本发明属于医用纳米材料,具体涉及一种消耗谷胱甘肽增强细胞铁死亡的纳米金属共价有机框架材料的制备方法及所得产品、应用。
背景技术:
1、恶性肿瘤已经成为导致人类死亡的重大疾病之一,严重威胁人类的生命健康。到目前为止,肿瘤的发生机制尚不完全清楚,各种单一或者综合的因素都可能引发机体发生癌变。在临床上,人们仍未找到彻底治愈各类肿瘤的有效方法,争取治愈病人或者延长寿命成为医护人员的主要目标。随着医学技术的进步和治疗手段的不断发展,传统的化疗,放射治疗或手术治疗方式使肿瘤患者的五年生存率已经超过50%。但是,这三种治疗方式都具有各自的局限性。因此,探索更加安全高效的肿瘤治疗方式仍然是一个巨大的挑战。随着纳米技术的飞速发展,纳米药物在生物医学领域得到了广泛的研究应用,并将给癌症病人带来新的希望。
2、近年来,共价有机框架(cofs)作为一类由有机构筑单元基于共价反应形成的长程有序的多孔晶态聚合物,具有低密度、结构清晰、表面积大、孔径可调等优点,在催化,吸附分离,传感,储能等各个领域得到了广泛的应用。尤其是随着纳米技术的发展,纳米级cofs在生物医学领域的应用研究也逐渐兴起。
3、肿瘤微环境(tme)中存在大量的还原型谷胱甘肽,可以调控肿瘤细胞中的氧化应激平衡。在铁死亡治疗过程中,fe2+与细胞内的过氧化氢发生芬顿反应产生的毒性羟基自由基(·oh),发挥治疗作用,但是,还原性的谷胱甘肽降低了·oh氧化毒性,进而减弱了治疗效果。另一方面,还原型谷胱甘肽可以还原金属离子从高价态到低价态,例如还原fe3+到fe2+,这一过程会消耗掉谷胱甘肽,这使fe2+发挥铁死亡治疗的效果会被大大增强。因此,探索mcof的肿瘤治疗应用具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题,本发明提供了一种消耗谷胱甘肽增强细胞铁死亡的纳米金属共价有机框架材料的制备方法。本发明制备的纳米金属共价有机框架材料,能够有效解决单一铁死亡诱导剂的芬顿反应诱导效率低,治疗效果差,无法高效发挥铁死亡治疗效果等问题。
2、本发明还提供了利用上述制备方法得到的纳米金属共价有机框架材料。
3、本发明的另一目的为提供了上述纳米金属共价有机框架材料在作为消耗谷胱甘肽增强细胞铁死亡的药物载体中的应用。
4、本发明为克服上述问题,所采用的技术方案如下:
5、本发明提供了一种消耗谷胱甘肽增强细胞铁死亡的纳米金属共价有机框架材料的制备方法,包括以下步骤:
6、(1)将cu(no3)2·3h2o和1h-吡唑-4-甲醛超声溶解于混合溶液中,封闭条件下进行高温反应,将产物洗涤,干燥,得到金属有机配体cu3-pyca3;
7、(2)将金属有机配体cu3-pyca3、2,5-二乙氧基苯-1,4-二(甲酰肼)、均三甲苯、1,4-二氧六环和三氟乙酸溶液,超声分散后得混合溶液1,进行液氮冷冻-真空泵抽气-解冻三个循环后,密封状态下进行高温反应,将得到的产物洗涤,干燥,得到纳米金属共价有机框架cu3-mcof;
8、(3)将透明质酸溶液进行活化,然后加入cu3-mcof均匀混合,强烈搅拌,洗涤,得到cu3-mcof@ha。
9、进一步的,步骤(1)中,所述cu(no3)2·3h2o的和1h-吡唑-4-甲醛的物质的量比为(3~4):5;所述混合溶液是由n,n-二甲基甲酰胺、纯水和乙醇按照体积比(6~7):5:(6~7)组成。
10、进一步的,步骤(1)中,混合溶液中,所述cu(no3)2·3h2o的浓度为0.033~0.044mol/l。
11、进一步的,步骤(1)中,所述高温反应为在100-150℃温度下反应12~24小时;所述洗涤采用水和丙酮分别进行;所述干燥的温度为100℃。
12、进一步的,步骤(2)中,所述cu3-pyca3和2,5-二乙氧基苯-1,4-二(甲酰肼)的物质的量比为2:3;所述均三甲苯、1,4-二氧六环和三氟乙酸的体积比为1:1:0.2。
13、进一步的,步骤(2)中,所述金属有机配体cu3-pyca3在混合溶液1中的浓度为0.02mol/l;所述2,5-二乙氧基苯-1,4-二(甲酰肼)在混合溶液1中的浓度为0.03 mol/l;所述三氟乙酸溶液的浓度为6~9 m。
14、进一步的,步骤(2)中,所述高温反应为在120~130℃温度下,反应3-7d;所述洗涤采用丙酮进行;所述干燥的温度为100℃。
15、进一步的,步骤(3)中,所述透明质酸和cu3-mcof的质量比为10~20 :1-2;所述活化为首先将透明质酸加入到磷酸盐缓冲溶液中,再加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐,超声活化1小时;然后加入n-羟基丁二酰亚胺,超声活化12小时;所述搅拌的时间为2~6小时;
