CN112587548B - 一种Bi2Fe4O9纳米材料在制备抗肿瘤药物中的应用 - Google Patents

一种Bi2Fe4O9纳米材料在制备抗肿瘤药物中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112587548B
CN112587548B CN202011580368.1A CN202011580368A CN112587548B CN 112587548 B CN112587548 B CN 112587548B CN 202011580368 A CN202011580368 A CN 202011580368A CN 112587548 B CN112587548 B CN 112587548B
Authority
CN
China
Prior art keywords
use according
tumor
cold
preparation
nano
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011580368.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112587548A (zh
Inventor
李慧
陈万松
刘又年
黄健涵
刘乙宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central South University
Original Assignee
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central South University filed Critical Central South University
Publication of CN112587548A publication Critical patent/CN112587548A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112587548B publication Critical patent/CN112587548B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K33/00—Medicinal preparations containing inorganic active ingredients
    • A61K33/24—Heavy metals; Compounds thereof
    • A61K33/26—Iron; Compounds thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/0012—Galenical forms characterised by the site of application
    • A61K9/0019—Injectable compositions; Intramuscular, intravenous, arterial, subcutaneous administration; Compositions to be administered through the skin in an invasive manner
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00—Antineoplastic agents

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

本发明属于生物医药材料领域，具体涉及一种Bi2Fe4O9应用于制备治疗肿瘤的纳米药物的应用。本发明发现，Bi2Fe4O9可以基于多重机制协同改善抗肿瘤的活性。

Description

一种Bi2Fe4O9纳米材料在制备抗肿瘤药物中的应用
技术领域
本发明属于生物医药材料领域，具体涉及一种Bi2Fe4O9应用于制备治疗肿瘤的纳米药物的应用。
背景技术
癌症，作为世界第二大疾病，是全世界死亡的主要原因，其发病率持续增长，每年有1000多万新病例。恶性肿瘤的治疗是全世界亟需解决的难题，具有极其重要的战略意义。过去几年，随着科学技术水平尤其是纳米技术的不断发展，人们在癌症的诊断和治疗方面取得了巨大的进步。目前常用的癌症治疗手段包括化学治疗、放射治疗、手术摘除、免疫治疗、光热治疗、光动力治疗、化动力治疗等手段，其中化学治疗、放射治疗、光动力治疗、化动力治疗等手段利用的治疗机理都是基于增强肿瘤处活性氧的含量，破坏肿瘤处的氧化还原平衡从而达到引起肿瘤细胞的凋亡或坏死，达到抗癌的效果。
发明内容
本发明第一目的在于，提供一种Bi2Fe4O9纳米材料在制备抗肿瘤药物中的应用。
本发明第二目的在于，提供一种抗肿瘤药物。
一种Bi2Fe4O9纳米材料在制备抗肿瘤药物中的应用。
本发明研究发现，纳米尺寸的Bi2Fe4O9材料具有优异的抗肿瘤活性，能够有效灭杀肿瘤细胞，消融肿瘤。
本发明所述的Bi2Fe4O9纳米材料的应用，用于制备通过变温提高肿瘤细胞内活性氧的抗肿瘤药物。
本发明研究发现，所述的Bi2Fe4O9纳米材料可以通过变温诱导肿瘤细胞中产生活性氧的机制(本发明也称为机制A)达到抗肿瘤的作用。
作为优选，所述Bi2Fe4O9纳米材料的应用，用于制备在4～37℃的温度范围内通过变温提高肿瘤细胞内活性氧的抗肿瘤药物。
本发明所述的应用，可以对施用Bi2Fe4O9纳米材料的肿瘤部位进行降温处理，刺激Bi2Fe4O9纳米材料催化产生活性氧，从而杀灭肿瘤细胞。本发明技术方案，在行业内首次实现在低于体温下还能够有效促进肿瘤细胞中的活性氧的释放，杀灭肿瘤细胞。
作为优选，所述Bi2Fe4O9纳米材料的应用，用于制备通过冷热循环变温提高肿瘤细胞内活性氧的抗肿瘤药物。
优选地，冷热循环过程的次数不低于10次，优选为10～20次。
本发明所述Bi2Fe4O9纳米材料的应用，将其用于制备基于模拟酶活性的抗肿瘤药物。
本发明还发现，所述的Bi2Fe4O9纳米材料还可以基于肿瘤细胞体内良好的模拟酶活性机制(机制B)达到抗肿瘤的效果。
作为优选，所述Bi2Fe4O9纳米材料的应用，用于制备基于模拟过氧化酶、模拟谷胱甘肽氧化物酶中的至少一种的模拟酶活性的抗肿瘤药物。
本发明研究发现，在肿瘤细胞内，所述的Bi2Fe4O9纳米材料具有模拟过氧化酶活性，其能够在肿瘤细胞中催化过氧化氢产生活性氧。另外，所述的Bi2Fe4O9纳米材料还具有模拟谷胱甘肽氧化物酶活性，其能够消耗谷胱甘肽增强活性氧含量。
本发明所述Bi2Fe4O9纳米材料的应用，用于制备通过变温提高肿瘤细胞内活性氧以及模拟酶活性联合机制的抗肿瘤药物。
本发明研究还发现，所述的Bi2Fe4O9纳米材料在肿瘤细胞中可以基于机制A 和机制B的联合协同，改善杀灭肿瘤细胞，改善抗肿瘤效果。
本发明所述的肿瘤可以是良性和/或恶性肿瘤。
本发明中，所述的Bi2Fe4O9纳米材料可以是任意可被肿瘤细胞摄入的纳米尺寸的材料。
作为优选，所述的Bi2Fe4O9纳米材料为Bi2Fe4O9纳米片；
优选地，Bi2Fe4O9纳米片的水合直径为68-200nm；
进一步优选，所述的Bi2Fe4O9纳米片通过以下步骤制备：
向溶解有Bi3+、Fe3+离子的溶液中添加碱，进行共沉淀，分离得到沉淀产物；
将沉淀产物、碱和高分子聚合物的混合溶液进行水热处理，分离得到粗产品，随后再进行超声处理，得到产品。
本发明研究发现，采用所述的制备方法制得的材料，具有更优的生物适应性，具有更优的变温释放活性氧以及模拟酶活性，具有更优的肿瘤效果。
优选地，Bi3+、Fe3+离子的物质的量比为1：1.
