一种梭形铁基准金属有机框架纳米酶及其制备方法和应用

本发明涉及生物医药，特别涉及一种梭形铁基准金属有机框架纳米酶及其制备方法以及其在制备抗肿瘤治疗药物中的应用。

背景技术：

1、恶性肿瘤发病率高，死亡率高，严重威胁人类健康。现今，放疗、化疗和手术切除仍是最主要的癌症治疗策略，但是这几种治疗方法都还存在着强烈的副反应。放疗主要是利用放射线对肿瘤细胞进行杀伤，但同时它也很容易对正常组织产生危害，会导致乏力、骨髓抑制等全身反应，并对正常器官造成损伤。化疗是通过化学药物对癌细胞进行杀伤，它的危害主要是全身性的危害，会产生骨髓抑制、胃肠道反应和心脏毒性，此外由于化疗药物主要是通过肝肾进行代谢，因此，它会对肝肾功能造成损伤。而手术切除很难将残留在血液和淋巴系统的肿瘤细胞清除干净。因此，寻求新的安全高效的肿瘤治疗策略变得非常迫切。

2、天然酶具有显著的催化活性、极高的特异性等优势而被广泛应用于环境保护、生物传感及食品加工等领域，但由于天然酶固有的缺陷如稳定性差、成本高、容易变性以及回收利用率低等限制了其实际应用。针对这些问题，人们逐渐发现大量的人工模拟酶如金属复合物、抗体、环糊精、聚合物等均可作为天然酶的替代物。2007年，yan课题组首次发现fe3o4纳米颗粒呈现出类似于天然辣根过氧化物酶的催化活性，这一报道迅速推动了纳米酶这一概念及相关研究的发展。目前，人们己经发现许多纳米材料如铂、钯、金等贵金属纳米材料、氧化石墨烯、碳管以及二氧化铈、二氧化锰等金属氧化物纳米材料均具有纳米酶催化活性。

3、而金属-有机框架化合物(mof)是一种由金属离子和有机配体通过配位键组装的无机-有机杂化功能材料，具有三维的孔结构，一般以金属离子为连接点，有机配体支撑构成空间三维延伸，是新一代多孔复合材料，同时也具有一定的纳米酶活性，mof材料被认为是未来纳米领域中最有前景的材料之一。然而，原始mof晶体中的金属节点往往充分配位，虽然仍能赋予mof催化活性，但是催化活性位点难以充分暴露。准mof (quasi-mof)是一类具有大规模结构缺陷的mof，是由mof在合成后进行可控的部分去配体化制备所得，具有显著的结构异质性。该中间体结构在原始mof晶体和相应的过渡金属化合物(氧化物、氮化物等)之间，维持了mof孔道的同时产生了更多lewis酸性的不饱和金属中心，往往能够兼具二者的优势。与之对应的，准mof作为一种中间态，其可控合成与结构定性表征一直是热点与难点。

技术实现思路

1、针对以上现有技术和缺陷，本发明旨在提供一种梭形铁基准mof纳米酶及其的制备方法和在制备抗肿瘤治疗药物中的应用。

2、本发明的目的之一是提供一种梭形铁基准mof纳米酶，是一种介于铁基金属有机框架材料mil-53(fe)和铁氧化物之间的结构，具有梭形形貌，长100~800 nm，宽30~300 nm；x射线衍射图谱中具有mil-53(fe) (200)面的特征峰，其他特征峰消失；x射线光电子能谱fe 2p图谱峰具有fe2+峰。

3、本发明的目的之二是提供上述梭形铁基准mof纳米酶的制备方法，由铁基mof纳米材料可控煅烧部分去配体制备得到，具体步骤如下：

4、（1）提供铁基mof的无水乙醇溶液；

5、（2）将铁基mof的无水乙醇溶液均匀分布在瓷舟底部，待无水乙醇挥发后，将瓷舟放入管式炉中，在惰性气氛下，以升温速率为1~10 s℃/分钟，煅烧温度为330~370 ℃，煅烧恒温时间为0.5~3小时条件下进行煅烧，自然冷却，即得梭形铁基准mof纳米酶材料。

6、上述铁基mof的无水乙醇溶液的浓度为10~15 mg/ml；

7、进一步的，上述铁基mof纳米材料煅烧后，取出瓷舟，用无水乙醇超声洗脱，收集洗脱液置于30 ℃真空干燥箱中干燥24h，即得梭形q-fe-mil-53纳米材料。

8、本发明中所使用的铁基mof纳米材料为mil-53(fe)纳米材料，其制备方法如下：将三价铁盐和对苯二甲酸（c8h6o4）溶于n,n-二甲基乙酰胺溶液中，制得三价铁盐和对苯二甲酸的n,n-二甲基乙酰胺混合溶液；将该混合溶液于120~160℃水热反应3~12小时；反应结束后，自然冷却至室温，分离沉淀物并先后用蒸馏水和乙醇各洗涤3次，加入无水乙醇重悬，进行溶剂置换，24 h后离心去除上清，再使用无水乙醇重悬，重复三次后去除溶液并置于真空干燥箱30 ℃干燥24 h，得到mil-53(fe)。

