CN115120720B - 一种金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒的制备方法，属于纳米药物技术领域。采用高锰酸钾、甲酰胺、单宁酸和三氯化钌制备的金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒具有增氧效应，可用于缓解肿瘤组织缺氧；在近红外激光照射下，金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒可产生良好的光热性能，可利用高温杀伤肿瘤细胞；此外，该纳米粒还可产生类芬顿效应，同时消耗谷胱甘肽，产生细胞毒性羟基自由基并减少谷胱甘肽对其的消耗，以增强化学动力学疗法，从而实现良好抗肿瘤效应。本发明制备方法简便易行，可以规模化生产。

Description

一种金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒及其制备方法
技术领域
本发明属于纳米药物技术领域，具体涉及一种金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒及其制备方法。
背景技术
癌症风险正在全球范围内肆意增长，严重威胁着人类的生命健康。根据国际癌症研究机构团队在2021年1月，发表的最新全球癌症统计报告显示，2020年全球约发生了1930万新癌症病例和近1000万癌症死亡病例。传统的癌症治疗方式包括化学药物疗法、放射疗法和手术切除，往往伴随一系列毒副作用而达不到满意的治疗效果。近年来，一系列新型癌症治疗方法，包括光热疗法、化学动力疗法、饥饿疗法等引起了人们的广泛关注。
化学动力学疗法是利用纳米颗粒受肿瘤微环境中内源性化学刺激而释放可发生芬顿和类芬顿反应的离子(如Co2+、Ti3+、Ni2+、Cu2+、Mn2+)，进一步催化过氧化氢产生羟基自由基来杀死癌细胞一种新兴的癌症治疗方法。在肿瘤的弱酸和氧化还原环境下，二氧化锰可以降解为锰离子，很容易被肾脏代谢。其降解产生的Mn2+具有优异的核磁共振成像特性，故锰基纳米材料可作为诊疗一体化的给药系统。此外，在肿瘤微环境下，二氧化锰可催化过氧化氢产生氧气，发挥增氧效应，缓解缺氧，改善肿瘤微环境。基于儿茶酚或没食子酸基团可与各种金属离子如Fe3+、Zn2+、Cu2+等发生配位作用，形成的金属多酚网络具有理想的性能，包括高热稳定性、可忽略的细胞毒性和pH响应性等，金属多酚网络已经成为很有前途的纳米候选药物。
相比于单一的光热疗法或化学动力学疗法等，本次构建的金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒有望通过联合光热疗法、化学动力学疗法，及进一步负载化疗药物实现良好的抗肿瘤作用，具有重要的社会意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒及其制备方法，制备的金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒同时具有光热和化学动力学性能，制备工艺简单、生物相容性好、粒径分布均一、光热转换效率高，在肿瘤治疗领域具有较广阔的应用前景。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒，其特征在于，所述金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒由高锰酸钾、甲酰胺、单宁酸和三氯化钌制备获得；
所述金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒采用以下制备方法制备而成：
(1)称取一定量高锰酸钾，溶于一定量超纯水中，在一定温度下加入甲酰胺，反应一段时间，离心，得二氧化锰纳米粒；
(2)称取一定量的单宁酸，溶于超纯水中，搅拌下滴加入步骤(1)得到的二氧化锰纳米粒分散液中，得含单宁酸的二氧化锰纳米粒混合液；
(3)称取一定量三氯化钌，溶于超纯水中，搅拌下滴加入步骤(2)得到的含单宁酸的二氧化锰纳米粒混合液中，反应一段时间，离心，得金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤(1)中高锰酸钾、超纯水及甲酰胺的配比为30-300mg：16-160mL：0.5-5.0mL。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤(1)中的反应温度37-45℃。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤(1)中的反应时间为5-10h。
本发明技术方案的进一步改进在于：所用高锰酸钾、单宁酸与三氯化钌的质量配比为7.5-60mg：2.4-19.2mg：1.2-9.6mg。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤(3)中的反应时间为15-50分钟。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒平均粒径为110-200nm。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明可以产生增氧效应，缓解肿瘤组织的缺氧情况；制备的金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒为一种良好的光热剂，在近红外激光照射下可以产生良好的光热效应，通过高温杀伤肿瘤细胞；在肿瘤微酸环境下，可产生类芬顿效应，生成细胞毒性羟基自由基，同时具有谷胱甘肽消耗性能，进一步提高羟基自由基的生成，增强化学动力学疗法；此外，二氧化锰纳米粒可作为药物载体，从而实现良好的抗肿瘤效果。
