CN114045168B - 一种水溶性合金量子点纳米酶及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于肿瘤诊断剂及治疗剂技术领域，具体涉及一种水溶性合金量子点纳米酶及其制备方法和应用。本发明水溶性合金量子点纳米酶，以稳定剂、银源或铜源、铟源、硫源、锰源和锌源为前驱体，通过微波辅助法制得。该合金量子点具有良好的荧光性能，其中的锰离子能作为磁共振成像的造影剂，可用于实现肿瘤的荧光/磁共振双模态成像。另外，该合金量子点具有过氧化氢酶活性，能在肿瘤微环境中能有效产生羟基自由基，从而实现化学动力疗法。因此该量子点有望成为肿瘤荧光成像、磁共振成像和化学动力疗法治疗相结合的诊断、治疗一体化试剂。

Description

一种水溶性合金量子点纳米酶及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于肿瘤诊断剂及治疗剂技术领域，具体涉及一种水溶性合金量子点纳米酶及其制备方法和应用。
背景技术
恶性肿瘤严重威胁着人类的健康，对肿瘤的治疗方式也是多年来研究的热点。目前临床上肿瘤治疗方式主要为手术治疗和化疗。两者都存在着很大的副作用。而动力学疗法作为一种新兴的肿瘤治疗手段，具有很大的应用前景。通过化学方式或光化学方式，动力学疗法能在肿瘤位置产生活性氧，使得肿瘤组织坏死。化学动力疗法作为一种主要的动力学疗法，能通过芬顿反应或类芬顿反应在肿瘤微环境内产生大量剧毒的羟基自由基（·OH），诱导肿瘤细胞凋亡，而对正常细胞伤害很小。
磁共振成像（MRI）技术被广泛用于肿瘤检测。目前临床上常用的诊断T1造影剂主要为钆基造影剂（如Gd-DTPA和钆二胺）。但其稳定性较差，也存在着钆离子泄露带来的毒性风险。锰基纳米颗粒是一种更加安全的MRI探针，并且Mn2+具有较高的纵向弛豫率，能够增强T1加权信号。
单一的成像方式和治疗方式存在众多的局限性，因此集成多种成像和治疗能力的治疗策略将是未来发展的趋势。通过荧光成像、磁共振成像等多种成像技术可以准确诊断疾病，提高治疗效果，从而提供特异性的诊断和个性化的治疗。
水溶性量子点具有生物相容性好、毒性小、价格低廉等特点，能够实现从蓝光到近红外的荧光发射，其良好的荧光性能使其能应用于肿瘤荧光成像中。另外，量子点易于进行功能化以实现新的功能，因此有望成为肿瘤治疗的备选试剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于多模式诊疗的水溶性合金量子点纳米酶，以用于实现荧光成像、磁共振成像和化学动力学疗法结合的多模态诊断和治疗一体化的策略。
本发明的另一目的在于提供上述水溶性合金量子点的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述水溶性合金量子点的应用。
本发明提供的用于多模式诊疗的水溶性合金量子点，以稳定剂、银源或铜源、铟源、硫源、锰源和锌源为前驱体，通过微波辅助法制得。
其中，所述稳定剂为谷胱甘肽、柠檬酸钠、柠檬酸铵、半胱氨酸中的一种或几种；所述银源为硝酸银、乙酸银中的一种或几种；所述铜源为氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、乙酸铜中的一种或几种；铟源为氯化铟；硫源为硫脲、尿素、硫化钠中的一种或几种；锰源为氯化锰、硝酸锰、乙酸锰中的一种或几种；锌源为氯化锌、乙酸锌中的一种或几种。
本发明提供的上述水溶性合金量子点的制备方法，具体步骤为：
（1）将银源或铜源、铟源、锰源、稳定剂分别溶于水中，搅拌使其溶解，其中银源或铜源、铟源、锰源和稳定剂的投料摩尔比为1：（1～20）：（1～5）：（1～50）；
（2）将硫源溶于水中，搅拌使其溶解，银源或铜源和硫源的投料摩尔比为1：（5～15）；
