一种肿瘤微环境激活型诊疗一体化纳米探针的制备及应用

本发明涉及生物与医学纳米材料，具体涉及一种肿瘤微环境激活型诊疗一体化纳米探针的制备方法及应用。

背景技术：

1、肿瘤微环境呈现出乏氧、微酸性和细胞外基质致密的典型特征。乏氧是限制临床化疗效果且多药耐药性产生的重要原因。在放射治疗中，氧气能稳定dna损伤状态，防止细胞修复，因而肿瘤组织的乏氧常导致放疗失败。由于肿瘤血管畸形，外部氧气难以通过血管送达，因此，内源性改善乏氧对于提高肿瘤治疗效果至关重要。事实上，肿瘤微环境中含有较高含量的过氧化氢，过氧化氢的存在会伴随着高含量的肿瘤坏死因子，进而导致局部炎症。因此，只要能够高效分解肿瘤微环境中的过氧化氢，不仅可以有效改善乏氧环境，还能够显著减轻因过氧化氢含量上升带来的炎症。

2、一些金属离子和氧化物也被发现具有类过氧化氢酶的效果，如mn2+、fe2+、iro2、cu+等，因此这些金属也常用来构建金属纳米体系以改善肿瘤微环境的乏氧。其中，铱氧化物还具有较高的稳定性，且随着温度上升，其催化活性也逐渐上升，很好地弥补了生物酶活性受温度限制的缺陷。然而，单独的金属氧化物不仅面临着生物安全性问题，且尺寸一般较大，常为微米级，尽管有一定过氧化氢酶活性，但催化效率较低。通过减小粒径可以大大提升催化效率。因此，选择合适的载体，实现对金属氧化物高效负载的同时，调控其所需的形状、尺寸以及后续修饰的位点，这对于其生物医学应用是至关重要的。

3、近年来，由于具有良好的生物相容性、生物可降解性和非免疫原性，生物蛋白介导合成微纳米探针受到广泛关注。生物蛋白独特的三维构象和丰富的氨基酸活性基团有利于功能基团的修饰和药物负载，且生物蛋白介导的微纳米探针合成具有反应条件温和、无需高温且很少涉及有毒性的有机溶剂等优点，已成为构建药物递送和诊疗一体化平台的理想材料。其中，生物蛋白中的牛血清白蛋白(bsa)因其低成本和稳定性而受到广泛关注。bsa含有大量的侧链氨基酸、硫醇基团和可还原的二硫键，能够为无机纳米粒子提供大量的结合位点和为药物响应性释放提供高效的反应基团，同时通过生物矿化在温和条件下鳌合无机离子。更重要的是，以bsa为模板，通过生物矿化合成的无机纳米粒子通常具有小尺寸和高稳定性等特点，这不仅有利于在肿瘤部位的被动靶向和通过肾脏代谢排出体外，而且有利于调控纳米酶活性和pdt治疗效果，因此，研制bsa介导的过氧化氢响应性诊疗一体化纳米探针具有重要的应用价值。

技术实现思路

1、本发明旨在解决上述技术问题，为此，本发明提出了一种肿瘤微环境激活型诊疗一体化纳米探针的制备方法及应用。

2、在阐述本发明的方案之前，对以下英文简称予以解释。纳米粒：nps；氢氧化钠：naoh；三氯化钆：gdcl3；三氯化铱：ircl3；光动力疗法/光热疗法：pdt/ptt；过氧化氢：h2o2；核磁共振/电子计算机断层扫描：mr/ct；磷酸盐缓冲生理盐水：pbs。

3、本发明所采取的技术方案如下：

4、一种肿瘤微环境激活型诊疗一体化纳米探针的制备方法，包括：

5、s1、ir3+-bsa-gd3+复合物的制备：将bsa与gdcl3和ircl3混合，利用bsa丰富的官能团，如氨基、羧基、巯基等与gd3+和ir3+在酸性条件下形成ir3+-bsa-gd3+复合物，

6、s2、bsa@gd2o3/iro2的制备：用naoh调节ph至碱性，在碱性条件下，bsa由于其过多的带电基团和分子链的柔韧性，呈现出膨胀的中空纳米笼构象，形成纳米反应器，使ir3+-bsa-gd3+复合物向bsa@gd2o3/iro2nps生长，即可制备出纳米探针bsa@gd2o3/iro2。

