CN115607668A - 基于硼中子俘获治疗的富硼纳米制剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于硼中子俘获治疗的富硼纳米制剂,是以富硼量子点在pH=5.5~6.5的缓冲液体系中与过渡金属离子反应,使富硼量子点的硼羟基与过渡金属离子配位得到的制剂。以其作为BNCT用含硼药物,大粒径的富硼纳米制剂能表现出良好的肿瘤滞留效应以在肿瘤组织中蓄积,在肿瘤微环境智能响应下,过渡金属离子被还原性的谷胱甘肽还原发生解组装使粒径变小,转变为强穿透能力的靶向肿瘤细胞核的富硼量子点,而解组装的过渡金属离子能与H2O2发生芬顿或类芬顿反应,实现肿瘤细胞的化学动力学治疗。本发明提供了一种全新的BNCT中含硼药物的递送策略,解决了肿瘤组织中含硼药物富集量低、渗透性差、靶向性弱的不足。

Description

基于硼中子俘获治疗的富硼纳米制剂及其制备方法
技术领域
本发明属于生物医学技术领域,涉及一种含硼药物,特别是涉及一种用于硼中子俘获治疗的富硼纳米制剂及其制备方法。
背景技术
癌症严重威胁着人类的生命健康,且其发病率和死亡率呈现逐年上升的趋势。目前约有70%的癌症患者需要在病程的不同时期接受放疗。但是,针对浸润性强、弥漫性的恶性肿瘤,传统的放疗技术难以保证肿瘤细胞附近的正常组织免受辐射损伤。
硼中子俘获治疗(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)是一种基于细胞水平的双重靶向放疗癌症新技术,因其具有精准双靶向制导、高生物效应、低副作用、短疗程等特点,在治疗恶性肿瘤方面具有独特的优势,成为国际粒子治疗研发的新热点和未来肿瘤放疗的重要选择。BNCT的治疗机理是基于细胞内的10B(n, α)7Li*核裂变反应,含硼药物是影响BNCT治疗肿瘤疗效的关键因素。
目前只有两种小分子含硼药物获得临床批准:4-硼酸苯丙氨酸(BPA)与硼笼巯基钠盐(BSH)。但这两种药物对肿瘤的靶向性和滞留性均较差,使得肿瘤细胞内的10B含量不足,肿瘤与正常组织中硼含量的比值较低,不利于临床治疗。因此,亟需开发新的含硼药物,以满足BNCT的临床需求。
纳米含硼药物可以有效解决上述不足。纳米含硼药物的粒径越大,含硼量越高,越能表现出良好的肿瘤滞留效应;但受肿瘤微环境的生物学屏障作用,大粒径纳米含硼药物在深层肿瘤中的渗透力不足,导致治疗不充分,易再次复发和转移。而小粒径的纳米含硼药物(≤10nm)虽然具有较强的深层肿瘤组织渗透能力,但又在肿瘤内的滞留效应差,不利于含硼药物在肿瘤内的蓄积。
CN 104399094A公开了一种靶向硼制剂,由聚酰胺一胺树枝状大分子、表皮生长因子受体抗体和多面体硼烷组成。该靶向硼制剂虽然含硼量高,对肿瘤细胞的靶向性好,但由于肿瘤微环境的生物学屏障作用,在深层肿瘤中的渗透力不足。
CN 113845904A公开了一种硼氮掺杂石墨烯量子点的制备及其在硼中子俘获治疗药物中的应用,是以石墨烯量子点和硼-10酸水溶液作为原料合成硼氮掺杂石墨烯量子点。该方法制备的硼氮掺杂石墨烯量子点具有较强的深层肿瘤组织渗透能力,但在体内容易被快速代谢排出,肿瘤内的滞留效应差。
纳米含硼药物上述粒径与含硼量,组织渗透与滞留能力之间的矛盾,成为了制约纳米含硼药物在肿瘤内实现高蓄积的关键所在。因此,亟待寻找一种新的策略来构建高蓄积能力的富硼药物,以解决纳米含硼药物粒径与含硼量,以及组织渗透与滞留能力之间的制约关系。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于硼中子俘获治疗的富硼纳米制剂及其制备方法,以解决目前应用于BNCT临床治疗的含硼药物在肿瘤组织中富集量低、渗透性差、靶向性弱的不足。
