1.本发明属于生物医药技术领域，涉及一种用于协同化学动力学和饥饿疗法的抗肿瘤纳米酶药物的制备方法。
技术背景
2.近年来，随着纳米技术的迅速发展，以及当前各种技术的共同进步，许多新兴的方法已被用于癌症治疗，其中最具应用潜力的就是纳米医药技术。纳米药物的特性，包括其纳米级尺寸效应，具备较高的表面积/体积比、以及优异的药物缓释能力，可以使它们更好地到达肿瘤组织并完成治疗作用。一些单一疗法的纳米药物已在临床中使用或处于初步临床研究中，包括化学疗法、放射疗法、基因疗法、光热疗法、光动力疗法、磁热疗法、免疫疗法及其他一些非主流疗法。但是，在许多实验研究中，单一的治疗方案并不能完全消除肿瘤，并且对预防癌症的转移和复发没有起到作用。因此，设计并制备多种模式联合的多功能抗肿瘤纳米药物，实现更高的抗肿瘤效果成为一种有前景的策略。
3.此外，肿瘤微环境(tumor microenvironment，tme)作为肿瘤生长的“土壤”，具有复杂性、多样性、异质性和动态性，并具有异于正常组织的偏酸性，乏氧，以及较高渗透压等特点，影响了纳米药物的功效。近年来，利用tme的调控实现微环境响应综合治疗和个性化治疗的两种非常重要的手段。
4.在众多的治疗方法中，化学动力学疗法(cdt)联合饥饿疗法(ptt)已成为治疗癌症的有效方法。根据之前的研究和报道，金属离子fe
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、co
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、cu
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和mn
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对芬顿反应具有优异的催化活性。在肿瘤的酸性微环境中，可有效分解h2o2为剧毒的羟基自由基(
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oh)，促进肿瘤细胞的凋亡或坏死。然而，肿瘤中h2o2的水平偏低，不能产生足够的
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oh，无法达到令人满意的催化效果。因此，有必要在 cdt催化剂中引入h2o2以提高其抗癌效率。同时，当超小颗粒au 等同样具有催化性质的材料在肿瘤区域积累时，将肿瘤组织敏感的葡萄糖降解为h2o2，切断肿瘤的营养来源，通过饥饿疗法抑制肿瘤生长。本发明有望通过协同联动增效癌症的治疗，为癌症治疗带来新的治疗策略。
技术实现要素：5.本发明提供一种自给o2和h2o2并协同饥饿疗法/化学动力疗法增强抗肿瘤能力的纳米酶药物，首先通过自下而上的方法构建纳米酶催化药物zno2@au@zif-67。在肿瘤内的弱酸性环境中， zno2@au@zif-67被分解以快速释放fenton样催化剂co
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，暴露的 zno2与h2o(h
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)反应生成o2和h2o2，产生的o2可缓解肿瘤中的缺氧，并协同超小型au纳米颗粒催化葡萄糖产生h2o2，加速肿瘤细胞的葡萄糖消耗，能量代谢的衰竭，使其处于严重饥饿状态。同时，生成的h2o2再次参与类fenton反应被co
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催化生成高毒性的
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oh，从而改善了化学动力学治疗。此纳米酶的实施将为后续一系列纳米酶的合成以及多模式协同治疗癌症的应用提供丰富的借鉴经验。
6.本发明的另一个目的在于提供上述纳米酶系统的制备方法。
7.本发明最终目的是提供一种上述所述纳米酶体系在抗肿瘤方面中的应用。
8.本发明的目的通过下述技术方案实现：
9.一种协同饥饿疗法/化学动力疗法增强抗肿瘤能力的纳米酶药物的制备方法，根据化学法制备zno2纳米粒子，然后通过晶种生长法原位还原得到zno2@au纳米粒子，最后在zno2@au表面生长zif-67，最终得到zno2@au@zif-67，通过联合化学动力疗法/饥饿治疗实现更高效地肿瘤杀伤。
10.一种协同饥饿疗法/化学动力疗法增强抗肿瘤能力的纳米酶药物的制备方法，包括以下步骤：
11.s1、制备zno2纳米粒子：利用水下leidenfrost纳米化学法绿色制备zno2，将zn(ch3coo)2与h2o2混合，然后经加热反应得到zno2纳米粒子；
12.s2、制备zno2@au纳米粒子：将s1得到的zno2纳米粒子与 dmf溶液混合，再加入硼氢化钠溶液和haucl4溶液，得到zno2@au 纳米粒子；
13.s3、制备zno2@au@zif-67纳米粒子：将上述得到的zno2@au 纳米粒子分散在有机溶剂中，然后加入co(no3)2·
