一种具有高效酶活性和温和光热性能的非贵金属-贵金属双金属纳米合金的制备方法

本发明涉及非贵金属-贵金属双金属纳米合金的制备方法。

背景技术：

1、恶性肿瘤严重危害人类健康，传统肿瘤治疗手段，如手术治疗、化学治疗和放射治疗选择性差、副作用大、连续用药产生的耐药性大、且无法实现肿瘤治疗效果的实时追踪。值得注意的是，20世纪80年代末期新兴并蓬勃发展的纳米科学技术，以多学科交叉融合为特色，为物理、化学、材料和生命科学等领域提供了新的技术手段和研究视角。纳米材料精细可调的结构与形貌、可修饰的表面特性直接决定了其与生物分子、细胞、组织、器官及个体的相互作用方式，并由此产生了独特的生物效应—纳米生物效应。纳米生物学从个体、细胞及分子水平深入研究纳米生物效应，并阐明其精确机制，现已成为极具挑战性的热点前沿领域。2004年，pasquato等人首次将具有酶催化活性的纳米材料命名为纳米酶。纳米酶特殊的理化性质赋予了其优越的催化性能，并由此产生了特殊的前沿交叉学科—纳米催化医学。当前，以实现肿瘤靶向治疗、减小毒副作用为目的，构筑肿瘤微环境(tme)特异性响应的治疗策略，成为纳米催化医学中最有发展前途的肿瘤治疗手段。

2、肿瘤组织与正常组织相比具有组织间液压力大、血流不均、乏氧、微酸、炎症过热、谷胱甘肽(gsh)和过氧化氢(h2o2)含量偏高等特性。近年来，一种利用肿瘤病灶区特异性微环境为反应条件，以金属纳米酶为催化剂，通过酶促反应产生羟基自由基等强氧化性活性物种的治疗手段受到人们的广泛关注。该疗法利用金属纳米酶在肿瘤微环境中先酸解离、再h2o2歧化的逻辑响应关系，高效产生活性氧，肿瘤治疗特异性高、侵入性低。中国科学院长春应化所林君课题组、美国国立卫生研究院陈小元课题组、中国科学院上海硅酸盐研究所步文博课题组和苏州大学刘庄课题组在该方向上取得了丰富的研究成果。目前报道的纳米酶多为金属氧化物(如铁、锰、铜、铈等的氧化物)，但仅含单一金属元素的纳米酶催化活性较低，如常见二价铁材料作为芬顿试剂用于化学动力学治疗时对酸性环境的要求严格，要求ph介于2～4，而肿瘤微环境中为弱酸性，ph约为6.4～6.7，且三价铁易生成氢氧化铁沉淀阻碍三价铁转化为二价铁抑制进一步的芬顿反应，因此肿瘤微环境的弱酸性条件和过表达的h2o2能提供的酶促反应条件有限。

技术实现思路

1、本发明要解决现有纳米酶仅含单一金属元素，纳米酶催化活性较低，且肿瘤微环境能提供的酶促反应条件有限的问题，进而提供一种具有高效酶活性和温和光热性能的非贵金属-贵金属双金属纳米合金的制备方法。

2、一种具有高效酶活性和温和光热性能的非贵金属-贵金属双金属纳米合金的制备方法，它是按以下步骤进行：

3、一、合成双金属纳米合金pdcu：

4、①、将钯源、铜源及耐高温溶剂超声均匀，得到混合溶液a；

5、②、在磁力搅拌和抽真空条件下，将混合溶液a从室温升至110℃～130℃，并在温度为110℃～130℃的条件下保温，然后通入氮气，再将温度升温至125℃～145℃，在温度为125℃～145℃的条件下，加入羰基物，溶液由透明变为黑色，得到混合溶液b；

6、③、在磁力搅拌和氮气气氛下，将混合溶液b升温至240℃～250℃，在温度为240℃～250℃的条件下反应20min～60min，反应结束后降至室温，离心洗涤并干燥，得到双金属纳米粒子pdcu；

7、二、纳米材料的修饰：

8、①、将双金属纳米粒子pdcu分散在环己烷和乙醇的混合溶剂中，得到溶液c，将nh2-peg2000加入到乙醇中并超声均匀，得到溶液d；

9、②、在搅拌条件下，将溶液d加入到溶液c中，得到混合溶液e，在室温及搅拌条件下混合溶液e反应12h～24h，对反应产物离心收集后，采用去离子水进行洗涤，得到聚乙二醇化的pdcu纳米合金。