本发明具有良好的生物相容性，粒径小，分散性好，稳定性好，光热转换效率高的优点。
本发明中的二氧化锰纳米粒是通过简单的一步还原方法获得，其余步骤均是通过简单的物理搅拌法制备，制备方法简便易行，可以实现规模化生产。
附图说明
图1是本发明实施例5获得的金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒的粒径分布图；
图2是本发明实施例5获得的二氧化锰纳米粒的溶氧检测；
图3是本发明实施例5获得的金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒的光热性能检测；
图4是本发明实施例5获得的金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒的类芬顿效应检测；
图5是本发明实施例5获得的金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒的谷胱甘肽消耗性能检测；
图6是本发明实施例5获得的金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒的生物相容性考察；
图7是本发明实施例5获得的金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒的肿瘤细胞毒性考察。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进一步详细说明：
实施例1
本实施例为金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒的制备方法，包括以下步骤：
称取30mg高锰酸钾，室温搅拌30min溶于16mL超纯水中，后转入40℃水浴，搅拌下缓慢滴加入0.5mL甲酰胺，反应8h后离心收集，水洗3次，得二氧化锰纳米粒。将12mg二氧化锰纳米粒分散于6mL水中，搅拌下依次滴加0.3mL 12mg/mL单宁酸溶液，0.3mL 6mg/mL三氯化钌溶液，反应15分钟，离心收集，水洗三次，得金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒。
实施例2
本实施例为金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒的制备方法，包括以下步骤：
称取30mg高锰酸钾，室温搅拌30min溶于16mL超纯水中，后转入40℃水浴，搅拌下缓慢滴加入0.5mL甲酰胺，反应8h后离心收集，水洗3次，得二氧化锰纳米粒。将10mg二氧化锰纳米粒分散于10mL水中，搅拌下依次滴加0.4mL 12mg/mL单宁酸溶液，0.4mL 6mg/mL三氯化钌溶液，反应30分钟，离心收集，水洗三次，得金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒。
实施例3
本实施例为金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒的制备方法，包括以下步骤：
称取60mg高锰酸钾，室温搅拌30min溶于32mL超纯水中，后转入40℃水浴，搅拌下缓慢滴加入1mL甲酰胺，反应8h后离心收集，水洗3次，得二氧化锰纳米粒。将12mg二氧化锰纳米粒分散于6mL水中，搅拌下依次滴加0.3mL 12mg/mL单宁酸溶液，0.3mL 6mg/mL三氯化钌溶液，反应15分钟，离心收集，水洗三次，得金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒。
实施例4
本实施例为金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒的制备方法，包括以下步骤：
称取60mg高锰酸钾，室温搅拌30min溶于32mL超纯水中，后转入40℃水浴，搅拌下缓慢滴加入1mL甲酰胺，反应8h后离心收集，水洗3次，得二氧化锰纳米粒。将12mg二氧化锰纳米粒分散于12mL水中，搅拌下依次滴加0.5mL 12mg/mL单宁酸溶液，0.5mL 6mg/mL三氯化钌溶液，反应30分钟，离心收集，水洗三次，得金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒。
实施例5
本实施例为金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒的制备方法，包括以下步骤：
称取60mg高锰酸钾，室温搅拌30min溶于32mL超纯水中，后转入40℃水浴，搅拌下缓慢滴加入1mL甲酰胺，反应8h后离心收集，水洗3次，得二氧化锰纳米粒。将10mg二氧化锰纳米粒分散于10mL水中，搅拌下依次滴加0.4mL 12mg/mL单宁酸溶液，0.4mL 6mg/mL三氯化钌溶液，反应30分钟，离心收集，水洗三次，得金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒。
通过马尔文粒度仪测得金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒的粒径为137.6nm。
实施例6
本实施例为二氧化锰纳米粒产生氧气的性能测定，包括以下步骤：
称取60mg高锰酸钾，室温搅拌30min溶于32mL超纯水中，后转入40℃水浴，搅拌下缓慢滴加入1mL甲酰胺，反应8h后离心收集，水洗3次，得二氧化锰纳米粒。取1mL 1mg/mL二氧化锰纳米分散液加入4mL 1mM过氧化氢溶液(pH6.5)中，缓慢搅拌，采用便携式溶氧仪测定溶解氧浓度。如图2所示，二氧化锰纳米粒可催化过氧化氢产生氧气。