6h2o，并将此混合溶液记为a；将2-甲基咪唑和三乙胺溶解于有机溶剂中，得到澄清溶液，记示为b；最后将a，b两种溶液混合并搅拌，得到 zno2@au@zif-67纳米粒子。
14.所述步骤s1中zn(ch3coo)2的浓度为10-100mm，所述 zn(ch3coo)2和h2o2的体积比为10～50:1～20。
15.步骤s1所得zno2纳米粒子的粒径为5-250nm。优选为50～200 nm。
16.步骤s1所述加热反应的温度为250～350℃，反应时间为15～30s。
17.步骤s2中所述zno2纳米粒子与dmf的质量体积比为1～200mg： 1～50ml；优选为50～150：5～30ml。
18.步骤s2中所述硼氢化钠溶液为0.2～1mg/ml，haucl4溶液的浓度为1～3mmol/l；
19.步骤s2中所述硼氢化钠溶液与dmf的体积比为1～50：2～10，优选为2～20：2～10；所述haucl4溶液与dmf的体积比为1～50：2～ 4，优选为1～10：2～10。
20.步骤s3中所述zno2@au与有机溶剂的质量体积比为10～100mg： 10～50ml；所述co(no3)2·
6h2o与zno2@au的质量比为5-20：10～100；优选为8～20：20～70。
21.步骤s2中所述2-甲基咪唑、三乙胺与有机溶剂的质量体积比为 5～20mg：1～10μl：10～50ml。
22.步骤s3所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮和dmf中的至少一种。
23.步骤s3中所述a与b两种溶液的搅拌时间为12～36h，优选为 24h。
24.一种协同饥饿疗法/化学动力疗法增强抗肿瘤能力的纳米酶药物通过上述方法制备得到。
25.一种协同饥饿疗法/化学动力疗法增强抗肿瘤能力的纳米酶药物在制备抗肿瘤材料中的应用。
26.由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
27.1，本发明的实施应用将突破单一疗法的局限性，通过一系列级联反应克服纳米酶催化底物不足，催化活性低，特异性和选择性差等限制，多种模式协同治疗，并为实现这种
综合治疗策略，提供了一种高效安全的纳米药剂。
28.2，本发明的实施提高纳米药物的有效肿瘤富集：目前纳米材料可以通过epr效应在肿瘤区域富集。但是在材料运输过程中，仍有大部分材料在肝脾等器官聚集，需对纳米材料进行进一步修饰或伪装，本课题将通过引入ph或其他内外源刺激响应降解的纳米材料，增加了纳米酶的体内循环，防止在递送过程中的过早降解，提高肿瘤靶向效率。
29.3，本发明的实施级联反应纳米酶：通过简单设计自上而下合成具有级联反应纳米酶，有效克服内源性底物不足的缺陷，使催化反应更彻底，极大提高治疗效果。
30.4，本发明的实施为多模式纳米酶的合成提供新的方法和思路：通过合理的设计和构建，使单一纳米平台具有多种应用功能，多种治疗模式的相互协同，有效的克服单一治疗模式的局限性，显著增加纳米酶的治疗效果。
31.5，本发明的zno2的合成所用试剂无毒、无害，绿色环保，所用方法便捷高效。
32.6，本发明的抗肿瘤纳米药物具有良好的生物相容性，表现出了明显的生物安全性；与此同时，联合了饥饿疗法与化学动力学疗法，表现出显著的抗肿瘤活性。
附图说明
33.图1是实施例1制备的zno2，zno2@au和zno2@au@zif-67 纳米酶的透射电镜图片，其中a)为完成s1后得到的纳米粒子zno2， b)和c)为完成s2后得到的纳米粒子zno2@au，d)为完成s3后得到的纳米颗粒zno2@au@zif-67。
34.图2是溶液中该纳米酶反应活性的研究示意图，其中a)是 zno2@au@zif-67的催化过程示意图，b)是存在过氧化氢条件下 zno2@au@zif-67催化
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oh生成的检测，c)是存在葡萄糖条件下 zno2@au@zif-67催化消耗葡萄糖的检测，d)是在酸性条件下o2产生的检测。
35.图3是该纳米酶在细胞和动物实验中的研究结果，其中a)是该纳米酶的生物相容性检测，b)是该纳米酶的对肿瘤细胞的化学动力学和饥饿治疗联合毒性研究，c)是该纳米载体在小鼠体内对移植瘤的联合抗肿瘤效果研究。
具体实施方式
36.本发明通过自下而上的方法构建纳米酶催化药物zno2@au@zif-67。被肿瘤微环境弱酸分解快速释放fenton样催化剂co
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，暴露的zno2与h2o(h
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)反应生成o2和h2o2，产生的o2可缓解肿瘤中的缺氧，并协同au纳米颗粒催化葡萄糖产生h2o2，加速肿瘤细胞的葡萄糖消耗，能量的衰竭，使其处于严重饥饿状态。同时，生成的h2o2再次参与类fenton反应与co
