CN114644338A - 一种MXene量子点药物负载体系制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种MXene量子点药物负载体系的制备方法和应用，本发明所采用的制备元素掺杂MXene材料的方法，与传统方法相比可合成具有高导电率，抗氧化能力强和结晶度更高、晶粒生长更好的MXene材料。本发明制备的载药量子点体系，可以负载众多药物且自身无毒，具有良好的生物相容性，在纳米医疗领域有着极大的潜力。本发明制备的载药量子点体系制备工艺简单且受环境影响小。

Description

一种MXene量子点药物负载体系制备方法
技术领域
本发明涉及纳米材料领域和生物技术领域，具体涉及一种负载药物的元素掺杂MXene量子点制备方法。
背景技术
MXenes作为一种新型的二维层状材料，因其独特的层状结构、亲水性、电子电导、化学稳定性好，以及不同电解质离子插层等特点，自2011年发展至今收到了广大科研工作者的极大关注，特别是Ti3AlC2作为MXenes家族中被研究最深的一员，在电化学电容器和锂离子电池上均展现了极广泛的应用前景。
MXenes被称为过渡金属碳化物或碳化物，他们的通式为Mn+1XnTX,其中M为过渡金属，X为氮或者碳，Tx为表面基团(比如羟基、F离子以及O离子等)。第一个被制备出量子点的MXene材料为Ti3C2，其量子点尺寸可以用通过反应温度，制备量子点使用的溶剂来调控。
癌症一直是医疗领域的难题，由于其易扩散的特性通常难以杀死所有的癌细胞，且发病部位随着癌细胞的扩散而增加，常常使人们“谈癌色变”，治疗癌症是目前医疗领域的热门话题。目前的治疗方法有多重种，其中靶向治疗从90年代后期开始在治疗某些类型癌症上得到明显的效果，与化疗一样可以有效治疗癌症，但是副作用与化疗相较之下减少许多。在目前也是一个非常活跃的研究领域。这项治疗的原理是使用具有特异性对抗癌细胞的不正常或失调蛋白质的小分子，例如，酪氨酸磷酸酶抑制剂，治疗EGFR（表皮生长因子受体）敏感突变的非小细胞肺癌，疗效显著，但耐药基因的出现是目前阻碍进一步提高疗效的主要障碍。
目前DES常用的涂层药物有两种：雷帕霉素与紫杉醇。雷帕霉素是一种大环内酯类免疫抑制剂，可与免疫蛋白FKBP12（FK506-binding protein 120）结合形成FKBP12雷帕霉素复合体，然后结合到特定的细胞周期调节蛋白mTOR，抑制mTOR的活性，二mTOR在细胞周期G1走向S期中发挥重要作用，最终抑制细胞分裂、增值。紫杉醇也具有抑制细胞增值的作用，其通过结合微管蛋白二聚体的β亚族结合，从而抑制了有细胞分裂激素激活的、负责微管解聚作用的蛋白激酶，进而产生了牢固的微管，抑制了纺锤丝的形成和有丝分裂。浙江工业大学在申请公布号为CN107537540A的中国专利中提供了一种MXene（Ti3C2）负载钯催化剂及其制备方法和应用。
阿布拉克斯生物科学有限公司在申请号为US104814930B美国专利中发表《作为抗癌剂的包含雷帕霉素和白蛋白的纳米颗粒》，该发明以通过给予包括雷帕霉素或其衍生物的纳米颗粒来治疗、稳定、预防和/或延迟癌症的方法为特征，提供包含含有载体蛋白和雷帕霉素或其衍生物的纳米颗粒的组合物(例如单位剂型)。还提供了治疗癌症的联合治疗方法，包括给予个体有效量的含雷帕霉素或其衍生物的纳米颗粒和第二疗法。
发明内容
本发明的目的是提供一种MXene量子点载药体系的制备方法，本发明所制备的MXene载体具有高导电率、抗氧化能力强等优点，改善了MXene易被氧化的问题，作为药物载体的MXene材料具有良好的生物相容性，在纳米医疗领域有广泛的应用。
本发明的技术方案包括以下步骤：①过量Al法制备MAX相陶瓷前驱体材料；②熔盐法制备MXene材料，加入氯离子盐或溴离子盐掺杂元素到MXene中；③采用微爆法制备MXene量子点，加入液氮和热去离子水，利用封闭空间液氮的蒸发膨胀实现微爆；④负载药物。具体包括以下步骤：
步骤一：过量Al法制备MAX相前驱体：将MAX相中M代表的金属粉末、M对应的氧化物或氮化物粉末和Al粉按质量比为1:2:1的比例加入到球磨装置研磨，其中加入过量的Al粉，70rpm下研磨18h，充分研磨后转移到氧化铝坩埚中，覆上石墨箔放入管式炉中。在室温下用氩气净炉30min，然后加热到1380℃，升温和降温的速率为3℃/min；