实施例7
本实施例为金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒的光热性能测定，包括以下步骤：
称取60mg高锰酸钾，室温搅拌30min溶于32mL超纯水中，后转入40℃水浴，搅拌下缓慢滴加入1mL甲酰胺，反应8h后离心收集，水洗3次，得二氧化锰纳米粒。将10mg二氧化锰纳米粒分散于10mL水中，搅拌下依次滴加0.4mL 12mg/mL单宁酸溶液，0.4mL 6mg/mL三氯化钌溶液，反应30分钟，离心收集，水洗三次，得金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒。将得到的金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒分散于水中，采用功率密度为1.0W/cm2的808nm激光照射，记录其升温情况。如图3所示，表明金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒具有良好的光热性能。
实施例8
本实施例为金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒的类芬顿效应测定，包括以下步骤：
采用3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)法检测金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒在微酸性(pH6.0)及过氧化氢存在条件下产生羟基自由基的能力，如图4所示，在弱酸性条件下该纳米粒可以生成羟基自由基。
实施例9
本实施例为金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒的谷胱甘肽消耗能力测定，包括以下步骤：
采用5,5’-二硫代甲基(2-硝基苯甲酸)(DTNB)检测金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒在弱酸性条件下(pH6.0)消耗谷胱甘肽的能力，如图5所示，在弱酸性条件下，随时间的延长，该纳米粒可以有效地消耗谷胱甘肽。
实施例10
本实施例为金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒的生物相容性考察，包括以下步骤：
采用人脐静脉内皮细胞考察纳米粒的安全性，如图6所示，该纳米载体具有良好的安全性。
实施例11
本实施例为金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒的细胞毒性考察，包括以下步骤：
采用小鼠乳腺癌细胞(4T1细胞)考察纳米粒的细胞毒性，即考察不同浓度纳米粒联合功率密度为1.0W/cm2的808nm激光照射对细胞的杀伤作用，如图7所示，该纳米载体具有良好的肿瘤细胞杀伤作用。

Claims (7)

1.一种金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒，其特征在于，所述金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒由高锰酸钾、甲酰胺、单宁酸和三氯化钌制备获得；
所述金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒采用以下制备方法制备而成：
(1)称取一定量高锰酸钾，溶于一定量超纯水中，在一定温度下加入甲酰胺，反应一段时间，离心，得二氧化锰纳米粒；
(2)称取一定量的单宁酸，溶于超纯水中，搅拌下滴加入步骤(1)得到的二氧化锰纳米粒分散液中，得含单宁酸的二氧化锰纳米粒混合液；
(3)称取一定量三氯化钌，溶于超纯水中，搅拌下滴加入步骤(2)得到的含单宁酸的二氧化锰纳米粒混合液中，反应一段时间，离心，得金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒。
2.根据权利要求1所述的一种金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒，其特征在于：所述步骤(1)中高锰酸钾、超纯水及甲酰胺的配比为30-300mg：16-160mL：0.5-5.0mL。
3.根据权利要求1所述的一种金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒，其特征在于：所述步骤(1)中的反应温度37-45℃。
4.根据权利要求1所述的一种金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒，其特征在于：所述步骤(1)中的反应时间为5-10h。
5.根据权利要求1所述的一种金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒，其特征在于：所用高锰酸钾、单宁酸与三氯化钌的质量配比为7.5-60mg：2.4-19.2mg：1.2-9.6mg。
6.根据权利要求1所述的一种金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒，其特征在于：所述步骤(3)中的反应时间为15-50分钟。
7.根据权利要求1所述的一种金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒，其特征在于：所述金属多酚网络包覆二氧化锰纳米粒平均粒径为110-200nm。
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