9、进一步地，所述三价铁盐为fecl3、fe2(so4)3、或fe(no3)3及其对应的水合物中的一种或数种。经实验证明，由于这几种金属盐所带的酸根易脱去，更易得到所需的产物，因此优先采用这几种金属盐。

10、为了取得产物形貌最佳且性能最优，所述对苯二甲酸（c8h6o4）和三价铁盐的投料摩尔比为1: 0.9~1.1。

11、本发明的铁基准mof纳米材料是通过先水热合成前体，再进行可控煅烧部分去配体制备得到，采用的原材料成本低，工艺简单，易于操作控制。

12、本发明的目的之三在于提供上述梭形铁基准mof纳米酶在制备肿瘤治疗药物中的应用。

13、超声条件下，把所述q-mil-53(fe)纳米材料溶解在超纯水中，然后通过不同的类酶活性表征其改变肿瘤细胞活性氧物种(ros)水平的能力，并进一步考察其抗肿瘤效果。经试验证实，本发明的铁基准mof纳米材料具有多种类酶活性，如：过氧化物酶、谷胱甘肽氧化酶、过氧化氢酶等，具有很强的肿瘤细胞微环境调节功能，可用于治疗肿瘤。

14、本发明的优势在于：

15、1、本发明制备的q-mil-53(fe)纳米材料具有均一的梭形形貌，尺寸适中，比表面积大，孔径分布集中；

16、2、本发明制备的q-mil-53(fe)纳米材料中的过渡金属铁有助于样品体现出多种类酶活性：如过氧化物酶，过氧化氢酶，谷胱甘肽氧化酶，超氧化物歧化酶；

17、3、本发明制备的q-mil-53(fe)纳米材料中铁与有机配体的连接为介于mof与金属氧化物之间的稳定的中间态；

18、4、本发明制备的q-mil-53(fe)纳米材料与原始mof mil-53(fe)相比，具有显著的活性提升。

技术特征：

1.一种梭形铁基准mof纳米酶，其特征在于，所述梭形铁基准mof纳米酶具有梭形形貌，长100~800 nm，宽30~300 nm；x射线衍射图谱中具有mil-53(fe) (200)面的特征峰，且x射线光电子能谱fe 2p图谱具有fe2+峰。

2.一种如权利要求1所述的梭形铁基准mof纳米酶的制备方法，其特征在于，包括具体步骤如下：

3.根据权利要求2所述的梭形铁基准mof纳米酶的制备方法，其特征在于，所述铁基mof的无水乙醇溶液的浓度为10~15 mg/ml。

4.根据权利要求2所述的梭形铁基准mof纳米酶的制备方法，其特征在于，步骤（2）铁基mof纳米材料煅烧后，取出瓷舟，用无水乙醇超声洗脱，收集洗脱液置于30℃真空干燥箱中干燥24h，即得梭形铁基准mof纳米酶材料。

5.根据权利要求2所述的梭形铁基准mof纳米酶的制备方法，其特征在于，铁基mof纳米材料为mil-53(fe)纳米材料，其制备方法如下：将三价铁盐和对苯二甲酸（c8h6o4）溶于n,n-二甲基乙酰胺溶液中，制得三价铁盐和对苯二甲酸的n,n-二甲基乙酰胺混合溶液；将该混合溶液于120~160℃水热反应3~12小时；反应结束后，自然冷却至室温，分离沉淀物并先后用蒸馏水和乙醇各洗涤3次，加入无水乙醇重悬，进行溶剂置换，24 h后离心去除上清，再使用无水乙醇重悬，重复三次后去除溶液并置于真空干燥箱30 ℃干燥24 h，得到mil-53(fe)。

6.根据权利要求5所述的梭形铁基准mof纳米酶的制备方法，其特征在于，所述三价铁盐为fecl3、fe2(so4)3、或fe(no3)3及其对应的水合物中的一种或数种。

7.根据权利要求5所述的梭形铁基准mof纳米酶的制备方法，其特征在于，所述对苯二甲酸（c8h6o4）和三价铁盐的投料摩尔比为1: 0.9~1.1。

8.一种如权利要求1所述的梭形铁基准mof纳米酶在制备肿瘤治疗药物中的应用。

技术总结
本发明属于纳米材料和肿瘤治疗技术领域，具体涉及一种梭形铁基准金属有机框架纳米酶及其制备方法和应用。采用三价铁盐与对苯二甲酸发生溶剂热反应制备得到梭形金属有机框架材料，经过高温热解去配体得到中间态准金属有机框架材料。该纳米酶具有良好的类过氧化氢酶活性和类过氧化物酶活性，对肿瘤细胞具有较好的杀伤能力。

技术研发人员：王建浩,闫子慧,柏杨,邱琳,李艺,孙慧琳
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24