一种用提高肿瘤细胞中活性氧含量的复合纳米粒子的制备方法

技术领域

本发明涉及肿瘤细胞技术领域，尤其是一种可用于提高肿瘤细胞中活性氧含量的物质UCNPs@Cu/ZIF-8/RB/F127制备方法。

背景技术

近年来，具有强氧化性的活性氧介入的肿瘤治疗策略得到了研究者的广泛研究。活性氧包括超氧阴离子(O

因此，利用高水平的活性氧来破坏肿瘤细胞内的氧化还原机制致使肿瘤细胞死亡是抑制肿瘤发展的有效手段。

目前产生活性氧的手段有光动力(PDT)和化学动力学(CDT)两种方式，光动力具有较好的时空分辨率、创伤小、可重复治疗；化学动力学具有很好的内源响应性、非光/氧气/光敏剂依赖、可调节肿瘤微酸/高谷胱甘肽/高过氧化氢微环境。

目前，针对光动力的广泛研究致力于提升光的波长以增加组织穿透深度和携带氧气或原位产氧来提高单线态氧的产生数量，提升光动力的治疗效果。最近几年刚提出的针对肿瘤微环境的治疗方法-化学动力学治疗，对于此治疗方法的研究可以通过降低肿瘤微环境的pH值和补充过氧化氢的含量来改善肿瘤的治疗效果，但是其治疗效果并不理想。

另外，现有的技术虽然通过改变波长以及改善肿瘤的微环境和提高微环境中的氧含量来增强治疗效果，但是微环境中的过量的谷胱甘肽将会快速清除光动力和化学动力学产生的单线态氧和羟基自由基以削弱两者的治疗效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用提高肿瘤细胞中活性氧含量的复合纳米粒子的制备方法，所述的方法从活性氧入手通过结合光动力和化学动力学联合治疗的方法来特异性改善肿瘤细胞中活性氧的数量以显著提高肿瘤的治疗效果。

本发明的技术方案为：一种用提高肿瘤细胞中活性氧含量的复合纳米粒子的制备方法，所述的方法通过合成一种核壳结构的纳米粒子，该粒子将在肿瘤微环境中首先消耗谷胱甘肽的量避免活性氧的清除，然后通过在980nm的激光照射下发生光动力过程和进一步触发的化学动力学过程使活性氧的量积累，产生增强的协同治疗效果；

所述的方法包括如下步骤：

S1)、UCNPs的合成：

S101)、将1mmol的氯化稀土的水溶液加入到反应瓶中，磁搅拌加热至80℃，直至有白色固体析出；

S102)、然后加入15mL的十八烯和6mL油酸，加热至130℃，形成黄色均匀溶液，冷却至室温；

S103)、滴加10mL含4.0mmol氟化铵和2.5mmol氢氧化钠的甲醇溶液到步骤S102)中形成黄色混浊溶液；

S104)、然后将溶液加热至100℃，脱气15分钟，以去除甲醇、水和氧气，然后，在氮气保护下将溶液加热至300℃，并保持1.5h；

S105)、待溶液冷却至室温后，用乙醇离心洗涤得到UCNPs纳米晶体，分散在环己烷中；

S2)、使用聚乙烯吡咯烷酮PVP将油酸包覆的UCNPs转化为亲水性；

S3)、UCNPs@Cu/ZIF-8/RB@F127的制备

S301)、将0.0469g六水合硝酸锌Zn(NO

S302)、将5mL甲醇滴加到S301)的混合溶液中，搅拌1h，离心收集UCNPs@Cu/ZIF-8/RB；

S303)、将5mg的聚乳酸纳米粒子F127溶于1ml乙醇EtOH中，与UCNPs@Cu/ZIF-8/RB溶液混合2h，离心收集得到最终产物UCNPs@Cu/ZIF-8/RB/F127。

作为优选的，步骤S2)中，具体为：将50mg PVP和27.7mg UCNPs在5mL二甲基甲酰胺DMF中搅拌1h，离心收集到甲醇中分散待使用。

作为优选的，步骤S302)中，所述的5mL甲醇含有0.125g的2-甲基咪唑2-MI。

本发明还提供一种利用UCNPs@Cu/ZIF-8/RB/F127提高肿瘤细胞中活性氧含量的方法：

所述的方法利用UCNPs@Cu/ZIF-8/RB/F127在肿瘤微环境中首先消耗谷胱甘肽的量避免活性氧的清除；然后在980nm的激光照射下发生光动力过程和进一步触发的化学动力学过程使活性氧的量积累，产生增强的协同治疗效果；

其中，以Cu/ZIF-8纳米粒子作为外壳，在酸性肿瘤微环境中能够降解并特异性释放RB和Cu

本发明的有益效果为：

1、本发明依据于肿瘤微环境的可逆反应既消耗谷胱甘肽又触发羟基自由基持续生成从而显著增加活性氧含量；而在980nm激光照射下又会发生光动力过程产生单线态氧损害肿瘤细胞；

