一种MnCO3-Au纳米颗粒及其制备方法与应用

本发明涉及生物纳米材料领域，尤其涉及一种mnco3-au纳米颗粒及其制备方法与应用。

背景技术：

1、恶性肿瘤是威胁人类健康的最致命的疾病之一。肿瘤组织具有一些区别于正常组织的微环境特征，包括低ph、高过氧化氢(h2o2)浓度、高谷胱甘肽含量、乏氧、高葡萄糖依赖性等。这些特征为新兴疗法提供了切入点，比如化学动力治疗(cdt)。化学动力治疗最早于2016年被提出，其原理是利用肿瘤微环境激活纳米药物发生芬顿或类芬顿反应，产生活性氧如羟基自由基(·oh)等，打破肿瘤氧化还原平衡，从而导致肿瘤细胞死亡。与放射疗法、光动力疗法相比，化学动力治疗具有设备限制少、氧气依赖性低、不受穿透深度限制、对肿瘤具有特异性等优点。

2、然而，目前cdt的治疗效率受到一些因素的限制，其中一个重要限制因素是ph。对于传统fe基芬顿试剂，芬顿反应的最适ph在2-4之间。然而，肿瘤微环境的ph在6.5-7.2之间，与cdt的最适ph范围存在差距。近来，cu+、mn2+、co2+等在较高ph下仍具有高催化效率的新型cdt制剂越来越受到广泛关注，其中mn2+、co2+的催化反应有一个特点是需要hco3-的参与。限制cdt效率的另一个因素是h2o2浓度。以fe2+的芬顿反应为例，反应速率随h2o2浓度增加而增加，直至达到最佳浓度，最佳浓度通常为mm数量级。而肿瘤微环境中的h2o2浓度为50-100μm，虽然显著高于正常组织(nm)，但是远未达到cdt的最佳h2o2浓度。因此，提高肿瘤区域的h2o2浓度是cdt的长期目标。

3、葡萄糖氧化酶(gox)、超氧化物歧化酶(sod)等天然酶常被用于催化产生h2o2以提高化学动力治疗反应底物浓度，但天然酶分离提纯困难、成本高、稳定性差。目前，具有类gox活性的纳米酶如au纳米颗粒等越来越受到研究者们的关注，具有制备简便、在较宽的温度和ph范围内具有良好的催化活性等优势。部分研究工作将au纳米颗粒与传统fe基化学动力治疗制剂相结合，然而au纳米颗粒的类葡萄糖氧化酶活性最适ph通常为中性至碱性，可能存在与fe基化学动力治疗最适ph不适配的问题。

4、因此，在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下的问题：化学动力治疗制剂在生理ph下催化效率低、化学动力治疗反应底物不足等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种mnco3-au纳米颗粒及其制备方法与应用，以解决相关技术中存在的cdt制剂在生理ph下催化效率低、cdt反应底物不足等问题。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种mnco3-au纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

4、s1：制备mnco3纳米颗粒，具体包括：

5、s1.1：将mncl2溶于水中得到mncl2溶液，将mncl2溶液滴加到微乳液制备体系中制得前驱体微乳液a，

6、s1.2：将碳酸氢盐溶于水中得到碳酸氢盐溶液，将碳酸氢盐溶液滴加到微乳液制备体系中制得前驱体微乳液b，

7、s1.3：将前驱体微乳液a与前驱体微乳液b混合反应制得mnco3纳米颗粒；

8、s2：制备au纳米颗粒，具体包括：

9、s2.1：将haucl4溶于水中得到haucl4水溶液，

10、s2.2：将碱和四羟甲基氯化磷(thpc)溶于水中得到碱和thpc混合溶液，

11、s2.3：将haucl4水溶液加入碱和thpc混合溶液中反应制得au纳米颗粒；

12、s3：将步骤s1所得mnco3纳米颗粒与步骤s2所得au纳米颗粒分别溶于水后，混合制得所述mnco3-au纳米颗粒。

13、优选的，mncl2溶液的浓度为10～660mg/ml；

14、碳酸氢盐溶液的浓度为0.05～1.2mol/l；

15、haucl4水溶液中haucl4的浓度为5～20mg/ml；

16、碱和thpc混合溶液中碱的浓度为11mmol/l，四羟甲基氯化磷的浓度为0.75～3mmol/l；

17、所述碱为naoh或koh。

18、具体的，所述微乳液制备体系包括十六烷基三甲基溴化铵、正丁醇和环己烷，十六烷基三甲基溴化铵、正丁醇和环己烷的比例为100mg：0.15ml：3ml。

19、优选的，所述碳酸氢盐为碳酸氢铵、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的至少一种。

20、优选的，步骤s3中，将步骤s1所得mnco3纳米颗粒水溶液与步骤s2所得au纳米颗粒水溶液混合，其中au与mnco3的质量比为1：10～100。

21、具体的，制备前驱体微乳液a和前驱体微乳液b时，滴加速度为0.2～2ml/min，搅拌速率为400～600rpm；

22、步骤s1.3中，将前驱体微乳液a加入到前驱体微乳液b中，然后在室温下反应15min～2h；

23、步骤s2.3中，将haucl4水溶液加入naoh和thpc混合溶液中后，室温反应12～24h；

24、步骤s3中，室温搅拌反应4～12h。

25、优选的，所述mnco3纳米颗粒为立方或菱方形，粒度为80～250nm；所述au纳米颗粒为球形，粒度为2～10nm。

26、本发明还提供了所述制备方法制备的mnco3-au纳米颗粒。

27、本发明还提供了所述mnco3-au纳米颗粒在化学动力治疗中的应用。

28、本发明通过微乳液法制备了mnco3纳米颗粒，通过化学还原法制备了au纳米颗粒，并将au纳米颗粒负载到mnco3纳米颗粒上制得mnco3-au纳米颗粒。au纳米颗粒具有类葡萄糖氧化酶性能，催化葡萄糖氧化产生葡萄糖酸和h2o2，提高cdt反应底物h2o2的浓度。mnco3纳米颗粒在细胞溶酶体的酸性环境和产生的葡萄糖酸作用下降解，释放出mn2+和hco3-。在hco3-存在下，mn2+催化h2o2产生丰富的活性氧。由于au纳米颗粒和mn2+在生理ph附近均具有良好的催化活性，mnco3-au纳米颗粒可有效催化活性氧的产生，打破肿瘤细胞中的氧化还原平衡，从而杀死肿瘤细胞。这样的设计验证了au纳米颗粒增强mnco3化学动力治疗的可行性，为贵金属纳米酶和级联催化反应在肿瘤治疗领域的应用提供了指导意义。在本发明中，通过将具有类葡萄糖氧化酶活性的au纳米颗粒负载到mnco3纳米颗粒表面上，实现了增强的化学动力治疗效果。迄今为止，本领域尚未开发出一种基于mnco3-au纳米颗粒的化学动力治疗手段，而本发明则填补了这一空白。本发明的制备方法简单，产物分散性稳定性良好，具有较大应用前景。

29、本发明的有益效果：

30、本发明通过微乳液法制备了mnco3纳米颗粒，通过化学还原法制备了au纳米颗粒，并将au纳米颗粒负载到mnco3纳米颗粒上制得mnco3-au纳米颗粒，au纳米颗粒的类葡萄糖氧化酶活性有利于提高h2o2浓度，并且由于mn2+和au纳米颗粒在中性ph附近可保持较高的催化活性，因此mnco3-au纳米颗粒可显著提高cdt效率，有效抑制肿瘤生长。