（3）将锌源、硫源和稳定剂溶于水中，搅拌将其溶解，锌源、硫源和稳定剂的投料摩尔比1:（0.5～1.5）:（1～2）；
（4）将步骤（1）所得的溶液混合均匀，并用氨水调节pH为6.5～10.5；
（5）在步骤（4）所得的溶液中加入步骤（2）所得溶液，搅拌均匀；
（6）将步骤（5）所得溶液移至三颈烧瓶中，并在微波反应器进行反应，设置微波反应器的温度为50–99℃，反应时间为30–120 min；
（7）在步骤（6）所得溶液中依次加入步骤（3）所得溶液，继续在50–100℃下微波反应器中进行反应10–60 min；
（8）反应产物冷却至室温；
（9）用乙醇洗涤3-4次，烘干得到粉末，即为水溶性合金量子点材料。
本发明制备得到的水溶性合金量子点，具有过氧化氢酶活性，能在肿瘤微环境中催化过氧化氢产生活性氧，因此能用于制作肿瘤化学动力学疗法的药物。
另外，水溶性合金量子点能发射明显的绿光至近红外的荧光信号，可用作荧光探针，对肿瘤进行示踪。由于锰离子具有顺磁性，该水溶性合金量子点也可作磁共振成像的造影剂。可见，本发明水溶性合金量子点可用于制备实现肿瘤的荧光/磁共振双模态成像的试剂。
因此，本发明的水溶性合金量子点可用于多功能的成像和药物治疗，成为具有多模式的诊疗一体化试剂。
本发明的制备方法绿色环保、简单易行。
附图说明
图1为实施例3中本发明合金量子点纳米酶对HeLa细胞和bsc细胞的毒性实验结果。
图2为实施例4中合金量子点与HeLa细胞共同孵育实验结果，由荧光显微镜观察HeLa细胞中的荧光信号。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明的内容。但应理解，本发明不局限于下述特定的实施方式。此外，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，但都属于本发明保护的范围。实施例中未注明的实验方法及试剂均为本领域的常规条件。
实施例1：
称取8 mmol柠檬酸铵，1 mmol谷胱甘肽，0.25 mmol硝酸银，1mmol四水合氯化铟,0.25 mmol硝酸锰，2 mmol硫化钠分别溶于10 mL去离子水中，充分搅拌使其溶解。将含有柠檬酸铵、谷胱甘肽、硝酸银、氯化铟和硝酸锰的溶液混合，用氨水将上述混合溶液的pH值调至8.5。在混合溶液中加入硫化钠，搅拌均匀。
将上述混合溶液移至三颈烧瓶中，设置微波反应器的温度为95摄氏度，让其反应60min。
称取1 mmol谷胱甘肽和1 mmol氯化锌溶于10 mL去离子水中，称取1 mmol硫化钠溶于10 mL去离子水中，搅拌将其溶解。
在三颈烧瓶中加入谷胱甘肽和氯化锌的混合溶液，加入含硫化钠溶液，继续在微波反应器中进行反应10min。
反应结束后，让反应产物冷却至室温。用乙醇洗涤三次，烘干得到粉末，即为水溶性合金量子点材料，可再次溶解用于后续表征和实验。
实施例2:
称取4mmol柠檬酸铵，4mmol谷胱甘肽，0.4mmol氯化铜，1mmol四水合氯化铟, 0.8mmol硝酸锰，2 mmol硫化钠分别溶于10 mL去离子水中，充分搅拌使其溶解。将含有柠檬酸铵、谷胱甘肽、氯化铜、氯化铟和硝酸锰的溶液混合，用氨水将上述混合溶液的pH值调至8.5。在混合溶液中加入硫化钠，搅拌均匀。
将上述混合溶液移至三颈烧瓶中，设置微波反应器的温度为90摄氏度，让其反应90 min。
称取1 mmol谷胱甘肽和1 mmol氯化锌溶于10 mL去离子水中，称取1 mmol硫化钠溶于10 mL去离子水中，搅拌将其溶解。
在三颈烧瓶中加入谷胱甘肽和氯化锌的混合溶液，加入含硫化钠溶液，继续在微波反应器中进行反应30min。
反应结束后，让反应产物冷却至室温。用乙醇洗涤三次，烘干得到粉末，即为水溶性合金量子点材料，可再次溶解用于后续表征和实验。
实施例3：