7、本发明通过绿色简便的一步生物矿化法，合成了一种肿瘤微环境激活型诊疗一体化纳米探针bsa@gd2o3/iro2，所合成的bsa@gd2o3/iro2具有以下优点：1.生物相容性好、生物可降解；2.螯合了gd3+和ir3+可用于mr/ct双模态增强造影；3.具有类过氧化氢酶活性，可催化分解肿瘤微环境中h2o2改善肿瘤乏氧并减轻炎症；4.有良好的光吸收和光热转化效率，可用于pdt/ptt协同肿瘤治疗。

8、作为本发明的一个优选实施方式，上述的一种诊疗一体化纳米探针的制备方法，

9、步骤s1具体包括：在室温搅拌下将gdcl3和ircl3水溶液加入bsa水溶液中，在酸性条件下形成ir3+-bsa-gd3+复合物；

10、步骤s2具体包括：用naoh调节ph至碱性，搅拌并调节反应温度至37℃反应1～10小时，以供gd2o3生长，再调节反应温度至80℃反应6～18小时，以供iro2生长，即可制备出纳米探针bsa@gd2o3/iro2。

11、优选的，反应温度至37℃时反应时长6小时。

12、优选的，反应温度至80℃时反应时长12小时。

13、优选的，在步骤s2中，用naoh调节ph至12。

14、优选的，步骤s1中，以ir:gd的摩尔比为0.1:1～10:1加入ircl3水溶液和gdcl3水溶液。进一步，ir:gd的摩尔比为2:1。

15、优选的，步骤s2中，收集bsa@gd2o3/iro2溶液，用分子量100kd的透析袋在纯水中透析，多次换水，随后收集bsa@gd2o3/iro2溶液冻干，得到冻干的bsa@gd2o3/iro2粉末以备用。进一步的，透析24小时，每隔3小时换水一次。

16、本发明还提供了采用上述的制备方法制备得到的肿瘤微环境激活型诊疗一体化纳米探针。

17、本发明还提供了肿瘤微环境激活型诊疗一体化纳米探针在制备造影剂中的应用。

18、本发明还提供了肿瘤微环境激活型诊疗一体化纳米探针在制备肿瘤治疗药物中的应用。

19、本发明所制备的肿瘤微环境激活型诊疗一体化纳米探针，螯合了gd3+和ir3+可用于mr/ct增强造影，在激光照射下，该诊疗一体化纳米探针表现出高光热转化效率，可用于ptt治疗。与此同时，iro2具有较窄的能量带隙，在激光作用下产生价带电子，跃迁到导带并产生电子空穴，电子与o2结合生成超氧阴离子用于pdt治疗。此外，bsa@gd2o3/iro2表现出类h2o2酶性质，它能够有效分解肿瘤细胞内的h2o2并产生o2，改善肿瘤组织乏氧微环境的同时减轻了h2o2含量上升引起的炎症，也增强了pdt和ptt的治疗效果。总之，bsa@gd2o3/iro2具有极好的生物相容性和稳定性，能通过血液循环到达肿瘤部位，改善乏氧，减轻炎症，实现mr/ct双模态成像指导下的pdt/ptt协同治疗。

技术特征：

1.一种肿瘤微环境激活型诊疗一体化纳米探针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，

8.采用权利要求1至7中任一项所述的制备方法制备得到的肿瘤微环境激活型诊疗一体化纳米探针。

9.权利要求8所述的肿瘤微环境激活型诊疗一体化纳米探针在制备造影剂中的应用。

10.权利要求8所述的肿瘤微环境激活型诊疗一体化纳米探针在制备肿瘤治疗药物中的应用。

技术总结
本发明涉及生物与医学纳米材料技术领域，具体涉及一种肿瘤微环境激活型诊疗一体化纳米探针的制备及应用。本发明先将BSA与GdCl3和IrCl3混合，在酸性条件下形成Ir3+‑BSA‑Gd3+复合物，再用NaOH调节pH至碱性，在碱性条件下，使Ir3+‑BSA‑Gd3+复合物向BSA@Gd2O3/IrO2NPs生长，即可制备出纳米探针BSA@Gd2O3/IrO2。所得的诊疗一体化纳米探针可用于MR/CT增强造影，可催化分解肿瘤微环境中H2O2改善肿瘤乏氧并减轻炎症，可用于PDT/PTT协同肿瘤治疗。

技术研发人员：易长青,蔡超,戴德燊
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16