10、本发明的有益效果是：

11、本发明采用高温热解法成功合成了掺杂铜元素的钯基pdcu纳米合金，与常规的合成方法相比，反应原料简单，合成的纳米材料形貌均匀可控。肿瘤微环境中为弱酸性，ph约为6.4～6.7，本发明掺杂铜元素的钯基pdcu纳米合金能够利用肿瘤微环境的弱酸性进行芬顿反应，制备的具有高效的催化活性的非贵金属-贵金属双金属纳米合金利用肿瘤微环境内源性h2o2触发钯/铜双循环酶触反应。非贵金属-贵金属的双金属变价反应及其协同效应使酶促反应常数km由133.55mm降至80.13mm，使得催化效率得到大幅度提升，具有优于单独钯或单独铜的催化性能。此外，协同钯基材料的温和光热效应，能提升局部反应温度，进一步增强酶促反应效率，在48℃反应温度下较室温反应酶促反应效率提升可达74.7％。而且二价铜成分可消耗肿瘤内过量还原性物质谷胱甘肽(gsh)，保证酶促反应的效果，降低gsh对活性氧的消耗。

技术特征：

1.一种具有高效酶活性和温和光热性能的非贵金属-贵金属双金属纳米合金的制备方法，其特征在于它是按以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的一种具有高效酶活性和温和光热性能的非贵金属-贵金属双金属纳米合金的制备方法，其特征在于步骤一①中所述的钯源为乙酰丙酮钯；步骤一①中所述的铜源为氯化铜；步骤一①中所述的耐高温溶剂为油胺和油酸的混合溶剂。

3.根据权利要求1所述的一种具有高效酶活性和温和光热性能的非贵金属-贵金属双金属纳米合金的制备方法，其特征在于步骤一①中所述的钯源与铜源的质量比为1:(0.3～0.7)；步骤一①中所述的钯源与铜源的总质量与耐高温溶剂的质量比为1:(300～400)。

4.根据权利要求1所述的一种具有高效酶活性和温和光热性能的非贵金属-贵金属双金属纳米合金的制备方法，其特征在于步骤一②中在温度为110℃～130℃的条件下保温10min～30min；步骤一②中在升温速度为3℃/min～10℃/min的条件下，将混合溶液a从室温升至110℃～130℃；步骤一②中在升温速度为3℃/min～10℃/min的条件下，将温度升温至125℃～145℃；步骤一②及③中所述的磁力搅拌的转速200r/min～400r/min。

5.根据权利要求1所述的一种具有高效酶活性和温和光热性能的非贵金属-贵金属双金属纳米合金的制备方法，其特征在于步骤一②中所述的羰基物为羰基钨；步骤一②中所述的羰基物的质量与钯源及铜源的总质量比为1:(1～1.5)。

6.根据权利要求1所述的一种具有高效酶活性和温和光热性能的非贵金属-贵金属双金属纳米合金的制备方法，其特征在于步骤一③中在升温速度为3℃/min～10℃/min的条件下，将混合溶液b升温至240℃～250℃；步骤一③中所述的离心洗涤并干燥具体是按以下步骤进行：在离心速度为4000r/min～8000r/min的条件下，离心5min～15min，然后使用无水乙醇和环己烷对固体物质交替清洗2次～4次，最后在干燥温度为50℃～80℃的条件下，干燥8h～12h。

7.根据权利要求1所述的一种具有高效酶活性和温和光热性能的非贵金属-贵金属双金属纳米合金的制备方法，其特征在于步骤一③中所述的双金属纳米粒子pdcu的粒径为10nm～25nm。

8.根据权利要求1所述的一种具有高效酶活性和温和光热性能的非贵金属-贵金属双金属纳米合金的制备方法，其特征在于步骤二①中所述的环己烷和乙醇的混合溶剂中环己烷与乙醇的体积比为(100～200)μl:1ml；步骤二①中所述的nh2-peg2000的质量与乙醇的体积比为(1～5)mg:1ml。

9.根据权利要求1所述的一种具有高效酶活性和温和光热性能的非贵金属-贵金属双金属纳米合金的制备方法，其特征在于步骤二②中所述的混合溶液e中双金属纳米粒子pdcu与nh2-peg2000的质量比为1:(5～10)。

10.根据权利要求1所述的一种具有高效酶活性和温和光热性能的非贵金属-贵金属双金属纳米合金的制备方法，其特征在于步骤二②中所述的搅拌的速度为200r/min～300r/min；步骤二②中所述的离心收集具体是在离心速度为6000r/min～8000r/min的条件下，离心5min～10min。

技术总结
一种具有高效酶活性和温和光热性能的非贵金属‑贵金属双金属纳米合金的制备方法，本发明涉及非贵金属‑贵金属双金属纳米合金的制备方法。解决现有纳米酶仅含单一金属元素，纳米酶催化活性较低，且肿瘤微环境能提供的酶促反应条件有限的问题。制备方法：一、合成双金属纳米合金PdCu；二、纳米材料的修饰；本发明用于具有高效酶活性和温和光热性能的非贵金属‑贵金属双金属纳米合金的制备。

技术研发人员：丁鹤,杨飘萍,贺飞,盖世丽,冯莉莉,刘志亮,杨丹,房林洋
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12