本发明所述基于硼中子俘获治疗的富硼纳米制剂是以富硼量子点为原料,在pH=5.5~6.5的缓冲液体系中与过渡金属离子进行反应,使富硼量子点的硼羟基与过渡金属离子配位得到的富硼纳米制剂。
其中,所述的富硼量子点是含有10B元素的、粒径≤10nm的硼量子点。
进一步地,在所述富硼量子点的表面带有负电荷。
本发明所述的过渡金属离子是可以与所述富硼量子点的硼羟基发生配位反应的、具有氧化性的金属离子,包括但不限于是Fe3+、Cu2+、Mn4+、Ni2+、Co2+等中的任意一种或几种。
本发明上述构建的是一种基于肿瘤微环境(TME)智能响应的粒径可变的富硼纳米制剂。
首先,通过在富硼量子点上配位氧化性的过渡金属离子,组装获得了能够表现出良好肿瘤滞留效应的大粒径富硼纳米制剂,使其能够在肿瘤组织中蓄积;接着,高肿瘤滞留性的大粒径富硼纳米制剂在TME的智能响应下,其过渡金属离子能够被TME中的谷胱甘肽(GSH)还原发生解组装,使粒径变小,转变为强穿透能力的超小纳米粒子,该粒子具有肿瘤细胞核靶向能力,在热中子辐照激活下引发细胞核内的核裂变反应。
此外,在富硼量子点上组装的过渡金属离子被GSH还原,从富硼量子点上解组装后,又可以与TME中的H2O2发生芬顿反应或类芬顿反应,产生出强氧化性的羟基自由基,从而实现对肿瘤细胞的化学动力学治疗(CDT)。
其中,本发明所述基于硼中子俘获治疗的富硼纳米制剂中,对于所述的富硼量子点原料并没有特别的限定,可以是采用各种常规方法,以不同的硼前驱体为原料制备得到的含有10B元素的富硼量子点。
所述用于制备富硼量子点的常规方法包括自下而上法和自上而下法。更具体地,所述的自下而上法可以包括但不限于是水热法、微波加热法、超声法、溶剂热法等;所述的自上而下法可以包括但不限于是氧化法、剪切法、电化学合成法、电弧放电法、液相剥离法等。
进一步地,采用上述各种常规制备方法,可以利用不同的硼前驱体制备得到各种形式的富硼量子点,所述的硼前驱体可以包括但不限于是硼酸、硼粉、碳硼烷等。
更进一步地,还可以采用上述各种常规制备方法,利用不同的硼前驱体与各种碳源和/或氮源混合,制备得到各种形式的富硼量子点。
优选地,所述的碳源可以包括但不限于是葡萄糖、柠檬酸等含碳化合物,所述的氮源可以包括但不限于是乙二胺、三聚氰胺、浓氨水等胺类物质。
进一步地,本发明所述的基于硼中子俘获治疗的富硼纳米制剂可以但不限于是按照下述方法制备得到的。
1)以含有10B元素的硼前驱体制备粒径1~10nm、表面带有负电荷的富硼量子点。
2)以pH=5.5~6.5的缓冲液为底液,将富硼量子点与可与硼羟基发生配位反应的过渡金属离子溶液混合,室温下搅拌反应2~12h,获得混合溶液。
3)将得到的混合溶液进行透析、超滤,干燥后获得富硼纳米制剂。
优选地,所述富硼量子点与过渡金属离子的摩尔比例为1∶0.5~20。
优选地,所述干燥以获得富硼纳米制剂的方式可以包括但不限于是冷冻干燥、鼓风干燥、真空干燥等任意一种方法。
进一步地,本发明还提供了所述富硼纳米制剂在制备硼中子俘获治疗用含硼药物中的应用。
基于所述富硼纳米制剂在肿瘤微环境中粒径可变的特性,本发明提供了一种全新的硼中子俘获治疗中含硼药物的递送策略,解决了硼中子俘获治疗中含硼药物在肿瘤组织中富集量低、渗透性差、靶向性弱的不足。
本发明首先通过不同的制备方法,合成得到了粒径≤10nm的超小粒径富硼量子点(BQDs),再通过如Fe3+、Cu2+等过渡金属离子与BQDs的硼羟基配位,将其组装成大粒径的富硼纳米制剂。本发明所述的富硼纳米制剂提高了其的肿瘤滞留效应,增加了肿瘤处的硼含量,能够满足BNCT对硼原子的剂量要求。