优选地，共沉淀起始溶液中的Bi3+离子的浓度为0.01M～0.1M。
优选地，所述的碱为碱金属氢氧化物，例如为氢氧化钾；混合溶液中，碱的浓度为10～16M，进一步优选为12～14M；
共沉淀反应终点的pH优选为7.5～8.5。
优选地，所述高分子聚合物为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)；混合溶液中，高分子聚合物的浓度为20～60g/L。
优选地，水热法中，所述的水热温度为160～200℃；进一步优选为160～180℃；
优选地，水热反应时间为7～12h；进一步优选为9h-10h。
本发明中，对水热反应体系固液分离得到产物，将产物分散在水中并进行超声处理。研究发现，优选的超声处理有助于进一步改善生物适应性，改善抗肿瘤效果。
优选地，超声的频率为20～25kHz,超声功率为540～720W。
超声处理的时间为10～60min。
超声处理过程的温度优选为0～30℃。
进一步优选的制备方法，首先将Bi(NO3)3·5H2O,Fe(NO3)3·9H2O按照一定的比例溶解在酸性水溶液中形成Bi3+、Fe3+离子；接着向该混合液中加入碱性溶液共沉淀Bi3+、Fe3+离子形成砖红色沉淀；随后抽滤，将Bi(OH)3和Fe(OH)3混合沉淀分散在碱性水溶液和高分子聚合物混合溶液中水热制备，冰浴条件下超声；随后再经离心、洗涤、再水分散得所述Bi2Fe4O9纳米片。
更进一步优选的制备方法，将0.005mol Bi(NO3)3·5H2O,0.005mol Fe(NO3)3·9H2O溶解在酸性溶液中，搅拌加入12MKOH溶液形成砖红色沉淀；随后抽滤，多次洗涤后将所得沉淀加入12MKOH和40g/L聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 混合溶液中，160℃水热反应9h，冰浴条件下超声，随后再经离心、洗涤、再水分散得到Bi2Fe4O9纳米片的分散液；其中，超声的频率为20～40kHz，超声功率为150～300W。优选地制备方法，所述的Bi2Fe4O9纳米片的水合直径约为159nm。本发明制备的Bi2Fe4O9纳米片能够在37℃～4℃范围内变温处理有效地产生活性氧，此外，还具有优异的模拟酶活性。
本发明中，可通过肿瘤部位局部注射的方法对肿瘤部位进行施药。
例如，在使用过程中，可采用无菌水对Bi2Fe4O9纳米片进行分散；将得到的分散溶液再通过瘤内原位注射施药。优选的施药剂量为3.5-4mg/ml。每只施药对象(例如小鼠)优选施加Bi2Fe4O9纳米片的剂量为175-200ug。
本发明还提供了一种抗肿瘤药物，包含Bi2Fe4O9纳米材料。
作为优选，所述的抗肿瘤药物，所述的Bi2Fe4O9纳米材料为Bi2Fe4O9纳米片；
优选地，所述的Bi2Fe4O9纳米片的水合直径为68-200nm；
优选地，所述的Bi2Fe4O9纳米片为本发明所述的制备方法制得的Bi2Fe4O9纳米片；
优选地，所述的Bi2Fe4O9纳米材料不低于药学有效量；
优选地，还包含药学上可接受的辅料；
优选地，为药学上可接受的任意剂型；
优选地，为药学上可接受的注射制剂；进一步优选为药学上可接受的局部注射制剂。
本发明人研究发现，Bi2Fe4O9纳米材料，可以基于变温方式诱导肿瘤细胞中的活性氧形成，特别是能够在生物体能够承受的温度范围(37℃-4℃)变温(冷却处理)下产生大量的活性氧；此外，Bi2Fe4O9纳米材料具有良好的模拟酶活性，例如，其具有良好的模拟过氧化物酶活性，能够催化肿瘤组织处的大量过氧化氢为活性氧物质；还具有良好的模拟谷胱甘肽氧化酶活性,能够消耗肿瘤组织处的抗氧化剂谷胱甘肽。本发明研究发现，所述的Bi2Fe4O9纳米材料可以基于变温以及模拟酶活性协同，在肿瘤组织处原位催化水以及过氧化氢从而提高生物组织处的活性氧含量。与传统的药物分子相比，Bi2Fe4O9纳米材料能够在多次循环利用产生活性氧，提高了其药性。其次，Bi2Fe4O9纳米材料具有良好的生物相容性使其对小鼠乳腺癌的治疗表现出良好的生物安全性。
有益效果：
(1)首次报道Bi2Fe4O9纳米材料具有良好的抗肿瘤活性；
(2)所述的Bi2Fe4O9纳米材料可以基于机制A、机制B以及机制A和B 的协同联合机制达到杀灭肿瘤细胞，改善抗肿瘤效果的作用；
例如，Bi2Fe4O9纳米材料能够在生物体能够承受的温度变化(37℃-4℃)内通过变温机制催化产生活性氧；其次，还具有模拟酶活性，例如，具有模拟谷胱甘肽氧化酶活性,能够消耗肿瘤组织处的谷胱甘肽；还具有模拟过氧化物酶活性，能够催化组织处(尤其是肿瘤处)大量的过氧化氢为活性氧，增强活性氧含量，氧化杀死肿瘤细胞。
此外，Bi2Fe4O9纳米材料可以多次重复循环利用，这克服了传统药物药效低的缺点。而且，Bi2Fe4O9纳米材料良好的生物相容性使其对小鼠乳腺癌治疗表现出很好的生物安全性。
(3)该材料的制备方法简单，反应条件较为温和，成本低，应用前景大，可进行大规模的制备。
附图说明
图1为实施例1制得的Bi2Fe4O9纳米片的扫描电镜图(SEM图)，透射电镜图(TEM图)，高分辨透射电镜图(HRTEM图),粒径分布图以及X射线衍射图(XRD图)。其中(a)为SEM图，标尺：200nm.(b)为TEM图，标尺：200nm.(c)为HRTEM图，标尺为200nm.(d)图为粒径分布图.(e)图为XRD 图。