步骤二：将反应得到的Al-Mn+1AXn充分研磨，得到MAX相粉末，用9M的盐酸浸泡洗涤直到不再产生气泡，用真空抽滤装置抽滤，再用去离子水清洗抽滤，将得到的沉淀物置于真空干燥箱中在80℃下干燥至少6小时；
步骤三：取步骤二制得的MAX相前驱体，氯离子盐或溴离子盐，氯化钠和氯化钾按摩尔分数比为1:1~6:3:3加入到球磨装置中混合研磨，充分研磨后放入氧化铝坩埚，置于管式炉中，通入氩气，保持550-850℃下反应4-10小时；
步骤四：取出反应产物，用10%的稀盐酸浸泡1小时，用真空抽滤装置滤去溶液并用去离子水洗涤，取出沉淀物加去离子水超声震荡1小时。随后用去离子水反复离心清洗，直到上层清液pH为6，最后再离心一次，即可得到元素掺杂的MXene材料；
步骤五：将所得的MXene材料分散到去离子水中，持续加入液氮，保持液氮蒸发，随后加入90-100℃的热去离子水不断搅拌，以500转/min的速率搅拌24小时。滤去溶剂得到沉淀物，将沉淀物冷冻干燥即得MXene量子点；
步骤六：将所得的MXene量子点材料水溶液滴入CTAC和TEA的混合水溶液中反应；再加入TEOS，于80℃下反应，离心、洗涤，得介孔氧化硅包裹的MXene纳米片，对得到的纳米片进行聚乙二醇表面修饰，再用RGD多肽共价结合，负载药物，即可得到负载药物的MXene纳米材料。
本发明制得的载药MXene量子点体系，由过量Al法制得MAX相前驱体，增强了MXene材料的导电率以及抗氧化性，熔盐法刻蚀时加入氯离子盐或溴离子盐，将金属元素掺杂到MXene中，增强了MXene的催化特性，是良好的药物运输载体。
附图说明
图1为Al过量MAX相陶瓷 Ti3AlC2以及·熔盐法刻蚀得到的多层MXene。
图2为Mxene 量子点及量子点负载雷帕霉素。
具体实施方式
以下结合实例对本发明进一步说明，但下述实例对本发明的保护范围并无明确限制。实施例1：
在本实施例中，通过一下方法制备元素掺杂的MXene量子点载药体系：
分别取5gTi、10gTiC和5gAl粉放入求磨装置中充分研磨研磨；随后将混合粉末放入坩埚，放进管式炉中通入氩气后加热到1380℃，20小时后取出，得到MAX相前驱体；将该烧结的结块研磨成粉末，用9M的盐酸清洗，直至不在产生气泡；随后使用真空抽滤装置进行抽滤，加去离子水清洗；过滤后的粉末置于真空烤箱中干燥6小时；
按照摩尔分数比为Ti3AlC2 ：CuCl2：NaCl：KCl=1:3.8:3:3分别称取4.8gTi3C2、12.1gCuCl2、5.2gNaCl和4.1gKCl，将称取后的粉末放置在球墨机中球墨30分钟混合均匀，将混合物置于氧化铝坩埚内，放入气氛炉内进行反应。反应条件为：720℃，5小时，氩气或者氮气保护。反应结束后待炉子自然冷到室温后，取出坩埚内反应产物，再次球磨半小时。
将反应产物放入烧杯中，加入10%的稀盐酸，搅拌并超声清洗1小时后静置1小时，倒掉上清液，取下层沉淀物，重复3次。将稀盐酸清洗后的产物放置于烧杯中加入去离子水超声清洗1小时后再静置1小时，倒掉上清液，取下层沉淀物，重复清洗过程3遍；最后反应产物将放入60℃的烘箱内，12小时后取出，得到固体产物即为Cu掺杂的多层Mxene材料Ti3C2Tx。将MXene材料分散到去离子水中，持续加入液氮，保持液氮蒸发，随后加入90-100℃的热去离子水不断搅拌，以500转/min的速率搅拌24小时。滤去溶剂得到沉淀物，将沉淀物冷冻干燥即得MXene量子点。将所得的MXene量子点材料水溶液滴入CTAC和TEA的混合水溶液中反应；再加入TEOS，于80℃下反应，离心、洗涤，得介孔氧化硅包裹的MXene纳米片，对得到的纳米片进行聚乙二醇表面修饰，再用RGD多肽共价结合，负载药物，即可得到负载药物的MXene纳米材料。

Claims (8)

1.一种MXene量子点药物负载体系的制备方法，其特征在于，MXene材料具有高导率，抗氧化能力强等优点，MXene作为药物载体具有无毒、生物相容性好等特点。
