一种过渡金属掺杂锰铜矿纳米酶的制备方法及应用

本发明属于纳米材料和抗肿瘤治疗药物，特别涉及一种二维片状过渡金属掺杂锰铜矿纳米酶的制备方法及应用。

背景技术：

1、据相关报道，癌症是导致人类死亡的主要原因之一，目前而言，治疗癌症的主要方法有化疗、放疗和手术切除等，但是这些治疗方法都具有严重的副作用。因此，需要寻求一种安全高效的治疗策略，酶疗法由于能够激活人体免疫能力和增强免疫系统，引起了研究者们的广泛关注。

2、纳米酶是一类具有人工酶活性的纳米材料，与天然酶相比，具有成本低，稳定性高等优点，纳米酶包括金属、金属氧化物、无机碳材料等，其中金属氧化物纳米酶由于制备便捷、稳定性好，易于进行过渡金属掺杂修饰改性，成为了近年来的研究热点。据报道，纳米酶能消耗gsh，克服肿瘤对氧化应激的抵抗，同时能够催化过氧化氢产生羟基自由基、单线态氧等大量活性氧，提高化学动力学治疗效果。过渡金属掺杂是一种有效的手段来调控无机纳米酶的催化性能，其能够通过改变电子结构尤其是价带和导带的位置，从而影响其催化活性。掺杂的过渡金属离子还能够作为新的活性中心增加活性位点、改善电荷的转移速率和效率、调节吸附性能等，这些因素对基于催化反应的类酶活性来说影响重大。但是过渡金属掺杂锰铜矿纳米酶仍未在抗肿瘤领域得到广泛应用，主要原因包括：

3、1、掺杂金属并未对锰铜矿纳米酶催化活性以及抗肿瘤活性有明显的影响。

4、2、用于活体抗肿瘤的纳米材料需要考虑其元素的毒性、体内的代谢等种种生物安全性因素。

5、因此，需要在保证生物安全性的基础上开发一种过渡金属掺杂的锰铜矿纳米酶，在水热合成反应中，通过调节naoh、掺杂比例、反应温度、反应时间、陈化时间，调控纳米酶组分、结构、形貌和尺寸，本发明通过过渡金属掺杂修饰改造锰铜矿，进一步优化结构和表面功能化，以提高其催化活性和抗肿瘤活性。

技术实现思路

1、为实现上述技术目的，本发明提供一种二维片状过渡金属掺杂锰铜矿纳米酶的制备方法及应用，具有多种类酶活性，其中类过氧化物酶活性尤为突出，能够产生大量活性氧，同时能够快速清除肿瘤细胞内的谷胱甘肽，克服肿瘤细胞的氧化应激抵抗。

2、本发明提供了一种第ⅷ族过渡金属掺杂锰铜矿纳米酶的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)将第ⅷ族过渡金属的水溶性盐（三价铁盐、二价钴盐、二价镍盐中的一种）与二价铜盐和二价锰盐溶于去离子水中，搅拌20-40min至完全溶解，得到第ⅷ族过渡金属盐、二价铜盐和二价锰盐的混合溶液；为调控纳米材料的形貌，使用的naoh溶液调节混合溶液ph值至13。

4、其中，过渡金属离子与二价锰离子的摩尔比为1-10:1。

5、所述的二价铜盐为cu(no3)2•3h2o或cucl2•2h2o中的任一种。

6、所述二价锰盐为 mn(no3)2•4h2o、mncl2•4h2o或mncl2•2h2o中的任一种。

7、所述第ⅷ族过渡金属的水溶性盐为fecl3•6h2o、fe2(so4)3•9h2o、co(no3)2•6h2o、cocl2•6h2o、nicl2•6h2o、ni(so4)2•6h2o中的任一种。

8、naoh溶液浓度为0.1-10m。

9、(2)将步骤（1）处理后的溶液放入四氟乙烯内衬的反应釜中，置于高温烘箱中于80℃-100℃水热反应2-3h，然后取出，在20-30℃陈化3-5h，使得表面形貌更为均一；

10、(3)将步骤（2）得到的混合物洗涤、离心操作后，除去上清液，干燥后得到所需产物。

11、其中，洗涤、离心的具体操作为：用水和乙醇分别洗涤三次，再以8000-12000转/分钟的速度离心。

12、按上述方法制备得到的过渡金属掺杂的锰铜矿纳米酶具有均匀的花状纳米片结构，长宽为200-400nm，厚度为25-35nm。

13、经实验证实，该纳米酶具有良好的产单线态氧活性、类过氧化物酶、类过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性，能够催化h2o2生成·oh和o2，清除·o2-产生h2o2，从而产生大量的ros风暴，破坏肿瘤微环境的乏氧状态，同时该纳米酶具有高效的gsh消耗能力，克服肿瘤细胞对氧化应激的抵抗，进而提高化学动力学治疗效果。该过渡金属掺杂的锰铜矿纳米酶可用于制备抗肿瘤药物。