图2为实施2、3、4的Bi2Fe4O9纳米片模拟酶活性的测试，其中(a)为Bi2Fe4O9纳米片模拟过氧化物酶活性催化过氧化氢产生活性氧的测试图；(b)为Bi2Fe4O9纳米片模拟谷胱甘肽氧化酶活性的测试图。(c)为冷热循环情况下与常温下 Bi2Fe4O9纳米片模拟谷胱甘肽氧化酶活性的测试图。
图3为实施例5的Bi2Fe4O9纳米片在37℃-4℃冷却循环处理中产生活性氧的测试图。
图4为实施例6的Bi2Fe4O9纳米片与小鼠乳腺癌细胞(4T1细胞)处理后，在常温下和37℃-4℃冷却循环处理后胞内活性氧的含量以及不同处理条件下后肿瘤细胞的死亡情况。其中图(a)部分为在常温与37℃-4℃冷却循环处理后胞内活性氧含量的测定图(以活性氧探针H2DCFH-DA荧光强度为基础，活性氧含量越高荧光越强)，(a)为1.空白,2.空白+冷热循环,3.Bi2Fe4O9纳米片,4.Bi2Fe4O9纳米片+冷热循环处理下使用H2DCFH-DA(2',7'-二氯二氢荧光素二乙酸酯)作为探针对细胞内活性氧(ROS)的测定。图(b)部分为Bi2Fe4O9纳米片对细胞毒性测定图(以Calcein-AM/PI双染试剂荧光强度为基础，Calcein-AM荧光强度越强活细胞越多，PI荧光强度越强死细胞越多)，(b)为1.空白,2.空白+冷热循环,3.Bi2Fe4O9纳米片,4.Bi2Fe4O9纳米片+冷热循环处理条件下的细胞死活复染图。
图5为实施例7的Bi2Fe4O9纳米片瘤内原位注射小鼠体内后抗肿瘤效果。其中图(a)部分为在常温与37℃-4℃冷热循环处理后肿瘤体积生长情况，(a)为 1.无菌水，2.无菌水+冷热循环，3.Bi2Fe4O9纳米片，4.Bi2Fe4O9纳米片+冷热循环处理后肿瘤生长趋势。图(b)部分为在常温与37℃-4℃冷热循环处理后小鼠体重变化情况，(b)为1.无菌水，2.无菌水+冷热循环，3.Bi2Fe4O9纳米片，4.Bi2Fe4O9纳米片+冷热循环处理后小鼠体重变化趋势。图(c)部分为在常温与37℃-4℃冷热循环处理后小鼠内脏(心、肝、脾、肺、肾等内脏)切片的苏木精-伊红染色图；(c)为1.无菌水，2.无菌水+冷热循环，3.Bi2Fe4O9纳米片，4.Bi2Fe4O9纳米片+冷热循环处理后小鼠相关内脏苏木精-伊红染色切片(H&E染色)。图(d) 部分为在常温与37℃-4℃冷热循环处理后小鼠肿瘤切片染色，(d)1.无菌水，2. 无菌水+冷热循环，3.Bi2Fe4O9纳米片，4.Bi2Fe4O9纳米片+冷热循环处理后小鼠肿瘤切片H&E染色和原位末端转移酶标记技术(Tunnel检测)。
具体实施方法
下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，基于本发明的原理对本发明所做出的各种改动或修改同样落入本发明权利要求书所限定。
实施例1
Bi2Fe4O9纳米片的制备：
Bi2Fe4O9纳米片样品通过水热法制备分散均匀的Bi2Fe4O9纳米片。具体过程如下：首先取2.42535g Bi(NO3)3·5H2O,2.0201gFe(NO3)3·9H2O溶解在100ml 10％的HNO3溶液中，充分搅拌至溶液透明；然后搅拌情况下，缓慢滴加12M KOH 溶液至pH＝8左右(±0.2)，并形成棕色沉淀；常温下抽滤，并用二次水洗涤多次出去K+和NO3-离子，得砖红色沉淀；将上述所得砖红色沉淀与30ml 12M KOH 溶液充分混合得到砖红色溶液，然后再向该砖红色溶液加入15ml 40g/L的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶液，磁力搅拌5min。紧接着将上述所得混合溶液转移到90ml 的水热反应釜中160℃下反应9h.随后将反应完全的溶液在低速(4000r/min)离心3min 3～4次，得砖红色沉淀。将所得砖红色沉淀分散在水中并冰浴条件下 (0～5℃)超声(频率为25kHz，功率为720W)20～30min得砖红色悬浮液，随后再使用低速(4000r/min)离心3min，得Bi2Fe4O9纳米片沉淀，超声分散于水溶液中待用。
由图1的(a)(b)，(c)部分，步骤1制的Bi2Fe4O9纳米片为均一的纳米片。
本发明附图中，所述的BFO均指代本案例制得的Bi2Fe4O9纳米片,所述的△ T均指代本案例中的变温处理即4℃-37℃冷热循环处理。
实施例2
Bi2Fe4O9纳米片(实施例1制备)模拟过氧化物酶活性性能的测试：
本发明人将实验分成以下几组：(a)TMB(3,3',5,5'-四甲基联苯胺)+H2O2； (b)TMB+H2O2+Bi2Fe4O9。其中TMB(溶解于二甲基亚砜中)，H2O2的终浓度分别为3mM和1M。Bi2Fe4O9的浓度范围为0-800ug/ml。使用缓冲溶液为醋酸缓冲溶液(NaAc/HAc缓冲溶液)(20mM，pH＝4.5),混合物在室温下放置孵育 1h。在孵育的过程中，活性氧的产生使用TMB进行测定(TMB可以被高活性的羟基自由基氧化产生无色至蓝色的显色反应)，Bi2Fe4O9纳米片作为催化剂。使用紫外分光光度计测定OD652值。
为了排除Bi2Fe4O9纳米片的干扰，通过13.3Kr/min 10min离心去除Bi2Fe4O9纳米片。
由图2(a)可见单纯的TMB+Bi2Fe4O9纳米混合溶液在652nm处并没有吸收，TMB+H2O2+Bi2Fe4O9纳米片混合溶液在652nm处的吸光度值随Bi2Fe4O9纳米片的浓度增加而增加，说明Bi2Fe4O9纳米片具有良好的过氧化物酶活性，能够催化H2O2产生羟基自由基；因而该Bi2Fe4O9纳米片具有模拟过氧化物酶活性。