其次,通过TME的低pH、高表达的H2O2和GSH智能响应,上述具有高肿瘤滞留性的大粒径富硼纳米制剂被解组装为较强穿透能力的超小粒径BQDs,其具有肿瘤细胞核靶向能力,实现基于细胞核的BNCT,可以显著提高BNCT对恶性肿瘤的治疗效果。
此外,富硼纳米制剂中的金属离子被TME中高表达的GSH还原为其还原态(如Fe2+、Cu+等),进而与TME中的H2O2发生芬顿或类芬顿反应产生强氧化性的羟基自由基,实现化学动力学治疗(CDT)。
因此,本发明通过简单的工艺,构建了基于TME智能响应的粒径可变的富硼纳米制剂,作为BNCT的含硼药物应用,可以实现基于细胞核的BNCT与CDT协同治疗,并有效解决了纳米含硼药物粒径大但渗透性差、粒径小则肿瘤滞留性差的矛盾关系,有效提高了肿瘤内的含硼药物富集,为实现针对恶性肿瘤的高效、低毒精准治疗提供了一种新的策略。
附图说明
图1是实施例1制备氮化硼量子点和富硼纳米制剂的透射电镜图。
图2是实施例1制备氮化硼量子点和富硼纳米制剂的zeta电位图。
图3是实施例1制备氮化硼量子点和富硼纳米制剂的紫外可见吸收光谱图。
图4是实施例1制备氮化硼量子点在不同激发波长下的荧光发射光谱图。
图5是实施例2制备硼量子点和富硼纳米制剂的透射电镜图。
图6是实施例2制备硼量子点和富硼纳米制剂的荧光发射光谱图和荧光变化图。
图7是实施例1和2制备富硼量子点和富硼纳米制剂的细胞毒性图。
图8是实施例1制备氮化硼量子点和富硼纳米制剂的细胞共孵育活性效果图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,从而使本领域技术人员能很好地理解和利用本发明,而不是限制本发明的保护范围。
本发明实施例和对比例中涉及到的实验方法、生产工艺、仪器以及设备,其名称和简称均属于本领域内常规的名称,在相关用途领域内均非常清楚明确,本领域内技术人员能够根据该名称理解常规工艺步骤并应用相应的设备,按照常规条件或制造商建议的条件进行实施。
本发明实施例和对比例中使用的各种原料或试剂,并没有来源上的特殊限制,均为可以通过市售购买获得的常规产品。也可以按照本领域技术人员熟知的常规方法进行制备。
本发明针对目前应用于BNCT临床的含硼药物在肿瘤组织中富集量低、渗透性差、靶向性弱的核心问题,提供了一种富硼纳米制剂,该富硼纳米制剂是由超小粒径的富硼量子点与过渡金属离子组装成的大粒径含硼纳米药物。
具体地,本发明所述的富硼纳米制剂是以富硼量子点为原料,在pH=5.5~6.5的缓冲液体系中与过渡金属离子进行反应,使富硼量子点的硼羟基与过渡金属离子配位得到的富硼纳米制剂。
其中的富硼量子点是含有10B元素、粒径≤10nm、表面带有负电荷的硼量子点;过渡金属离子是可以与所述富硼量子点的硼羟基发生配位反应的具有氧化性的金属离子,包括但不限于是Fe3+、Cu2+、Mn4+、Ni2+、Co2+中的任意一种或几种。
其中的缓冲溶液体系包括但不限于是Na2HPO4/NaH2PO4、Na2HPO4/柠檬酸、柠檬酸/NaOH/HCl、柠檬酸/柠檬酸钠、醋酸/醋酸钠、KH2PO4/NaOH等各种常规的缓冲体系,用于配制pH5.5~6.5的缓冲溶液。
本发明中所述的富硼量子点可以是采用各种常规方法,以不同的硼前驱体为原料制备得到的含有10B元素的富硼量子点。
例如,可以是以硼酸作为硼前驱体,配制水溶液并加入合适的氮源,惰性气氛下进行水热反应制备氮化硼量子点。
再例如,可以是采用热解法,以合适的硼源、氮源和碳源混合充分研磨后煅烧,煅烧产物经酸处理后制备碳氧共掺杂氮化硼量子点。
再例如,还可以是以硼粉末与氢氧化钠共同加入N-甲基吡咯烷酮中,采用溶剂热法反应制备硼量子点。