14、进一步的，本发明还提供了一种药物组合物，包括上述过渡金属掺杂的锰铜矿纳米酶为主要活性成分之一，和药学上可接受的载体。

15、本发明的有益效果为：

16、本发明在锰铜矿基础上选择第ⅷ族过渡金属进行掺杂制备纳米酶，为花状纳米片结构，具有良好的生物相容性；且纳米酶中所含的金属铁、钴、镍、铜、锰均是人体所必需的元素，参与人体的新陈代谢过程以及维持机体正常生理活动，具有较好的生物安全性。

17、本发明通过第ⅷ族过渡金属掺杂进一步提高锰铜矿纳米酶活性，赋予该纳米酶产单线态氧等多种活性，能够产生更多的ros，形成ros风暴，且具有高效的谷胱甘肽消耗能力，在肿瘤微环境乏氧状态下也能够产生大量的ros，同时也具备高效的谷胱甘肽消耗能力。

18、本发明的过渡金属掺杂的锰铜矿纳米酶是由水热法制备而成，采用的原材料易获取、绿色无毒、合成方法简单、产率高，易于进行大规模生产。

技术特征：

1.一种过渡金属掺杂锰铜矿纳米酶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的过渡金属掺杂锰铜矿纳米酶的制备方法，其特征在于，过渡金属离子与二价锰离子的摩尔比为1-10:1。

3.根据权利要求1所述的过渡金属掺杂锰铜矿纳米酶的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的二价铜盐为cu(no3)2•3h2o或cucl2•2h2o中的任一种；所述二价锰盐为 mn(no3)2•4h2o、mncl2•4h2o或mncl2•2h2o中的任一种；所述过渡金属的水溶性盐为fecl3•6h2o、fe2(so4)3•9h2o、co(no3)2•6h2o、cocl2•6h2o、nicl2•6h2o、ni(so4)2•6h2o中的任一种。

4.根据权利要求1所述的过渡金属掺杂锰铜矿纳米酶的制备方法，其特征在于，步骤（1）中使用的naoh溶液调节溶液ph值，其中naoh溶液浓度为0.1-10mol/l。

5.根据权利要求1所述的过渡金属掺杂锰铜矿纳米酶的制备方法，其特征在于，步骤（2）中水热反应温度为80-100℃，反应时间为2-3h。

6.根据权利要求1所述的过渡金属掺杂锰铜矿纳米酶的制备方法，其特征在于，步骤（3）中洗涤、离心的具体操作为：用水和乙醇分别洗涤多次，再以8000-12000转/分钟离心。

7.一种过渡金属掺杂锰铜矿纳米酶，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述方法制备得到；所述过渡金属掺杂锰铜矿纳米酶具有均匀的花状纳米片结构，长宽为200-400nm，厚度为25-35nm。

8.根据权利要求7所述的过渡金属掺杂锰铜矿纳米酶，其特征在于，所述过渡金属掺杂锰铜矿纳米酶具有类过氧化物酶活性、类谷胱甘肽氧化物酶活性、产单线态氧活性、类过氧化氢酶活性、类超氧化物歧化酶活性。

9.如权利要求7所述的过渡金属掺杂锰铜矿纳米酶的应用，其特征在于，所述过渡金属掺杂锰铜矿纳米酶在制备抗肿瘤药物中应用。

10.一种药物组合物，其特征在于，包括权利要求7所述的过渡金属掺杂的锰铜矿纳米酶为主要活性成分之一，和药学上可接受的载体。

技术总结
本发明公开了一种过渡金属掺杂锰铜矿纳米酶的制备方法及应用，属于纳米药物技术领域。采用二价铜盐、二价锰盐和第Ⅷ族过渡金属的水溶性盐发生水热反应制备得到过渡金属掺杂的锰铜矿纳米酶，该纳米酶集多种类酶活性于一身，具有良好的类过氧化物酶活性、类过氧化氢酶活性和类超氧化物歧化酶活性，与未掺杂的锰铜矿相比，掺杂过渡金属后的锰铜矿的类过氧化物酶活性明显提高，进行类芬顿反应，产生大量羟基自由基，同时也能够快速消耗肿瘤细胞内的谷胱甘肽，克服肿瘤对氧化应激的抵抗，提高化学动力学疗效，对肿瘤细胞具有良好的杀伤作用。

技术研发人员：王建浩,王妮妮,沈欣悦,蒋贤萌,邱琳,柏杨,张睿婕
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23