CN114533870A - 二氧化硅包覆型的钙钛矿量子点在制备应用光动力学治疗肿瘤的药物中的应用 - Google Patents

二氧化硅包覆型的钙钛矿量子点在制备应用光动力学治疗肿瘤的药物中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种二氧化硅包覆型的钙钛矿量子点在制备应用光动力学治疗肿瘤的药物中的应用，涉及肿瘤药物的技术领域，本发明解决了钙钛矿材料需要负载药物才能进行治疗的技术问题，达到了直接利用包覆型钙钛矿量子点材料通过光动力学来有效实现生物体内深层肿瘤治疗的技术效果。

Description

二氧化硅包覆型的钙钛矿量子点在制备应用光动力学治疗肿 瘤的药物中的应用
技术领域
本发明涉及肿瘤药物的技术领域，尤其是涉及一种二氧化硅包覆型的钙钛矿量子点在制备应用光动力学治疗肿瘤的药物中的应用。
背景技术
众所周知，钙钛矿量子点是指ABX3构型的量子点材料，具有非常丰富和优异的光物理性能，例如高效的量子产率、窄带以及可调谐的发射等，能够成为各种光电子和生物医学应用方面的候选材料。
在已有的较多文献报道中，钙钛矿量子点可以被X射线激发，能够作为闪烁体和光电探测器；此外，钙钛矿量子点还有望应用于生物成像、药物传递以及肿瘤细胞治疗等的多种生物医学领域。2020年，Park等人报道了包覆了SiO2的钙钛矿量子点可以应用于生物成像和药物传递中；2021年，哈佛学院的Rose报道了钙钛矿量子点的深层平面成像。然而，目前并未有文献报道过钙钛矿量子点材料作为制备肿瘤的药物而直接应用于医学治疗中。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供二氧化硅包覆型的钙钛矿量子点在制备应用光动力学治疗肿瘤的药物中的应用，能够实现生物体深层肿瘤的治疗。
本发明的目的之二在于提供一种光动力学治疗肿瘤药物的制备方法。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
第一方面，二氧化硅包覆型的钙钛矿量子点在制备应用光动力学治疗肿瘤的药物中的应用。
进一步的，所述钙钛矿量子点为钙钛矿CsPbX3量子点；
其中，X包括卤族元素。
进一步的，所述卤族元素包括Cl、Br以及I中的至少一种。
进一步的，所述二氧化硅包覆型的钙钛矿量子点包括SiO2包覆型的钙钛矿CsPbCl3量子点、SiO2包覆型的钙钛矿CsPbBr3量子点以及SiO2包覆型的钙钛矿CsPbI3量子点中的至少一种。
进一步的，所述二氧化硅包覆型的钙钛矿量子点为SiO2包覆型的钙钛矿CsPbBr3量子点。
进一步的，光动力学治疗的照射光的波段为可见光到X射线的波段。
进一步的，所述肿瘤包括妇科肿瘤、纤维肉瘤以及胃癌中的至少一种。
第二方面，一种光动力学治疗肿瘤的药物的制备方法，包括以下步骤：
将所述二氧化硅包覆型的钙钛矿量子点制成药剂，得到所述光动力学治疗肿瘤的药物。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
本发明提供的二氧化硅包覆型的钙钛矿量子点在制备应用光动力学治疗肿瘤的药物中的应用，SiO2包覆型的钙钛矿量子点在生物体中的稳定性强，对生物体无毒性，而且具有较佳的生物相容性，这不仅提高了钙钛矿量子点在生物体中的光学性能，还能够使钙钛矿量子点顺利进入生物体内发挥作用；SiO2包覆型的钙钛矿量子点属于高Z材料，对X射线极其敏感，对X射线有很强的吸收能力，其不仅可以吸收可见光还可以高效的吸收X射线，这有利于生物体皮下深层的光动力学治疗，有利于解决生物体深层肿瘤治疗的问题；SiO2包覆型的钙钛矿量子点材料可以实现从可见光区到近红外光区的光动力学治疗；本发明无需利用其他治疗肿瘤的药物，而是仅依靠SiO2包覆型的钙钛矿量子点在照射光的辐照下产生光电子，利用光电子发生氧化还原反应而产生细胞毒性，就能够达到有效杀灭肿瘤细胞的目的，例如产生具有强氧化性的自由基团(羟基、超氧离子)和具有一定氧化能力的物质(H2O2)，这些成分可以破坏利于肿瘤细胞繁殖的低氧环境而制造高氧含量的环境，可以直接破坏细胞内的膜脂质或细胞核，同时部分电离辐射产生的自由基也能够直接导致DNA双链的断裂，最终彻底杀死肿瘤细胞；SiO2包覆型的钙钛矿量子点无毒性，在进入生物体内稳定的发挥作用后，其能够遵循生物体活动规律通过粪便、尿液等方式排出体外，避免了钙钛矿量子点材料留在生物体内而无法排出的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的SiO2包覆型的钙钛矿CsPbBr3量子点的生物相容性的示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的第一个方面，提供了二氧化硅包覆型的钙钛矿量子点在制备应用光动力学治疗肿瘤的药物中的应用。