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反应生成高毒性的
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oh，从而改善了化学动力学治疗。最终达到抑制肿瘤生长并清除肿瘤的目的，此纳米酶的实施将为后续一系列纳米酶的合成以及多模式协同治疗癌症的应用提供丰富的借鉴经验。本发明实施例中所述常温/室温和未指明的温度均为20～35℃。
37.下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
38.实施例1
39.在玻璃培养皿中将5ml过氧化氢与50ml醋酸锌水溶液(70 mm)混合，然后迅速转移到温度为300℃高温板上。30s后，肉眼可观察到溶液从无色逐渐变成乳白色，然后10000rpm离心得到粒径约为100nm左右的zno2纳米粒子。将100mg zno2纳米粒子分散于10ml dmf中，充分搅拌，使用微型注射泵将4ml浓度为0.5 mg/ml的硼氢化钠溶液，和2ml浓度为1mmol/l
h-四氮唑(mtt)试验来测量相对细胞活力。实验结果如图 3a)和图3b)所示。
51.(2)首先将4t1肿瘤模型的昆明小鼠随机分为4组。(i)静脉注射生理盐水(200ml)；(ii)静脉注射zno2(200ml，1.5mg kg-1
)，； (iii)静脉注射zno2@au(200ml，1.5mg kg-1
)；(iv)静脉注射 zno2@zif-67(200ml，1.5mg kg-1
)(v)静脉注射zno2@au@zif-67 (200ml，1.5mg kg-1
)。每2天记录一次小鼠的体重变化，持续15 天。
52.上述样品都由实施例1制备得到，其中zno2@zif-67的制备方法采用实施例1所述的过程，但不包括由zno2纳米粒子制备 zno2@au纳米粒子的步骤。
技术特征：1.一种协同饥饿疗法/化学动力疗法增强抗肿瘤能力的纳米酶药物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：s1、制备zno2纳米粒子：利用水下leidenfrost纳米化学法绿色制备zno2，将zn(ch3coo)2与h2o2混合，然后经加热反应得到zno2纳米粒子；s2、制备zno2@au纳米粒子：将s1得到的zno2纳米粒子与dmf溶液混合，再加入硼氢化钠溶液和haucl4溶液，得到zno2@au纳米粒子；s3、制备zno2@au@zif-67纳米粒子：将s2得到的zno2@au纳米粒子分散在有机溶剂中，然后加入co(no3)2·
6h2o，并将此混合溶液记为a；将2-甲基咪唑和三乙胺溶解于有机溶剂中，得到澄清溶液，记示为b；最后将a，b两种溶液混合并搅拌，得到zno2@au@zif-67纳米粒子。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤s1中zn(ch3coo)2的浓度为10-100mm，所述zn(ch3coo)2和h2o2的体积比为10～50:1～20。3.根据权利要求所述的方法，其特征在于：步骤s1所述加热反应的温度为250～350℃，反应时间为15～30s。4.根据权利要求所述的方法，其特征在于：步骤s2中所述zno2纳米粒子与dmf的质量体积比为1～200mg：1～50ml。5.根据权利要求所述的方法，其特征在于：步骤s2中所述硼氢化钠溶液为0.2～1mg/ml，haucl4溶液的浓度为1～3mmol/l。6.根据权利要求所述的方法，其特征在于：步骤s2中所述硼氢化钠溶液与dmf的体积比为1～50:2～10，所述haucl4溶液与dmf的体积比为1～50：2～4。7.根据权利要求所述的方法，其特征在于：步骤s3中所述zno2@au与甲醇的质量体积比为10～100mg：10～50ml；所述co(no3)2·
6h2o与zno2@au的质量比为5-20：10～100。8.根据权利要求所述的方法，其特征在于：步骤s2中所述2-甲基咪唑、三乙胺与有机溶剂的质量体积比为5～20mg：1～10μl：10～50ml；步骤s3所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮和dmf中的至少一种。9.一种协同饥饿疗法/化学动力疗法增强抗肿瘤能力的纳米酶药物，通过权利要求1～8任一项所述方法制备得到。10.根据权利要求9所述的协同饥饿疗法/化学动力疗法增强抗肿瘤能力的纳米酶药物在制备抗肿瘤材料中的应用。
技术总结本发明属于生物医药技术领域，提供一种自给O2和H2O2并协同饥饿疗法/化学动力疗法增强抗肿瘤能力的纳米酶药物。通过自下而上的方法构建纳米酶催化药物ZnO2@Au@ZIF-67，在肿瘤内的弱酸性环境中，被分解释放催化剂Co
技术研发人员：于倩倩 徐蒙蒙 王林格
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：2022.07.18
技术公布日：2022/11/1