16、进一步的,步骤(3)中,所述透明质酸在磷酸缓冲液中的浓度为10~20 g/l;所述cu3-mcof、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和n-羟基丁二酰亚胺的质量比为1~2:4:5。
17、本发明还提供了利用上述制备方法制备得到的纳米金属共价有机框架材料。
18、本发明还提供了利用上述纳米金属共价有机框架材料在作为消耗谷胱甘肽增强细胞铁死亡的药物载体中的应用。
19、进一步的,本发明提供的制备方法中,步骤(1)中制备的cu3-pyca3为淡黄色针状晶体,微观形貌为多边纳米板状,尺寸均匀,在800 nm左右;
20、本发明提供的纳米金属共价有机框架能够消耗谷胱甘肽增强细胞铁死亡,纳米金属共价有机框架cu3-mcof可与谷胱甘肽发生快速反应,导致cu3-mcof的框架结构被严重破坏,晶态消失,并进一步组装产生大量的带状物,并消耗谷胱甘肽。
21、本发明的有益结果为:
22、(1)本发明提供的制备方法简单易操作,且合成的材料具有高的比表面积且生物毒性小;
23、(2)本发明基于纳米金属共价有机框架,能够消耗谷胱甘肽增强细胞铁死亡,将cu3-mcof@ha与三种铁死亡诱导试剂( erastin、fe3o4纳米粒子和 fe-ta包覆cu3-mcof得到的 cu3-mcof@fe-ta)共同对肿瘤细胞进行治疗,可实现通过cu3-mcof@ha消耗谷胱甘肽增强的铁死亡肿瘤治疗效果,是一种有应用前景的铁死亡肿瘤治疗增强剂。
1.一种消耗谷胱甘肽增强细胞铁死亡的纳米金属共价有机框架材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述cu(no3)2·3h2o的和1h-吡唑-4-甲醛的物质的量比为(3~4):5;所述混合溶液是由n,n-二甲基甲酰胺、纯水和乙醇按照体积比(6~7):5:(6~7)组成。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,混合溶液中,所述cu(no3)2·3h2o的浓度为0.033~0.044 mol/l。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述高温反应为在100-150℃温度下反应12~24小时;所述洗涤采用水和丙酮分别进行;所述干燥的温度为100℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述cu3-pyca3和2,5-二乙氧基苯-1,4-二(甲酰肼)的物质的量比为2:3;所述均三甲苯、1,4-二氧六环和三氟乙酸的体积比为1:1:0.2。
6.根据权利要求1或5所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述金属有机配体cu3-pyca3在混合溶液1中的浓度为0.02 mol/l;所述2,5-二乙氧基苯-1,4-二(甲酰肼)在混合溶液1中的浓度为0.03 mol/l;所述三氟乙酸溶液的浓度为6~9 m。
7.根据权利要求1、4或5所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述高温反应为在120~130℃温度下,反应3-7d;所述洗涤采用丙酮进行;所述干燥的温度为100℃。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述透明质酸和cu3-mcof的质量比为10~20 :1-2;所述活化为首先将透明质酸加入到磷酸盐缓冲溶液中,再加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐,超声活化1小时;然后加入n-羟基丁二酰亚胺,超声活化12小时;所述搅拌的时间为2~6小时;所述透明质酸在磷酸缓冲液中的浓度为10~20 g/l;所述cu3-mcof、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和n-羟基丁二酰亚胺的质量比为1~2:4:5。
9.一种利用权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的纳米金属共价有机框架材料。
10.一种如权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的或权利要求9所述的纳米金属共价有机框架材料在作为消耗谷胱甘肽增强细胞铁死亡的药物载体中的应用。