一种双响应型铜死亡纳米颗粒材料及其制备方法和应用

本发明涉及生物医药，具体涉及一种双响应型铜死亡纳米颗粒材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、骨肉瘤(osteosarcoma,os)是一种常见的骨肿瘤类型(占骨肿瘤的44.6％)，好发与10～25岁之间，通常预后较差。由于os具有恶性侵袭性和迁移能力，具有局部侵袭和远处转移的特点，导致os患者肺转移是最常见导致死亡的并发症。

2、骨肉瘤可分泌大量rank配体(rankls)，导致前细胞形成破骨细胞，并发挥破骨细胞功能，导致病理性骨折。目前os的治疗包括手术、放疗和化疗，但仍存在化疗、放疗耐药、生存率低等诸多局限性。针对耐药，如公开号为cn107970241a的中国专利公开了一种新型酪氨酸激酶抑制剂-安罗替尼在骨肉瘤的应用，发现安罗替尼可抑制骨肉瘤生长和转移安罗替尼能够增强化疗药物顺铂对骨肉瘤细胞的杀伤作用。

3、一种有前景的治疗os的药物需要具备以下特征：(1)有效的杀伤肿瘤细胞的功能。(2)os诱导的病理性骨折修复促进成骨和抑制破骨细胞形成。如公开号为cn113908168a的中国专利公开了柳穿鱼叶苷在制备抗骨肉瘤药物中的应用及抗骨肉瘤药物制剂，柳穿鱼叶苷可抑制多种骨肉瘤细胞的生长和增殖，促进骨肉瘤细胞凋亡，干预细胞周期，使细胞阻滞在g1期，并减少g2期细胞数量，细胞分裂能力受到抑制；并且能够抑制hos和143b骨肉瘤细胞侵袭和迁移；证实柳穿鱼叶苷能明显抑制裸鼠皮下143b细胞瘤的体积，能较好的抑制骨肉瘤的生长；柳穿鱼叶苷有望成为治疗骨肉瘤的药物，在治疗骨肉瘤药物开发方面具有广阔的前景。

4、目前，针对杀伤肿瘤、抑制破骨细胞分化和促进病理性骨破坏的材料是本领域的研究热点和亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种双响应型铜死亡纳米颗粒材料的制备方法，制备方法简单，制备得到的双响应型铜死亡纳米颗粒材料具有良好的杀肿瘤促进成骨细胞分化和矿化，抑制破骨细胞形成，可应用在制备骨肿瘤或骨修复的药物上。

2、本发明提供如下技术方案：

3、一种双响应型铜死亡纳米颗粒材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

4、(1)将牛血清蛋白溶解后得到溶液a，将柠檬酸钠溶液和cucl2混合得到溶液b，将溶液b滴加到溶液a中，再滴加na2s·9h2o(硫化钠九水合物)，搅拌反应，透析冻干得到cu2s@bsa(胎牛血清硫化亚铁)；

5、(2)将tea(三乙胺醇)、ctab(十六烷基三甲基溴化铵)和nasal(水杨酸钠)溶解后得到溶液c，然后将teos(硅酸四乙酯)和btespts(双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物)的混合物滴加至溶液c，反应后去除模板，得到msn(介孔二氧化硅)；

6、(3)将msn与cu2s@bsa混合搅拌装载，得到msn@cu2s；

7、(4)将葡聚糖溶解到去离子水中，加入naio4(高碘酸钠)，避光搅拌反应，再加入丙三醇停止氧化，得到odex(氧化葡聚糖)；

8、(5)将msn@cu2s溶解后加入odex进行加帽处理，得到md@cu2s。

9、本发明提供的双响应型铜死亡纳米颗粒材料为一种ph和gsh(还原型谷胱甘肽)双响应树枝状二氧化硅搭载cu2s，也可以称之为响应型msn搭载cu2s纳米颗粒。

10、本发明的技术原理在于：本发明根据肿瘤微环境微酸性和还原性特点，设计的树枝状msn具有酸性和gsh响应性特点，使得搭载cu2s在肿瘤部位大量释放，直接杀伤肿瘤细胞。此外cu2s在紫外可吸收光谱中1064附近具有吸收峰，而1064吸收峰是二区光热的理想材料，因此通过nirii(近红外二区)光热治疗能进一步杀伤肿瘤细胞。同时在破骨细胞中，少量的cu2s释放能够抑制破骨细胞的能量代谢，抑制破骨细胞的形成和分化。而铜离子是成骨细胞发挥分化和矿化的关键离子。因此在成骨细胞中md@cu2s释放出的铜离子能够促进成骨细胞的矿化。从而使本发明制备得到的响应型msn搭载cu2s纳米颗粒在骨肿瘤治疗以及修复中有较为广阔的应用前景。

11、在步骤(1)中，所述溶液a中bsa(胎牛血清)浓度为1-5mg/ml；将4-6ml浓度为10-16mm的柠檬酸钠溶液和4-6ml浓度为10-16mm的cucl2混合得到溶液b；滴加4-6ml浓度为10-16mm的na2s·9h2o。