2.根据权利要求1所述的一种MXene量子点药物负载体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)过量Al法制备MAX相前驱体：将MAX相中M代表的金属粉末、M对应的氧化物或氮化物粉末和Al粉按比例加入到球磨装置研磨，其中加入过量的Al粉，充分研磨后转移到氧化铝坩埚中，覆上石墨箔放入管式炉中在惰性气氛下加热反应；
b)将反应后得到的Al-Mn+1AXn烧结块充分研磨，得到MAX相粉末，随后通过真空抽滤装置先后用盐酸和去离子水洗涤过滤，除去过量的Al：清洗完成后取出沉淀物置于真空干燥箱中干燥；
c)熔盐法刻蚀MAX相陶瓷合成MXene：取出干燥好的MAX相材料，取一定比例的MAX相材料、氯离子盐或溴离子盐、氯化钠和氯化钾放入球磨装置中充分研磨
（其中氯离子盐或溴离子盐即为掺杂剂，可将相应的金属元素掺杂到MXene材料中，增强MXene性能）：将研磨好的混合粉末放入氧化铝坩埚中，置于管式炉中，在惰性气氛下高温反应，反应结束后将反应产物用盐酸洗涤，滤去溶剂后取沉淀物加去离子水超声震荡：
随后用去离子水反复离心清洗即得MXene材料；
d)微爆法制备MXene量子点：将MXene材料与液氦混合，保持液氦持续蒸发，随后加入热去离子水搅拌一段时间，然后滤去液体得到沉淀物，将沉淀物冷冻干燥，即可得到MXene量子点；
e)负载药物：将步骤d）所得的MXene材料水溶液滴入CTAC和TEA的混合水溶液中反应；再加入TEOS，于80℃下反应，离心、洗涤，得介孔氧化硅包裹的MXene纳米片，对得到的纳米片进行聚乙二醇表面修饰，再用RGD多肽共价结合，负载药物，即可得到负载药物的MXene纳米材料。
3.根据权利要求2所述的一种MXene量子点药物负载体系的制备方法，其特征在于，所述步骤a）中MAX相是一类三元层状金属陶瓷材料的统称，这类化合物具有统一的化学式Mn+ 1AXn，其中M是早起过渡金属，A是III、IV主族元素，X是C或者N，n代表1，2，3等，使用球磨装置研磨M所代表的金属粉末、M对应的碳化物或氮化物粉末和Al粉末，以1:2:1(质量比)的比例在70 rpm下研磨18 h，其中Al过量，随后把球研磨的前驱体粉末装进一个氧化铝坩埚，覆盖上石墨箔，然后放入管式炉，在室温下用氩气净化炉30分钟，将粉末加热到1380℃，在约100sccm的氩气流量下保持2小时。
4.根据权利要求2所述的一种MXene量子点药物负载体系的制备方法，其特征在于，所述步骤a）中，过渡金属包括但不限于Sc、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Hf、Ta，对应的质量比为1:2:1，其中一种反应物粉末搭配为Ti、TiC和Al粉末的质量比为1:2:1，所制得的Max相陶瓷包含并不仅限于Ti2AlC、Ti2AlN、V2AlC、V2AlN、Nb2AlC、NbAl2N、Ta2AlC、Ti3AlC2、Ti3AlN2、V3AlC2、Ta3AlC2、Ta3AlN2、 Ti4AlC3、Ti4AlN3、Ta4AlC3、Ta4NAl3、Nb4AlC3 中的任意一种或两种以上的MAX相陶瓷组合。
5.根据权利要求2所述的一种MXene量子点药物负载体系的制备方法，其特征在于，所述步骤b）中盐酸为9M的HCl，用盐酸清洗至不再产生气泡，一般情况下，500ml 9 M HCl足以清洗50 - 60g Al-Mn+1AXn，真空干燥的温度为80℃。
6.根据权利要求2所述的一种MXene量子点药物负载体系的制备方法，其特征在于，所述步骤c）中，所述MAX相材料、氯离子盐或溴离子盐、氯化钠和氯化钾的摩尔分数比为1:1~6:3:3；管式炉温度为550-850℃，反应时间4-10小时。
7.根据权利要求2所述的一种MXene量子点药物负载体系的制备方法，其特征在于，所述步骤c）中热去离子水的温度为90-100℃。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种MXene量子点药物负载体系的制备方法。
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