实施例3
Bi2Fe4O9纳米片(实施例1制备)模拟谷胱甘肽氧化酶活性性能的测试：
本发明人进行以下两组实验：
1)将实验分为以下3组：(a)GSH(谷胱甘肽)+DTNB(5,5'-二硫代双(2- 硝基苯甲酸))；(b)Bi2Fe4O9+DTNB；(c)Bi2Fe4O9+GSH+DTNB。其中GSH，DTNB (溶解于二甲基亚砜中)和Bi2Fe4O9纳米片的终浓度分别为250uM，125uM和 400ug/ml,使用醋酸(NaAc/HAc缓冲溶液)缓冲溶液(100mM,pH 5.0)。首先将Bi2Fe4O9纳米片溶液和GSH溶液混合，在室温下放置80min后再加入显色剂 DTNB溶液(GSH与发色底物DTNB反应生成黄色5-巯基-2-硝基苯甲酸(TNB)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)，其中GSH作为反应底物，Bi2Fe4O9纳米片作为催化剂。使用酶标仪测定OD405值。为了检测反应时间与反应效果的关系，在不同的时间点(0min,10min,20min,40min,80min)每次分别取500ul的GSH,Bi2Fe4O9和Bi2Fe4O9+GSH溶液13.3Kr/min离心4min，取上清液加入500ulDTNB溶液共孵育5min。Bi2Fe4O9纳米片通过离心去除来消除Bi2Fe4O9纳米片的干扰。
2)将实验分为以下3组：(a)GSH+Amplex Red(10-乙酰基-3,7-二羟基吩嗪)；(b)Bi2Fe4O9+Amplex Red；(c)Bi2Fe4O9+GSH+Amplex Red。其中GSH， Bi2Fe4O9纳米片和AmplexRed的终浓度为250uM,400ug/ml和50uM,使用HEPES (羟乙基哌嗪乙硫磺酸缓冲液)缓冲溶液(10Mm,pH 7.0)。首先将Bi2Fe4O9纳米片溶液和Amplex Red溶液混合后，再与GSH溶液混合，吹散均匀在室温下放置40min。其中GSH作为反应底物，Bi2Fe4O9纳米片作为催化剂，Amplex Red 溶液作为羟基自由基生成检测剂(Amplex Red与羟基自由基反应生成强烈的红色荧光物质试卤灵(resorufin)。使用酶标仪测定OD560值。
由图2(b)(上图)可见DTNB+H2O2混合溶液在405nm处具有较高吸光度值，DTNB+Bi2Fe4O9纳米片混合溶液在405nm处基本没有吸光度值，而 DTNB+H2O2+Bi2Fe4O9纳米片混合溶液在405nm处的吸光度值较DTNB+H2O2混合溶液有明显地降低。图2(b)(下图)Amplex Red+H2O2+Bi2Fe4O9纳米片混合溶液在560nm处并没有明显的吸光度值，说明Bi2Fe4O9纳米片具有良好的谷胱甘肽氧化物酶活性，能够消耗谷胱甘肽。
实施例4
Bi2Fe4O9纳米片(实施例1制备)在冷热循环处理(变温处理)-模拟谷胱甘肽氧化酶活性性能的测试：
本发明人将实验分为以下6组：(a)GSH+DTNB；(b)GSH+冷热循环+DTNB； (c)Bi2Fe4O9+DTNB；(d)Bi2Fe4O9+冷热循环+DTNB；(e)Bi2Fe4O9+GSH+DTNB；(f)Bi2Fe4O9+GSH+DTNB+冷热循环。其中GSH，DTNB(溶解于二甲基亚砜中) 和Bi2Fe4O9纳米片的终浓度分别为250uM，125uM和400ug/ml,使用醋酸缓冲溶液(NaAc/HAc缓冲溶液,100mM,pH 5.0)。首先将Bi2Fe4O9纳米片溶液和GSH 溶液混合，将(a),(c),(e)组放置在37℃水浴锅中40min,将(b),(d),(f)组先放置在37℃水浴锅中5min,然后将该三组放置在4℃冰浴中5min(此为一完整冷热循环)，如此操作4次后，向上述6组中加入显色剂DTNB溶液，其中GSH作为反应底物，Bi2Fe4O9纳米片作为催化剂。使用酶标仪测定OD405值。Bi2Fe4O9纳米片通过离心去除来消除Bi2Fe4O9纳米片的干扰。
由图2(c)可见(e)(f)组在405nm处的吸光度并没有明显地变化说明Bi2Fe4O9纳米片在冷热循环处理后并不会影响其谷胱甘肽氧化物酶活性。
实施例5
Bi2Fe4O9纳米片(实施例1)在37℃-4℃冷热处理(变温)下产生活性氧性能的测试：
本发明人将实验分为以下4组：(a)TA(对苯二甲酸)；(b)TA+ΔT(指变温即冷热循环)；(c)Bi2Fe4O9(简写为BFO)；(d)Bi2Fe4O9+TA+ΔT；其中Bi2Fe4O9纳米片和TA的终浓度分别为600ug/ml和10mM；混合物分别在37℃和4℃的情况下放置5min孵育，10min为一个冷热循环，在孵育过程中活性氧的产生由 TA检测，Bi2Fe4O9纳米片作为催化剂。使用荧光分光光度计检测OD425值。
为了测定冷热循环次数对催化效果的影响，在不同的循环次数(0次，10 次，20次，30次，40次)取混合溶液1ml测定425nm处的荧光峰。其中通过离心消除Bi2Fe4O9纳米片的影响。
图3是TA与Bi2Fe4O9纳米片混合溶液经过4℃-37℃冷热处理后荧光产生的效率比较图。由图3可见单纯的TA溶液冷热循环以后在425nm处的荧光峰强度并无明显变化，而Bi2Fe4O9纳米片+TA混合溶液在冷热循环情况处理后在425nm 处的荧光峰强度有强烈的增强，并且不随冷热循环的次数增加而降低,说明 Bi2Fe4O9纳米片在4℃-37℃冷热处理后有能很好的产生活性氧，具有较高的效率。