本发明中富硼量子点(BQDs)具有良好的生物相容性和低的毒性,粒径≤10nm,具有深层渗透能力和细胞核靶向特异性,通过与过渡金属离子配位,能组装成大粒径的富硼纳米制剂。由于实体瘤组织中血管丰富、血管壁间隙较宽且结构完整,淋巴回流缺失,基于EPR效应,富硼纳米制剂能够在肿瘤组织中富集。基于肿瘤微酸环境下富硼纳米制剂的解组装,实现了基于细胞核的BNCT和CDT协同治疗。因此,本发明提出的富硼纳米制剂可以靶向肿瘤组织并在肿瘤部位富集,而治疗结束后,超小粒径的纳米药物又可以快速降解和代谢,有效避免药物在机体内富集产生的累积毒性。
实施例1。
称取1.6g硼酸,0.4g三聚氰胺,加入到20mL去离子水中,混合搅拌得到悬浊液。
将上述悬浊液移至水热反应釜中,通氮气除去反应釜中空气后,加热至200℃进行水热反应15h。
收集水热反应产物,以4000r/min离心20min,除去不溶物得到澄清溶液,用截留分子量为500~1000Da的透析袋透析24h,得到氮化硼量子点水溶液。
对上述得到的氮化硼量子点水溶液进行冷冻干燥,制备得到氮化硼量子点BNQDs固体粉末。
在1.5mL pH=5.5的缓冲液底液中加入1.0mg氮化硼量子点粉末,室温搅拌下,逐滴加入0.5mL浓度5mM的Fe3+溶液,连续搅拌4h,获得微黄色溶液。
将得到的微黄色溶液透析、超滤,经冷冻干燥后,制备得到基于氮化硼量子点的富硼纳米制剂BNQDs@Fe。
分别以上述制备的氮化硼量子点BNQDs和富硼纳米制剂BNQDs@Fe配制水溶液,用于对其的理化性能进行测试。
氮化硼量子点的透射电镜图如图1中A所示,其尺寸较为均匀,单分散性好,平均粒径约为2.82nm。
富硼纳米制剂的透射电镜图如图1中B所示,氮化硼量子点在Fe3+的配位作用下,自组装形成了大颗粒的富硼纳米制剂BNQDs@Fe,其粒径明显增大,约为47.84nm。基于肿瘤组织结构特点,该粒径有利于通过EPR效应实现在肿瘤处的高富集。
在富硼纳米制剂水溶液中逐渐滴入谷胱甘肽(GSH)后,室温均匀搅拌2h,富硼纳米制剂中的Fe3+逐渐被GSH还原成Fe2+,与BNQDs脱离发生解组装,粒径再次减小为约4.37nm,如图1中C所示,证实了本发明制备的富硼纳米制剂在肿瘤微环境中的粒径可变策略。
本实施例制备氮化硼量子点和富硼纳米制剂的zeta电位图见图2。带负电荷的氮化硼量子点与Fe3+发生配位作用,电荷由负变正,证实了富硼纳米制剂BNQDs@Fe的形成。
图3是所制备氮化硼量子点和富硼纳米制剂的紫外可见吸收光谱图。其中,与BNQDs比较,BNQDs@Fe的紫外光谱在410nm左右出现了新的吸收峰,同样证实了BNQDs@Fe的形成。
进而,图4给出了所制备氮化硼量子点在不同激发波长下的荧光发射光谱图,可以看出其具有激发波长独立的荧光特性。而加入的Fe3+与BNQDs发生自组装形成富硼纳米制剂BNQDs@Fe后,由于Fe3+与硼羟基发生配位作用,致使电子从BNQDs转移给Fe3+导致BNQDs荧光被猝灭,从而证实了氮化硼量子点与铁离子具有很强的配位能力。
实施例2。
将充分研磨的40mg硼粉末与20mg氢氧化钠共同加入到30mL的N-甲基吡咯烷酮溶剂中,充分搅拌得到混合液,加入在圆底烧瓶中,持续搅拌下加热至150℃反应12h,自然冷却至室温。
反应液在3000rpm转速下离心10min,除去未反应的硼粉末,再以30000rpm的转速离心获得硼量子点,使用截留分子量500~1000Da的透析袋进行透析,透析液经减压蒸馏后冷冻干燥得到硼量子点BQDs粉末。
在1.5mL pH=5.5的缓冲液底液中加入1.0mg硼量子点粉末,室温搅拌下,逐滴加入0.5mL浓度5mM的Fe3+溶液,连续搅拌4h,获得混合溶液。
将得到的混合溶液透析、超滤,经冷冻干燥后,制备得到基于硼量子点的富硼纳米制剂BQDs@Fe。