SiO2包覆型的钙钛矿量子点在生物体中的稳定性强，对生物体无毒性，而且有具有较佳的生物相容性，这不仅提高了钙钛矿量子点在生物体中的光学性能，还能够使钙钛矿量子点顺利进入生物体内发挥作用；SiO2包覆型的钙钛矿量子点属于高Z材料，其不仅可以吸收可见光还可以高效的吸收X射线，有利于解决生物体深层肿瘤治疗的问题；本发明无需利用其他治疗肿瘤的药物，而是仅依靠SiO2包覆型的钙钛矿量子点在照射光的辐照下产生光电子，利用光电子发生氧化还原反应而产生细胞毒性，就能够达到有效杀灭肿瘤细胞的目的；SiO2包覆型的钙钛矿量子点无毒性，在进入生物体内稳定的发挥作用后，其能够遵循生物体活动规律通过粪便、尿液等方式排出体外，避免了钙钛矿量子点材料留在生物体内而无法排出的风险。
在本发明中，直接利用SiO2包覆型的钙钛矿量子点材料作为药物来实现光动力学治疗肿瘤的技术是极具生物学应用前景的，不仅能够使钙钛矿量子点在医学应用领域中大展身手，还能够进一步帮助解决肿瘤治疗的难题。
在一种优选的实施方式中，本发明的钙钛矿量子点为钙钛矿CsPbX3量子点；其中，X包括卤族元素。
在本发明中，卤族元素包括但不限于Cl、Br以及I中的至少一种。
本发明所限定的钙钛矿量子点具有出色的光学性能和生物相容性，能够在光动力学的作用下达到有效杀灭肿瘤细胞的目的。
在一种优选的实施方式中，本发明的二氧化硅包覆型的钙钛矿量子点包括SiO2包覆型的钙钛矿CsPbCl3量子点、SiO2包覆型的钙钛矿CsPbBr3量子点以及SiO2包覆型的钙钛矿CsPbI3量子点中的至少一种。
本发明所选择的二氧化硅包覆型的钙钛矿量子点具有出色的光学性能、较强的稳定性、较佳的生物相容性，而且无毒性，因此能够顺利进入生物体内，在照射光的辐照下产生光电子，发生氧化还原反应而制造高氧含量的环境，从而有效杀灭肿瘤细胞包括但不限于妇科肿瘤、纤维肉瘤以及胃癌中的至少一种，解决了生物体内深层肿瘤的治疗问题；同时，本发明所限定的SiO2包覆型的钙钛矿量子点，属于高Z材料，对X射线极其敏感，对X射线有很强的吸收能力，不仅可以高效地吸收X射线还可以吸收可见光，有利于生物体皮下深层的光动力学治疗，能够实现从可见光区到近红外光区的光动力学治疗。
在一种优选的实施方式中，本发明的二氧化硅包覆型的钙钛矿量子点为SiO2包覆型的钙钛矿CsPbBr3量子点。
根据本发明的第二个方面，提供了一种光动力学治疗肿瘤的药物的制备方法，包括以下步骤：
将二氧化硅包覆型的钙钛矿量子点制成药剂，得到光动力学治疗肿瘤的药物。
在本发明中，二氧化硅包覆型的钙钛矿量子点可以直接制成药剂而进入生物体内发挥作用。
本发明利用SiO2包覆型的钙钛矿量子点无毒性且有良好的生物相容性、既可以吸收可见光又对X射线吸收能力强、可以产生光电子等的特性，将其投入到光动力学治疗肿瘤药物的制备中，不仅使钙钛矿量子点材料在光动力学治疗方面有较好的应用前景，还可以进一步帮助解决肿瘤治疗的困难。
下面通过实施例对本发明作进一步说明。如无特别说明，实施例中的材料为根据现有方法制备而得，或直接从市场上购得。
实施例1
测试SiO2包覆型的钙钛矿CsPbBr3量子点(简写为CsPbBr3@SiO2)的生物相容性。以进入Hela细胞为例，实验方法为：在含肿瘤细胞的培养基中加入适量的CsPbBr3@SiO2，培养24h后CsPbBr3@SiO2可以通过细胞的内吞作用进入细胞。图1为SiO2包覆型的钙钛矿CsPbBr3量子点的生物相容性的示意图(图1具体为共聚焦显微镜下的CsPbBr3@SiO2进入细胞的发光图、明场成像(细胞成像)以及两者的合成图)，从图1中可见，SiO2包覆型的钙钛矿CsPbBr3量子点具有较佳的生物相容性。
对SiO2包覆型的钙钛矿CsPbBr3量子点进行MTT细胞毒性的检测，试验检测组为6组，检测方法为：在加入了适量CsPbBr3@SiO2且含有5×103个细胞中注入20微升MTT，通过450nm激光照射的光密度OD值大小来判断CsPbBr3@SiO2对细胞的影响；检测结果见表1，其中，阴性对照组为只有培养基，空白对照组为培养基+细胞，10ug/mL、100ug/mL、500ug/mL以及1mg/mL为加入一定CsPbBr3@SiO2后的CsPbBr3@SiO2浓度，由表1的结果可知，SiO2包覆型的钙钛矿CsPbBr3量子点是无细胞毒性的。