实施例6
Bi2Fe4O9纳米片(实施例1制备)细胞实验：
以4T1细胞为模型肿瘤细胞，采用本发明所提供的Bi2Fe4O9纳米片作为冷热循环情况下胞内活性氧产生以及抗肿瘤材料，具体方法为：将4T1细胞种植在25cm2培养瓶中24h后将分散在无血清培养基中的Bi2Fe4O9纳米片(浓度为 600ug/ml)替换掉原来的培养液，孵育6h后去除该培养液；加入新的无血清培养液，在37℃水浴锅和4℃冰浴情况下进行冷热循环，10min为一次循环，循环15 次后，继续孵育4h。随后向每个培养瓶中加入H2DCFH-DA(2',7'-二氯二氢荧光素二乙酸酯)作为探针，其中H2DCF-DA的终浓度为10ug/L，30min后成像来验证Bi2Fe4O9纳米片在冷热循环情况下可以产生活性氧。(2)取25cm2培养瓶，将4T1细胞按照每瓶浓度一致的密度种植，培养24h后。将分散在无血清培养液中的Bi2Fe4O9纳米片(浓度为325ug/ml)替换掉原来的培养液，再与癌细胞共孵育6h让癌细胞充分吸收Bi2Fe4O9纳米片。6h后，去除含有Bi2Fe4O9纳米片的培养液加入新的无血清培养基；再进行4℃-37℃冷热循环处理，冷热循环次数为20次，10min为一次完整冷热循环，随后加入Calcein-AM/PI(钙黄绿素-AM/ 碘化丙啶)溶液，继续孵育30min后，通过荧光成像来验证该纳米片在冷热循环情况下能够有效地杀死肿瘤细胞。
图4为实施例1制备的纳米片与小鼠乳腺癌细胞(4T1细胞)处理后，在相应条件下肿瘤细胞内活性氧的含量；此外在该纳米片与4T1细胞共培养后，并以37℃-4℃冷热循环15次(10min为一完整循环)后肿瘤细胞的存活情况。其中(a)为Bi2Fe4O9纳米片在冷热循环处理后胞内活性氧的含量测定图(以活性氧探针H2DCFH-DA荧光强度为基准，活性氧含量越多荧光强度越强)；(b) 为Bi2Fe4O9纳米片在冷热循环处理后肿瘤细胞的存活情况(以Calcein-AM荧光强度为基准，活细胞越多绿色荧光越多越强；以PI荧光强度为基准，死细胞越多红色荧光越多越强)。由图4(a)可见空白组和纯冷热循环情况下其活性氧探针的相对荧光强度基本没有，而纯Bi2Fe4O9纳米片处理的条件下其活性氧探针有一定的荧光强度，Bi2Fe4O9纳米片+冷热循环处理条件下其活性氧探针具有很强的荧光强度。说明单纯的冷热循环并不会在细胞内产生活性氧，单纯的 Bi2Fe4O9纳米片由于其具有相应的过氧化物酶和谷胱甘肽氧化物酶活性能够催化肿瘤细胞的过氧化氢产生活性氧以及消耗谷胱甘肽降低其抗氧化性故而在细胞内能够产生一定的活性氧，而Bi2Fe4O9纳米片+冷热循环能在胞内产生大量的活性氧，说明不仅具有良好的模拟酶活性而且具有优良的铁电性能，在变温处理后产生大量的活性氧物质。由图4(b)可见空白组和单纯的冷热循环组存在大量的高强度的绿色荧光，而不存在红色荧光，说明单纯的冷热循环并不会对肿瘤细胞产生杀伤作用；纯Bi2Fe4O9纳米片处理组虽然具有大量的高强度的绿色荧光，但可以观察到具有一定量的红色荧光，说明该纳米片由于良好的模拟酶性能从而具有一定的杀灭肿瘤细胞的性能；Bi2Fe4O9+冷热循环处理组具有大量的高强的红色荧光，而基本不存在绿色荧光，说明该纳米片在冷热循环情况下能够产生大量的活性氧，同时与其模拟酶性能产生协同作用具有良好的抗肿瘤性能。
实施例7
Bi2Fe4O9纳米片(实施例1制备)-动物模型实验：
以4T1细胞为模型细胞，BALB/C雄性小鼠为模型小鼠，采用本发明所提供的Bi2Fe4O9纳米片作为抗肿瘤材料，具体方法为：将107密度4T1细胞均匀分散在生理盐水里，然后用1ml的注射器每支吸取50ul-100ul，然后通过皮下注射进入小鼠体内构建小鼠乳腺癌肿瘤模型。3-5天后，待肿瘤长到150mm3-200mm3后，将分散在无菌水中Bi2Fe4O9纳米片溶液(浓度为4mg/L 50ul)瘤内原位注射进入肿瘤内，12h后准备37℃的温水和4℃的冰水进行冷热循环5次，10min为一次完整循环，16天里每隔两天给药且变温处理，每两天测量小鼠肿瘤长宽以及小鼠质量。(2)将107密度4T1细胞均匀分散在生理盐水里，然后用1ml的注射器每支吸取50ul-100ul，然后通过皮下注射进入小鼠体内构建小鼠乳腺癌肿瘤模型。3-5天后，待肿瘤长到150mm3-200mm3后，将分散在无菌水中Bi2Fe4O9纳米片溶液(浓度为4mg/L 50ul)瘤内原位注射进入肿瘤内，12h后准备37℃的温水和4℃的冰水进行冷热循环5次，10min为一次完整循环，随后16天后(在此期间每隔两天给药并变温处理)，将小鼠处死解剖取出心、肝、脾、肺、肾等内脏以及肿瘤，进行相应的苏木精-伊红染色处理。