12、步骤(1)中，溶液a中bsa浓度太小会导致cu2s形成颗粒较大，不易装载到msn中，因此bsa浓度不能低于5mg/ml。另外，通过控制柠檬酸钠溶液、cucl2(氯化铜)和na2s·9h2o的添加量来调控cu2s的颗粒大小。

13、在步骤(1)中，将溶液b滴加到溶液a中的滴加速率不能快于1ml/min。当滴加速率不能快于1ml/min，会使得溶液温度低于37℃，温度过低会导致cu2s形成颗粒较大。

14、在步骤(1)中，所述na2s·9h2o的滴加速率不能快于1ml/min。na2s·9h2o溶液滴加速度不能太快，不能超过1分钟1ml，否者会导致温度过低，导致cu2s形成颗粒较大。同时速度过快会导致反应不完全，也会导致cu2s形成颗粒较大。

15、在步骤(1)中，cu2s@bsa透析换液至少12小时一次，至少透析5天，而且透析液必须至少8小时一次，确保bsa能够完全透析出。

16、在步骤(1)中，溶液a和溶液b必须在37℃溶解，搅拌速率在300rpm，且至少搅拌15分钟。

17、在步骤(2)中，将40-60μl tea、0.2-0.5g ctab、50-63mg nasal溶解后得到溶液c；将1-2ml teos和1-2ml btespts的混合物滴加至溶液c。通过调控tea、ctab、nasal以及teos和btespts的混合物的添加量使其可以形成树枝状msn。

18、在步骤(2)中，teos和btespts的混合物的滴加速度不能快于1ml/min。滴加速度过快，会导致树枝状msn形成被破坏。

19、在步骤(2)中，tea、ctab和nasal在50ml ddh2o中搅拌速度至少大于500rpm，因为转速太低ctab溶解不均匀。btespts和teos混合物滴加前，需要超声进行混合，超声时间不能低于5分钟，以促进两者完全混合。

20、在步骤(2)中，还包括反应后进行离心收集和洗涤，洗涤过程具体为：先用无水乙醇洗涤3次，每次离心后通过螺旋震荡以及超声震荡，使得msn完全分散在无水乙醇中；无水乙醇洗涤3次后，用ddh2o进行同样的操作洗涤3次，确保原材料完全去除干净。

21、在步骤(2)中，去除模板的方法为：使用热乙醇-盐酸混合物洗去模板，具体为：无水乙醇与浓盐酸的比例为5:1，同时在70℃温度进行搅拌，12小时后离心收集，再次重复上述步骤至少5次，以完全去除模板。

22、在步骤(2)中，热乙醇-盐酸混合物洗去模板操作后，需要再次进行洗涤，洗涤步骤包括至少3次无水乙醇洗涤和至少3次ddh2o洗涤，以完全去除浓盐酸。

23、在步骤(3)中，cu2s装载试验中，搅拌时间大于12小时，同时搅拌速度不低于300rpm，以促进msn跟cu2s能够完全接触装载；cu2s装载试验结束后，用ddh2o洗涤进行至少3次洗涤(如需用ddh2o至少清洗3次，无水乙醇3次)，以完全去除多余的cu2s。

24、在步骤(4)中，所述葡聚糖浓度为25-100mg/ml，所述高碘酸钠浓度为25-100mg/ml，所述丙三醇浓度为25-100mg/ml。

25、优选地，在步骤(4)中，氧化葡聚糖至少透析5天，确保原材料完全去除干净。

26、进一步优选地，所述步骤(4)具体为：(4)将葡聚糖稀释到去离子水中，在50℃下搅拌。然后将naio4溶于上述混合物中，避光搅拌12h。加入丙三醇终止氧化反应，继续搅拌至混合均匀。用透析膜对溶液进行透析以去除未反应物质，透析5天后进行冻干处理得到氧化葡聚糖。

27、优选地，在步骤(5)中，所述氧化葡聚糖的加入质量大于msn@cu2s。

28、在步骤(5)中，氧化葡聚糖加帽形成席夫碱键时，氧化葡聚糖质量加入至少要大于m@cu2s的质量，确保m@cu2s形成md@cu2s。在步骤(4)中，氧化葡聚糖加帽形成席夫碱键时，要在避光下进行，避免氧化葡聚糖被破坏。

29、在步骤(5)中，加帽结束后，用ddh2o洗涤进行至少3次洗涤(如需用ddh2o至少清洗3次，无水乙醇3次)，以完全去除多余的odex。

30、本发明还提供了一种上述制备方法得到的双响应型铜死亡纳米颗粒材料。

31、本发明还提供了一种上述双响应型铜死亡纳米颗粒材料在制备骨肿瘤或骨修复的药物上的应用。

32、本发明与现有技术相比，主要优点包括：

33、(1)本发明提供的制备方法操作简单、原料易得、成本低廉、无污染、易于重复和工业化应用。

34、(2)本发明制备得到的响应型msn搭载cu2s纳米颗粒，具备良好的酸性释放和还原性释放，而在中性和非还原性环境中，释放量非常少。

35、(3)本发明制备得到的响应型msn搭载cu2s纳米颗粒，具有良好的杀肿瘤促进成骨细胞分化和矿化，抑制破骨细胞形成，可以作为高效的骨肿瘤骨破坏的修复药物。