测试SiO2包覆型的钙钛矿CsPbBr3量子点对癌细胞的治疗效果：
将SiO2包覆型的钙钛矿CsPbBr3量子点以浓度1mg/mL，采用直接注入的方式加入到体外培养的癌细胞中，SiO2包覆型的钙钛矿CsPbBr3量子点在可见光照下直接产生自由基等物质杀死癌细胞，检测癌细胞死亡的方法为：利用MTT方法(具体方法同上)；
将SiO2包覆型的钙钛矿CsPbBr3量子点以浓度1mg/mL，采用直接注入的方式加入到种有肿瘤的小鼠中，SiO2包覆型的钙钛矿CsPbBr3量子点在X射线的辐照下产生自由基等物质杀死癌细胞(SiO2包覆型的钙钛矿CsPbBr3量子点对X射线有较强的吸收能力，能够直接吸收穿透皮肤的X射线以产生自由基等物质)，检测癌细胞死亡的方法为：利用MTT方法(具体方法同上)；此后，SiO2包覆型的钙钛矿CsPbBr3量子点随排泄物一起排出体外，检测CsPbBr3@SiO2是否排出体外的方法为：利用小动物成像仪进行检测，在X射线光的照射下，成像中未有CsPbBr3@SiO2荧光成像，即证明了CsPbBr3@SiO2已被排出体外。
表1
Figure BDA0003536370280000071
实施例2-3
实施例2-3与实施例1相比，区别仅在于SiO2包覆型钙钛矿量子点不同，实施例2-3的包覆型钙钛矿量子点依次为SiO2包覆型的钙钛矿CsPbCl3量子点和SiO2包覆型的钙钛矿CsPbI3量子点；
其余步骤、试验检测方法和参数均与实施例1相同；
结果为：实施例2-3的SiO2包覆型的钙钛矿CsPbCl3量子点和SiO2包覆型的钙钛矿CsPbI3量子点在生物体内的稳定性强，对生物体无毒性，具有较佳的生物相容性，能够顺利进入生物体内发挥作用，均能达到实施例1的治疗肿瘤的效果，在生物体内稳定的发挥作用后均能够遵循生物体活动规律通过粪便、尿液等方式排出体外。
由此可见，本发明的SiO2包覆型的钙钛矿量子点在生物体中的稳定性强，对生物体无毒性，而且有具有较佳的生物相容性，能够使钙钛矿量子点顺利进入生物体内发挥作用；SiO2包覆型的钙钛矿量子点属于高Z材料，其不仅可以吸收可见光还可以高效的吸收X射线，有利于解决生物体深层肿瘤治疗的问题；本发明无需利用其他治疗肿瘤的药物，而是仅依靠SiO2包覆型的钙钛矿量子点在照射光的辐照下产生光电子，利用光电子发生氧化还原反应而产生细胞毒性就能够达到有效杀灭肿瘤细胞的目的；SiO2包覆型的钙钛矿量子点在进入生物体内稳定的发挥作用后能够遵循生物体活动规律通过粪便、尿液等方式排出体外，避免了钙钛矿量子点材料留在生物体内而无法排出的风险。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.二氧化硅包覆型的钙钛矿量子点在制备应用光动力学治疗肿瘤的药物中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述钙钛矿量子点为钙钛矿CsPbX3量子点；
其中，X包括卤族元素。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述卤族元素包括Cl、Br以及I中的至少一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的应用，其特征在于，所述二氧化硅包覆型的钙钛矿量子点包括SiO2包覆型的钙钛矿CsPbCl3量子点、SiO2包覆型的钙钛矿CsPbBr3量子点以及SiO2包覆型的钙钛矿CsPbI3量子点中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述二氧化硅包覆型的钙钛矿量子点为SiO2包覆型的钙钛矿CsPbBr3量子点。
6.根据权利要求1-3任一项所述的应用，其特征在于，光动力学治疗的照射光的波段为可见光到X射线的波段。
7.根据权利要求1-3任一项所述的应用，其特征在于，所述肿瘤包括妇科肿瘤、纤维肉瘤以及胃癌中的至少一种。
8.一种光动力学治疗肿瘤的药物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述二氧化硅包覆型的钙钛矿量子点制成药剂，得到所述光动力学治疗肿瘤的药物。
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