图5为实施1制备的纳米片瘤内原位注射入小鼠乳腺癌肿瘤处理后，在相应条件下肿瘤的生长情况以及小鼠质量变化。其中(a)为Bi2Fe4O9纳米片在冷热循环处理后小鼠肿瘤体积生长情况；(b)图为Bi2Fe4O9纳米片在冷热循环处理后小鼠质量变化情况；(c)图为Bi2Fe4O9纳米片在冷热循环处理后小鼠各内脏器官切片的苏木精-伊红染色情况；(d)图为Bi2Fe4O9纳米片在冷热循环处理后小鼠肿瘤切片苏木精-伊红染色情况以及Tunnel染色情况。由(a)图可知无菌水处理组对肿瘤的生长趋势并无抑制,而无菌水+冷热循环处理组可能由于局部冷冻时间较长故而可能对皮肤有冻伤情况导致在测量肿瘤大小时有误差使得肿瘤偏小, 但整体而言单纯的无菌水+冷热循环处理组小鼠肿瘤在不停生长并无明显抑制作用，Bi2Fe4O9纳米片处理组基于机制B对肿瘤的生长有一定的抑制趋势,但是由于生物体内各种自我防御机制较为复杂,因此单纯基于机制B对于肿瘤生长抑制效果并不强烈，而Bi2Fe4O9纳米片+冷热循环处理组对肿瘤的生长抑制趋势是最强烈的，说明该纳米片能够基于机制A和机制B的协同作用从而具有较好的抗肿瘤效果；由(b)图可知无论是无菌水处理组和无菌水+冷热循环处理组，还是 Bi2Fe4O9纳米片处理组以及Bi2Fe4O9纳米片+冷热循环处理组小鼠质量并无明显的变化，说明Bi2Fe4O9纳米片具有良好的生物相容性，可作为良好的抗肿瘤药物。由图(c)可知，无菌水处理组和无菌水+冷热循环处理组小鼠肿瘤细胞生长状况良好，而Bi2Fe4O9纳米片处理组小鼠肿瘤细胞有一定的损伤，说明Bi2Fe4O9纳米片可基于机制B而具有一定的抗癌效果但效果并不是特别明显，Bi2Fe4O9纳米片 +冷热循环处理组小鼠肿瘤细胞基本完全死亡，证明Bi2Fe4O9纳米片基于A和机制B协同作用而具有良好的抗肿瘤效果。由(d)图可知无论是无菌水处理组和无菌水+冷热循环处理组，还是Bi2Fe4O9纳米片处理组以及Bi2Fe4O9纳米片+冷热循环处理组小鼠内脏并无明显损伤，说明Bi2Fe4O9纳米片具有良好的生物相容性，可作为良好的抗肿瘤药物。

Claims (16)

1.一种Bi2Fe4O9纳米材料在制备抗肿瘤药物中的应用；其特征在于，
所述的Bi2Fe4O9纳米材料为Bi2Fe4O9纳米片，所述的Bi2Fe4O9纳米片通过以下步骤制备：
向溶解有Bi3+、Fe3+离子的溶液中添加碱，进行共沉淀，分离得到沉淀产物；
将沉淀产物、碱和高分子聚合物的混合溶液进行水热处理，分离得到粗产品，随后再进行超声处理，得到产品。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，用于制备通过变温提高肿瘤细胞内活性氧的抗肿瘤药物。
3.如权利要求2所述的应用，其特征在于，用于制备在4~37℃的温度范围内通过变温提高肿瘤细胞内活性氧的抗肿瘤药物。
4.如权利要求3所述的应用，其特征在于，用于制备通过冷热循环变温提高肿瘤细胞内活性氧的抗肿瘤药物。
5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，冷热循环过程的次数不低于10次。
6.如权利要求5所述的应用，其特征在于，冷热循环过程的次数为10~20次。
7.如权利要求1~6任一项所述的应用，其特征在于，用于制备基于模拟酶活性的抗肿瘤药物。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，用于制备基于模拟过氧化酶、模拟谷胱甘肽氧化物酶中的至少一种的模拟酶活性的抗肿瘤药物。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，用于制备通过变温提高肿瘤细胞内活性氧以及模拟酶活性联合机制的抗肿瘤药物。
10.如权利要求1所述的应用，其特征在于， Bi2Fe4O9纳米片的水合直径为68-200nm。
11.如权利要求1所述的应用，其特征在于，Bi3+、Fe3+离子的物质的量比为1：1。
12.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的碱为碱金属氢氧化物；混合溶液中，碱的浓度为10~16M。
13.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述高分子聚合物为聚乙烯吡咯烷酮；混合溶液中，高分子聚合物的浓度为20~60g/L。
14.如权利要求1所述的应用，其特征在于，水热法中，所述的水热温度为160~200℃。
15.如权利要求1所述的应用，其特征在于，水热反应时间为7~12h。
16.如权利要求1所述的应用，其特征在于，超声的频率为20~25kHz, 超声功率为540~720W。
CN202011580368.1A 2020-12-21 2020-12-28 一种Bi2Fe4O9纳米材料在制备抗肿瘤药物中的应用 Active CN112587548B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2020115197573 2020-12-21
CN202011519757 2020-12-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112587548A CN112587548A (zh) 2021-04-02
CN112587548B true CN112587548B (zh) 2022-02-11

Family

ID=75202723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011580368.1A Active CN112587548B (zh) 2020-12-21 2020-12-28 一种Bi2Fe4O9纳米材料在制备抗肿瘤药物中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112587548B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101830514A (zh) * 2010-03-23 2010-09-15 武汉理工大学 无模板水热合成一维纳米Bi2Fe4O9的方法
