，通过静电作用负载光热转换剂2,2′-联氨-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐abts，再通过氧化透明质酸的醛基与氨基反应生成的酰腙键对孔道进行封堵，最后配位金属离子fe(iii)，获得目标产物，记为amsn-nh2@oxha/fe3+(简写为amhf)。本发明的纳米药物：在正常组织中表面的透明质酸有效地封堵孔道，防止abts泄露，纳米药物始终处于“关闭”状态，没有光热/催化效果；在细菌感染的弱酸(ph小于5.5)微环境条件下，纳米药物的酰腙键发生水解断裂，释放出来的abts与fe(iii)发生氧化还原反应，产生氧化态的光热转换剂abts·+用于光热治疗，同时，还原态的fe(ii)与过氧化氢发生芬顿反应产生羟基自由基，实现ph响应“开关”光热/化学动力学的协同治疗。

4、进一步地，本发明所述的ph响应开关型光热/催化纳米药物的制备方法，包括以下步骤：

5、步骤1、利用嫁接法制备含有模板剂的氨基化介孔二氧化硅，然后采用萃取法去除模板剂，得到氨基化介孔二氧化硅(记为msn-nh2)；

6、步骤2、将光热转换剂abts溶解在去离子水中，然后加入步骤1所制备的氨基化介孔二氧化硅(msn-nh2)，室温下避光搅拌12-24h，得到负载光热转换剂的纳米粒子(记为am)。

7、步骤3、对透明质酸(ha)进行氧化改性，得到氧化透明质酸(记为oxha)；将步骤2所得am加入到含有氧化透明质酸的tris-hcl缓冲溶液中，室温下避光搅拌12-24h，得到氧化透明质酸包覆的纳米粒子(记为amh)。

8、步骤4、将步骤3所得amh加入到含有三价铁盐的tris-hcl缓冲溶液中，室温下避光搅拌1-2h，得到fe(iii)配位的纳米粒子，即为目标产物ph响应开关型光热/催化纳米药物(amhf)。

9、进一步地，步骤1中，所述氨基化介孔二氧化硅的制备步骤为：以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(ctab)为模板剂、正硅酸乙酯(teos)为硅源、氨水为碱性催化剂、乙醇和水为分散溶液，室温下反应6-15h，得到msn/ctab；接着将msn/ctab溶解于有机溶剂中，85℃加热回流反应2-4h后，缓慢逐滴滴加3-氨基丙基三乙氧基硅烷(aptes)，继续回流2-4h，得到msn-nh2/ctab；最后将msn-nh2/ctab用盐酸/乙醇体系或硝酸铵/乙醇体系在95℃下索氏提取24-48h，去除ctab模板剂，得到氨基化介孔二氧化硅(msn-nh2)。

10、进一步地，步骤2中，所述abts与所述msn-nh2的质量比为1-4：4。

11、进一步地，步骤3中，所述oxha的制备步骤为：称取ha溶解于去离子水中，与高碘酸钠(naio4)按质量比1-10：1混合后，室温下避光搅拌12-24h，经过透析、冷冻干燥得到oxha。

12、进一步地，步骤3与步骤4中，所述tris-hcl缓冲溶液的ph为8.5。

13、进一步地，步骤3中，所述oxha与am的质量比为1-2：1。

14、进一步地，步骤4中，所述三价铁盐与amh的质量比为1-5：20。

15、与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

16、1、以氨基化介孔二氧化硅为载体负载abts，利用介孔二氧化硅较大的比表面及两者之间的静电相互作用，实现abts的高效负载。在msn-nh2：abts质量比为2：1时，载药率和载药量分别为71.1％和26.2％。

17、2、具有ph响应开关的作用：由于正常组织是弱碱性，在正常组织中表面的透明质酸有效地封堵孔道，防止abts泄露，纳米药物始终处于“关闭”状态，没有光热/催化效果；到达病变组织后，在弱酸微环境下由“关闭”转变为“开启”状态，产生光热/催化效果。这种ph响应开关的光热/催化疗法不仅可以提高抗菌疗效，而且降低了对正常组织的副作用。