2、本发明选择一种外壳pH响应的核壳型纳米粒子，在肿瘤微酸性条件下特异性释放光敏剂和铜离子，铜离子消耗过量的谷胱甘肽并进一步触发化学动力学治疗；

3、本发明通过采用光动力和化学动力学协同治疗的方式取得了肿瘤细胞中活性氧含量明显增加的效果，进一步提高的了肿瘤细胞的死亡概率实现了良好的抗肿瘤目的；

4、本发明Cu

5、本发明在肿瘤微环境中，UCZRF纳米颗粒能够通过下调TME中的GSH和上调细胞内ROS水平，增强CDT和PDT的协同治疗，从而获得特异性和更有效的治疗效果。

附图说明

图1为本发明实施例1复合纳米粒子UCNPs@Cu/ZIF-8/RB/F127的制备示意图；

图2为本发明实施例2复合纳米粒子UCNPs@Cu/ZIF-8/RB/F127在不同酸性条件下特异性释放的示意图；

图3为本发明实施例2复合纳米粒子UCNPs@Cu/ZIF-8/RB/F127在不同酸性条件下降解特性的示意图；

图4为本发明实施例2光触发阶段产生单线态氧检测的示意图，其中，(a)具有980nm激光照射，而(b)没有980nm激光照射；

图5为本发明实施例2谷胱甘肽的消耗示意图；

图6为本发明实施例2羟基自由基的生成示意图；

图7为本发明实施例2活性氧的积累示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种用提高肿瘤细胞中活性氧含量的复合纳米粒子的制备方法，所述的方法包括如下步骤：

S1)、UCNPs的合成：

S101)、将1mmol的氯化稀土的水溶液加入到反应瓶中，磁搅拌加热至80℃，直至有白色固体析出；

S102)、然后加入15mL的十八烯和6mL油酸，加热至130℃，形成黄色均匀溶液，冷却至室温；

S103)、滴加10mL含4.0mmol氟化铵和2.5mmol氢氧化钠的甲醇溶液到步骤S102)中形成黄色混浊溶液；

S104)、然后将溶液加热至100℃，脱气15分钟，以去除甲醇、水和氧气，然后，在氮气保护下将溶液加热至300℃，并保持1.5h；

S105)、待溶液冷却至室温后，用乙醇离心洗涤得到UCNPs纳米晶体，分散在环己烷中；

S2)、使用聚乙烯吡咯烷酮PVP将油酸包覆的UCNPs转化为亲水性；具体为：将50mgPVP和27.7mg UCNPs在5mL二甲基甲酰胺DMF中搅拌1h，离心收集到甲醇中分散待使用。

S3)、UCNPs@Cu/ZIF-8/RB@F127的制备

S301)、将0.0469g六水合硝酸锌Zn(NO

S302)、将5mL含有0.125g的2-甲基咪唑2-MI的甲醇滴加到S301)的混合溶液中，搅拌1h，离心收集UCNPs@Cu/ZIF-8/RB；

S303)、将5mg的聚乳酸纳米粒子F127溶于1ml乙醇EtOH中，与UCNPs@Cu/ZIF-8/RB溶液混合2h，离心收集得到最终产物UCNPs@Cu/ZIF-8/RB/F127。

所述的UCNPs@Cu/ZIF-8/RB/F127在光触发下发生光动力过程产生单线态氧和在金属离子、微酸性和过氧化氢存在下消耗谷胱甘肽产生羟基自由基，所述的UCNPs@Cu/ZIF-8/RB/F127产生活性氧(ROS)的原理如下：

实施例2

本实施例为了验证UCNPs@Cu/ZIF-8/RB/F127通过酸性处理可使其降解并特异性释放，本实施例提供不同pH下不同时间点的扫描，从图2和图3中可以看出，在中性环境下(pH＝7.4)，晶体的形貌几乎不发生改变。然而，当用酸性溶液处理时，晶体结构会随着时间分解，搅拌10min后就降解了，这证实了UCZRF的pH敏感性。

此外，通过ICP检测了释放的Cu

本发明利用二苯基异苯并呋喃(DPBF)作为探针分子，检测UCNPs@Cu/ZIF-8/RB/F127在980nm激光照射下产生的细胞外单线态氧(

其次，本实施例为了验证谷胱甘肽的消耗和羟基自由基的生成，本实施例分别选择二硫代二硝基苯甲酸(DNTB)作为谷胱甘肽消耗的指示剂和亚甲基蓝作为羟基自由基生成的指示剂。如图5-7所示，当用不含铜离子的材料加入DNTB溶液时，在410nm处的吸收光几乎没有改变；

当用铜离子处理时，吸光度迅速下降，说明谷胱甘肽被铜离子消耗。用过氧化氢或过氧化氢和UCZRF处理时，吸收峰与纯亚甲基蓝溶液的吸收峰几乎一样没有变化。然而，当亚甲基蓝、过氧化氢、UCZRF和谷胱甘肽共存时，吸收峰急剧下降，说明羟基自由基的生成。此外，本实施例也进行了细胞内的ROS检测，我们可以看到只有PDT/CDT组的绿色荧光最强，这表明UCZRF可以使ROS进行有效的积累。

本实施例Cu/ZIF-8纳米粒子作为外壳，在酸性肿瘤微环境中能够降解并特异性释放RB和Cu

在肿瘤微环境中，UCZRF纳米颗粒能够通过下调TME中的GSH和上调细胞内ROS水平，增强CDT和PDT的协同治疗，从而获得特异性和更有效的治疗效果。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。