US20110014261A1 (en) * 2009-07-16 2011-01-20 The Curators Of The University Of Missouri Scaffold for tissue regeneration in mammals
US20140255974A1 (en) * 2011-10-11 2014-09-11 Forschungsinstitut für mineralische und metallische Werkstoffe Edelsteine/Edelmetalle GmbH Method and Use for the Detection of a Component of Interest in Biological Samples
CN109907039A (zh) * 2019-02-20 2019-06-21 雷江勇 一种纳米复配型抗菌粉体材料的制备方法
CN110013849A (zh) * 2019-05-13 2019-07-16 清华大学 一种Ag银掺杂改性锰基莫来石氧化催化剂及其制备和应用
CN111268784A (zh) * 2020-03-05 2020-06-12 浙江工业大学 一种多相类芬顿体系处理有机废水的方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200048305A1 (en) * 2018-08-10 2020-02-13 South Dakota Board Of Regents Glutathione-cholesterol derivatives as brain targeting agents
CN111977697A (zh) * 2020-08-28 2020-11-24 江苏理工学院 一种蜂窝状Bi2O4-Bi2Fe4O9纳米材料的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110014261A1 (en) * 2009-07-16 2011-01-20 The Curators Of The University Of Missouri Scaffold for tissue regeneration in mammals
CN101830514A (zh) * 2010-03-23 2010-09-15 武汉理工大学 无模板水热合成一维纳米Bi2Fe4O9的方法
US20140255974A1 (en) * 2011-10-11 2014-09-11 Forschungsinstitut für mineralische und metallische Werkstoffe Edelsteine/Edelmetalle GmbH Method and Use for the Detection of a Component of Interest in Biological Samples
CN109907039A (zh) * 2019-02-20 2019-06-21 雷江勇 一种纳米复配型抗菌粉体材料的制备方法
CN110013849A (zh) * 2019-05-13 2019-07-16 清华大学 一种Ag银掺杂改性锰基莫来石氧化催化剂及其制备和应用
CN111268784A (zh) * 2020-03-05 2020-06-12 浙江工业大学 一种多相类芬顿体系处理有机废水的方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A comprehensive performance evaluation of heterogeneous Bi2Fe4O9/peroxymonosulfate system for sulfamethoxazole degradation;Oh et al.;《Environ Sci Pollut Res》;20170127;第26卷;第1026-1035页 *
Aluminosilicate Nanocomposite on Genosensor: A Prospective Voltammetry Platform for Epidermal Growth Factor Receptor Mutant Analysis in Non-small Cell Lung Cancer;Ramanathan et al.;《Scientific Reports》;20191119;第9卷;第17013页 *
Facile synthesis of Bi2Fe4O9 nanoplate and its application as a novel adsorbent for Cu(II) removal;Kong et al.;《Journal of Environmental Chemical Engineering》;20161121;第5卷;第69页摘要 *
Low-temperature synthesis of graphene/Bi2Fe4O9 composite for synergistic adsorption-photocatalytic degradation of hydrophobic pollutant under solar irradiation;Hu et al.;《Chemical Engineering Journal》;20141022;第262卷;第1022-1032页 *