通过实施例1制备得到的合金量子点纳米酶能通过化学动力学疗法在体外抑制肿瘤细胞（如HeLa）的生长。以HeLa细胞和bsc细胞为例，采用CCK-8法测量量子点纳米酶对肿瘤细胞和正常细胞的细胞毒性。首先将细胞铺在96孔板上，在5%CO2培养箱中培养24h。加入不同浓度的量子点溶液，与细胞共同孵育24h。然后加入10 μL CCK-8试剂，继续孵育2h。最后，使用酶标仪测量450 nm处的吸光度。以空白对照组的细胞作为对照，得到各实验条件下细胞的存活率。实验结果如图1。Bsc细胞在与量子点共孵育之后，细胞仍然能保持活力。而HeLa细胞在与量子点共孵育24h之后，细胞存活率低于40%。说明制备得到的量子点纳米酶具有较好的化学动力学疗法性能，而对正常细胞影响较小。
实施例4：
通过将浓度为400μg/mL的合金量子点与HeLa细胞共同孵育3h，通过共聚焦显微镜观察HeLa细胞中的荧光信号。实验结果如图2。HeLa细胞能通过胞吞将量子点吞噬进入细胞质中，从而能在细胞质中观察到强烈的荧光信号。说明制备得到的合金量子点能够用作肿瘤细胞荧光成像的探针，从而对肿瘤细胞进行示踪。
综上所述，本发明制备合成了水溶性合金量子点纳米酶用作多模式诊疗一体化试剂，它具有价格低廉、稳定性好、生物相容性好、毒性小等优点，能实现荧光成像、磁共振成像和化学动力疗法相结合的诊断、治疗一体化。通过调节该合金量子点的元素比例，可以实现从绿光到近红外的荧光发射调谐。与钆基造影剂相比，该掺杂Mn的合金量子点具有更高的安全性。
本发明对实现肿瘤的荧光/磁共振双模态成像有重要的意义。另外，制备的合金量子点具有过氧化氢酶活性，能在过氧化氢高表达的肿瘤细胞中催化产生羟基自由基，从而达到杀死肿瘤细胞的目的。而该合金量子点对正常细胞的毒性很小，因此其有潜力成为作为化学动力治疗的临床试剂。

Claims (3)

1.一种用于多模式诊疗的水溶性合金量子点在制备用于肿瘤化学动力学疗法的药物或者制备肿瘤荧光/磁共振双模态成像的试剂中的应用；该水溶性合金量子点由如下制备步骤得到：
（1）将银源或铜源、铟源、锰源、稳定剂分别溶于水中，搅拌使其溶解，其中银源或铜源、铟源、锰源和稳定剂的投料摩尔比为1：（1～20）：（1～5）：（1～50）；
（2）将硫源溶于水中，搅拌使其溶解，银源或铜源和硫源的投料摩尔比为1：（5～15）；
（3）将锌源、硫源和稳定剂溶于水中，搅拌将其溶解，锌源、硫源和稳定剂的投料摩尔比1:（0.5～1.5）:（1～2）；
（4）将步骤（1）所得的溶液混合均匀，并用氨水调节pH为6.5～10.5；
（5）在步骤（4）所得的溶液中加入步骤（2）所得溶液，搅拌均匀；
（6）将步骤（5）所得溶液移至三颈烧瓶中，并在微波反应器进行反应，设置微波反应器的温度为50–99℃，反应时间为30–120 min；
（7）在步骤（6）所得溶液中依次加入步骤（3）所得溶液，继续在50–100℃下微波反应器中进行反应10–60 min；
（8）反应产物冷却至室温；
（9）用乙醇洗涤3-4次，烘干得到粉末，即为水溶性合金量子点材料；
所述稳定剂为谷胱甘肽、柠檬酸钠、柠檬酸铵、半胱氨酸中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述银源为硝酸银、乙酸银中的一种或几种；所述铜源为氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、乙酸铜中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述铟源为氯化铟；所述硫源为硫脲、硫化钠中的一种或几种；所述锰源为氯化锰、硝酸锰、乙酸锰中的一种或几种；所述锌源为氯化锌、乙酸锌中的一种或几种。
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