18、3、实现cdt/ptt的高效协同：一方面cdt产生的活性氧(ros)能够破坏细菌细胞膜完整性、增加细菌膜通透性，从而提高其对光热治疗的敏感性；另一方面，ptt引起的高温可以显著促进催化反应的速率，从而提高其催化能力。

技术特征：

1.一种ph响应开关型光热/催化纳米药物的制备方法，其特征在于：所述ph响应开关型光热/催化纳米药物是利用氨基化介孔二氧化硅为载体，通过静电作用负载2,2′-联氨-二3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸二铵盐abts，再通过氧化透明质酸的醛基与氨基反应生成的酰腙键对孔道进行封堵，最后配位金属离子fe(iii)获得目标产物。

2.根据权利要求1所述的ph响应开关型光热/催化纳米药物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的ph响应开关型光热/催化纳米药物的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述氨基化介孔二氧化硅的制备步骤为：以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵为模板剂、正硅酸乙酯为硅源、氨水为碱性催化剂、乙醇和水为分散溶液，室温下反应6-15h，得到msn/ctab；接着将msn/ctab溶解于有机溶剂中，85℃加热回流反应2-4h后，缓慢逐滴滴加3-氨基丙基三乙氧基硅烷，继续回流2-4h，得到msn-nh2/ctab；最后将msn-nh2/ctab用盐酸/乙醇体系或硝酸铵/乙醇体系在95℃下索氏提取24-48h，去除ctab模板剂，得到氨基化介孔二氧化硅。

4.根据权利要求2所述的ph响应开关型光热/催化纳米药物的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述abts与所述氨基化介孔二氧化硅的质量比为1-4：4。

5.根据权利要求2所述的ph响应开关型光热/催化纳米药物的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述氧化透明质酸的制备步骤为：称取透明质酸溶解于去离子水中，与高碘酸钠按质量比1-10：1混合后，室温下避光搅拌12-24h，经过透析、冷冻干燥得到氧化透明质酸。

6.根据权利要求2所述的ph响应开关型光热/催化纳米药物的制备方法，其特征在于，步骤3与步骤4中，所述tris-hcl缓冲溶液的ph为8.5。

7.根据权利要求2所述的ph响应开关型光热/催化纳米药物的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述氧化透明质酸与所述负载光热转换剂的纳米粒子的质量比为1-2：1。

8.根据权利要求2所述的ph响应开关型光热/催化纳米药物的制备方法，其特征在于，步骤4中，所述三价铁盐与所述氧化透明质酸包覆的纳米粒子的质量比为1-5：20。

9.一种权利要求1～8中任意一项所述制备方法所制得的ph响应开关型光热/催化纳米药物。

技术总结
本发明公开了一种pH响应开关型光热/催化纳米药物及其制备方法，是利用氨基化介孔二氧化硅为主体，通过静电作用负载ABTS，再通过氧化透明质酸的醛基与氨基反应生成的酰腙键对孔道进行封堵，最后配位金属离子Fe(III)获得目标产物。本发明的纳米药物：在正常组织中表面的透明质酸有效地封堵孔道，防止ABTS泄露，纳米药物始终处于“关闭”状态，没有光热/催化效果；在细菌感染的弱酸微环境条件下，纳米药物的酰腙键发生水解断裂，释放出来的ABTS与Fe(III)发生氧化还原反应，产生氧化态的光热转换剂ABTS·+用于光热治疗，同时，还原态的Fe(II)与过氧化氢发生芬顿反应产生羟基自由基，实现pH响应开关光热/化学动力学的协同抗菌治疗。

技术研发人员：曹明,班成洋,钱家盛,夏茹,伍斌,苗继斌,杨斌,陈鹏,葛倩倩,郑争志,苏丽芬
受保护的技术使用者：安徽大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13