Mica Nanoparticle, STB-HO Eliminates the Human Breast Carcinoma Cells by Regulating the Interaction of Tumor with its Immune Microenvironment;Kang et al.;《Scientific Reports》;20151203;第5卷;第17515页 *
Ultra-effective integrated technologies for water disinfection with a novel 0D-2D-3D nanostructured rGO-AgNP/Bi2Fe4O9 composite;Hu et al.;《Applied Catalysis B: Environmental》;20180131;第227卷;第548-556页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112587548A (zh) 2021-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Biodegradable CoS2 nanoclusters for photothermal-enhanced chemodynamic therapy
CN110755407B (zh) 一种二氧化锰/葡萄糖氧化酶@透明质酸复合抗癌材料及其制备和应用
CN112245579B (zh) 一种缓解肿瘤乏氧的光动力治疗剂及其制备方法和应用
CN115317607B (zh) 单原子铁掺杂的石墨相氮化碳纳米复合材料、其制备方法及应用
CN112807430A (zh) 一种纳米酶基材料的应用
Wang et al. Biomimetic nanoarchitectonics of hollow mesoporous copper oxide-based nanozymes with cascade catalytic reaction for near infrared-II reinforced photothermal-catalytic therapy
CN113493223A (zh) 一种中空二氧化锰纳米球的制备方法与应用
CN113577306B (zh) 一种双靶向、pH刺激响应的纳米粒子的制备及其在肿瘤诊疗中的应用
CN112587548B (zh) 一种Bi2Fe4O9纳米材料在制备抗肿瘤药物中的应用
CN107952070A (zh) 双重成像引导的光热治疗多功能纳米杂化物及制备方法
Zhang et al. Dual enzyme-like Co–FeSe 2 nanoflowers with GSH degradation capability for NIR II-enhanced catalytic tumor therapy
CN106692971A (zh) 金纳米热放疗药物载体及其制备方法和应用
Luo et al. CuS NP-based nanocomposite with photothermal and augmented-photodynamic activity for magnetic resonance imaging-guided tumor synergistic therapy
CN114470177A (zh) 新型铈介导的共组装多功能纳米酶(CHA@GOx)用于糖尿病创面治疗
CN113209292A (zh) 槲皮素纳米自组装材料和制备方法及应用
CN114177200B (zh) 一种habt-c纳米材料及其制备和应用
CN113797226B (zh) 氨硼烷/硅球/介孔二氧化硅纳米复合粒子及其制备与应用
Zhang et al. Ultrasound-enhanced cascade chemodynamic tumor nanotherapy with lactic acid-enabled hydrogen peroxide self-production
CN113679837A (zh) 一种窄带隙无机纳米酶治疗试剂及其制备方法与应用
CN110038126A (zh) 钴的氧化物在制备肿瘤光治疗剂中的应用
CN114261993B (zh) 铁酸钴纳米粒子及其制备方法与应用
CN115025248B (zh) 一种铁基ICG金属有机纳米复合物（MONs）及其制备方法和应用
CN113332429B (zh) 一种钼硫化合物-蛋白质纳米复合物及其制备方法和用途
Sun et al. Electron Transfer Strategies to Regulate Carriers’ Separation for Intensive Pyroelectric Dynamic Therapy With Simultaneous Photothermal Therapy
CN114796486B (zh) 一种铂/二氧化钛@二氧化锰-聚乙烯亚胺复合抗癌纳米材料的制备方法及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant