一种多功能复合纳米材料及其制备方法和应用

本发明属于抗癌药物，具体涉及一种多功能复合纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、由肿瘤细胞中过度表达的热休克蛋白(hsp)引起的细胞的耐热性是降低目前光热疗法(ptt)疗效的主要因素，因此，下调hsp就成为了增强ptt效果的研究热点。

2、分析hsp过度表达的原因，肿瘤细胞中高浓度的三磷酸腺苷(atp)是不可忽视的一大因素。因此，抑制atp的产生可以下调hsp的生成，从而提高肿瘤细胞对高温的敏感性，使ptt的光热杀伤效果进一步增强。由于肿瘤的糖酵解途径导致atp的生成，降低肿瘤中的葡萄糖水平是减少肿瘤细胞中atp的有效途径。而葡萄糖饥饿疗法(gst)涉及通过葡萄糖氧化酶(god)或god模拟纳米酶将葡萄糖转化为葡萄糖酸，它可以通过降低肿瘤葡萄糖水平来减少atp的生成。究其根源，通过gst降低atp水平来下调hsp，从而提高肿瘤细胞的ptt效率。

3、god在43～60℃的温度范围内表现出最佳的催化活性，光热转换有利于体系维持在这个温度范围，从而提高gst的效果。因此，开发一种具有ptt和gst的多功能治疗药物递送体系是促进特异性高疗效的理想策略。但目前还未见ptt和gst的多功能治疗药物递送体系的报道。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多功能复合纳米材料及其制备方法和应用，本发明提供的多功能复合纳米材料具有多种杀伤作用，且能够准确靶向并递送进入肿瘤细胞，提高了损伤肿瘤细胞的效率。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种多功能复合纳米材料，包括级联酶反应器和包覆所述级联酶反应器的包覆层；所述包覆层为透明质酸；

4、所述级联酶反应器包括ti3c2纳米片，负载于所述ti3c2纳米片表面的级联酶和化疗药物，所述级联酶包括葡萄糖氧化酶和辣根过氧化氢酶。

5、优选的，所述化疗药物为盐酸阿霉素。

6、本发明提供了上述技术方案所述的多功能复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

7、将氨基改性的ti3c2纳米片、偶联试剂、溶剂和级联酶混合进行偶联反应，得到级联酶修饰的ti3c2纳米片；所述级联酶包括葡萄糖氧化酶和辣根过氧化氢酶；

8、将级联酶修饰的ti3c2纳米片、化疗药物和水混合进行静电吸附，得到级联酶反应器；

9、将所述级联酶反应器、透明质酸和水混合进行包覆，得到所述多功能复合纳米材料。

10、优选的，所述氨基改性的ti3c2纳米片、葡萄糖氧化酶和辣根过氧化氢酶的质量比为(1～3):(1～3):(0.1～0.3)。

11、优选的，所述偶联试剂为n-(3-二甲基氨基丙基)-n-乙基氨基丙基二酰亚胺盐酸盐(edc)和n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)；所述氨基改性的ti3c2纳米片、n-(3-二甲基氨基丙基)-n-乙基氨基丙基二酰亚胺盐酸盐(edc)和n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)的质量比为(1～3):(10～30):(20～40)。

12、优选的，级联酶修饰的ti3c2纳米片和所述化疗药物的质量比为1:(1～3)。

13、优选的，所述氨基改性的ti3c2纳米片的制备方法包括以下步骤：

14、将lif、盐酸和ti3alc2混合进行刻蚀去除al3+，得到风琴状的多层ti3c2纳米片；

15、将风琴状的多层ti3c2纳米片分散于四甲基氢氧化铵水溶液中，搅拌混合后离心，得到沉淀物；将所述沉淀物重悬于水中进行超声处理，得到ti3c2纳米片；

16、将含有氨基的硅烷偶联剂、ti3c2纳米片和极性溶剂混合进行氨基改性，得到氨基改性的ti3c2纳米片。

17、优选的，所述含有氨基的硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷；所述3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积和所述ti3c2纳米片的质量之比为1～3ml：20～30mg。

18、本发明提供了上述技术方案所述的多功能复合纳米材料或上述技术方案所述的制备方法得到的多功能复合纳米材料在制备抗癌药物中的应用。

19、优选的，所述抗癌药物为抗乳腺癌药物。

20、本发明提供了一种多功能复合纳米材料，包括级联酶反应器和包覆所述级联酶反应器的包覆层；所述包覆层为透明质酸；所述级联酶反应器包括ti3c2纳米片，负载于所述ti3c2纳米片表面的级联酶和化疗药物，所述级联酶包括葡萄糖氧化酶和辣根过氧化氢酶。本发明以具有优异光热效果和强大载药能力的ti3c2纳米片作为载体，葡萄糖氧化酶(god)和辣根过氧化氢酶(hrp)通过共价结合的方式负载在ti3c2纳米片表面，化疗药物阿霉素(dox)以静电吸附负载于ti3c2纳米片表面；同时本发明以对肿瘤细胞具有靶向的透明质酸将负载有级联酶和化疗药物的ti3c2纳米片包覆防止级联酶和化疗药物的提前释放和失活，从而形成多功能复合纳米材料(记为htghd)。如图10所示，本发明提供的htghd借助透明质酸靶向到肿瘤细胞后，因肿瘤细胞微环境的弱酸性外包覆层透明质酸被溶解，级联酶和dox也将从纳米片上暴露出来在细胞内产生多层伤害：第一层伤害：ti3c2纳米片经808nm激光照射后释放热量对细胞造成ptt；第二层伤害：升高的温度同时增强了葡萄糖氧化酶的活性，将细胞中的葡萄糖氧化成h2o2，消耗癌细胞中的葡萄糖形成饥饿治疗gst；第三层伤害：gst消耗atp后，有利于hsp下调，使得细胞对ptt更加敏感；第四层伤害：辣根过氧化物酶将h2o2氧化成o2，为肿瘤细胞补氧，释放的dox同时损伤细胞核。本发明提供的多功能复合纳米材料通过上述环环相扣、彼此辅佐的联合疗法，有效提高了损伤肿瘤细胞的效率。

21、本发明提供了上述技术方案所述的多功能复合纳米材料的制备方法。包括以下步骤：将氨基改性的ti3c2纳米片、偶联试剂、溶剂和级联酶混合进行偶联反应，得到级联酶修饰的ti3c2纳米片；所述级联酶包括葡萄糖氧化酶和辣根过氧化氢酶；将级联酶修饰的ti3c2纳米片、化疗药物和水混合进行静电吸附，得到级联酶反应器；将所述级联酶反应器、透明质酸和水混合进行包覆，得到所述多功能复合纳米材料。如图10所示，本发明采用氨基改性的ti3c2纳米片为原料，通过耦合反应在纳米片上负载级联酶；然后通过静电吸附负载化疗药物，最后以对肿瘤细胞具有靶向的透明质酸将负载有级联酶和化疗药物的纳米片包覆防止两者提前释放和失活，形成最终药物htghd。本发明提供的制备方法反应条件温和，制备步骤简单，适宜工业化生产。

技术特征：

1.一种多功能复合纳米材料，其特征在于，包括级联酶反应器和包覆所述级联酶反应器的包覆层；所述包覆层为透明质酸；

2.根据权利要求1所述的多功能复合纳米材料，其特征在于，所述化疗药物为盐酸阿霉素。

3.权利要求1或2所述的多功能复合纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述氨基改性的ti3c2纳米片、葡萄糖氧化酶和辣根过氧化氢酶的质量比为(1～3):(1～3):(0.1～0.3)。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述偶联试剂为n-(3-二甲基氨基丙基)-n-乙基氨基丙基二酰亚胺盐酸盐和n-羟基琥珀酰亚胺；所述氨基改性的ti3c2纳米片、n-(3-二甲基氨基丙基)-n-乙基氨基丙基二酰亚胺盐酸盐和n-羟基琥珀酰亚胺的质量比为(1～3):(10～30):(20～40)。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，级联酶修饰的ti3c2纳米片和所述化疗药物的质量比为1:(1～3)。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述氨基改性的ti3c2纳米片的制备方法包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述含有氨基的硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷；所述3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积和所述ti3c2纳米片的质量之比为1～3ml：20～30mg。

9.权利要求1或2所述的多功能复合纳米材料或权利要求3～8任一项所述的制备方法得到的多功能复合纳米材料在制备抗癌药物中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述抗癌药物为抗乳腺癌药物。

技术总结
本发明属于抗癌药物技术领域，具体涉及一种多功能复合纳米材料及其制备方法和应用。本发明提供多功能复合纳米材料，包括级联酶反应器和包覆所述级联酶反应器的包覆层；所述包覆层为透明质酸；所述级联酶反应器包括Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;纳米片，负载于所述Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;纳米片表面的级联酶和化疗药物，所述级联酶包括葡萄糖氧化酶和辣根过氧化氢酶。本发明组成了具有多种杀伤作用于一体的纳米材料，能够准确靶向并递送进入肿瘤细胞，借助级联酶协同反应，降低了肿瘤细胞的供能ATP导致热休克蛋白的下调，使得Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;MXene的光热效果得到有效增强，释放出的化疗药物进一步对肿瘤细胞产生伤害，有效提高了损伤肿瘤细胞的效率。

技术研发人员：郭英姝,王亚静
受保护的技术使用者：齐鲁工业大学（山东省科学院）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15