本实施例制备硼量子点和加入Fe3+溶液后配位形成的富硼纳米制剂的透射电镜图分别如图5中的A和B所示,可以明显看出其粒径由小变大。
制备的硼量子点在不同激发波长下的荧光发射光谱图见图6中A,可以看到BQDs的最佳发射波长位于520nm左右。
进而,从图6中B可以看出,当在BQDs溶液中加入Fe3+,发生自组装形成富硼纳米制剂BQDs@Fe后,因Fe3+与硼羟基发生配位作用,而使电子从BQDs转移给Fe3+导致荧光急剧下降。随后,在BQDs@Fe溶液中滴入GSH溶液反应1h后,BQDs的荧光强度逐渐恢复,证实了硼量子点与铁离子组装后,在GSH存在下可以发生解组装。
实施例3。
按照2∶1∶1的摩尔比例,分别称取硼酸、三聚氰胺和葡萄糖,将其混合并充分研磨后,得到均一的混合物。
将混合物置于管式炉中,氮气氛下800℃煅烧15h,煅烧产物经洗涤、干燥后,制备得到碳氧共掺杂氮化硼粉末。
以上述制备的碳氧共掺杂氮化硼粉末均匀分散在浓硝酸中,超声10min,4000rpm转速下离心20min,收集上清液,得到碳氧共掺杂氮化硼量子点溶液。
使用截留分子量500~1000Da的透析袋对碳氧共掺杂氮化硼量子点溶液进行透析,透析液经冷冻干燥得到碳氧共掺杂氮化硼量子点固体粉末。
在1.5mL pH=5.5的缓冲液底液中加入1.0mg碳氧共掺杂氮化硼量子点粉末,室温搅拌下,逐滴加入0.5mL浓度5mM的Cu2+溶液,连续搅拌4h,获得混合溶液。
将得到的混合溶液透析、超滤,经冷冻干燥后,制备得到基于碳氧共掺杂氮化硼量子点的富硼纳米制剂。
实施例4:富硼纳米制剂的体外安全性评价实验。
将实施例1和2制备的富硼量子点和富硼纳米制剂分别用基础培养基稀释成浓度为6.25μg/mL、12.5μg/mL、25μg/mL、50μg/mL、100μg/mL、200μg/mL和400μg/mL的系列溶液,进行体外安全性评价实验。
将4T1细胞(5×104细胞/mL,180μL)分别置于96孔板中,12h后,分别加入上述各溶液20μL,继续孵育细胞12h,并以基础培养基作为对照,每个测试重复6次。
24h后,每孔中再加入5mg/mL的CCK-8溶液20μL,孵育4h,使用酶标仪在450nm处测量吸光度,并分别计算细胞存活率。
从图7可以看出,用标准CCK-8方法分别测定制备的氮化硼量子点BNQDs与硼量子点BQDs的细胞毒性较低,其中BNQDs浓度高达200μg/mL时,细胞存活率仍在85%以上。
而由于乳腺癌细胞中含有高表达的GSH和H2O2,与富硼纳米制剂BNQDs@Fe和BQDs@Fe共孵育后,富硼纳米制剂中的Fe3+被GSH还原成Fe2+而解离,Fe2+随后与H2O2发生芬顿反应产生有毒的羟基自由基。因此,随着富硼纳米制剂浓度的增加,细胞的存活率逐渐降低,在细胞层面充分证实了CDT的疗效。
实施例5:富硼量子点和富硼纳米制剂的细胞水平治疗评估实验。
设置空白组、H2O2、BNQDs、BNQDs+H2O2、BNQDs@Fe、BNQDs@Fe+H2O2六个实验组,分别以相应的试剂与4T1细胞共孵育12h后,用PBS清洗两次,加入Calcein AM/PI 染料孵育细胞0.5h,将染料吸出,继续用PBS清洗两次,在激光共聚焦荧光显微镜下观察细胞的死活情况,具体情况如图8所示。
图8中,染料AM是活细胞染色,PI是死细胞染色,Merge是两组染色细胞图片的叠加后效果。
由于富硼量子点的毒性很小,单独将BNQDs与4T1细胞共孵育12h后,细胞的状态良好,与空白组基本一致。
而添加H2O2和BNQDs+H2O2与4T1细胞共孵育后,观察到有少量细胞死亡现象,这是基于H2O2的自身毒性造成的。
BNQDs@Fe与4T1细胞共孵育后同样有细胞死亡现象,这是基于4T1细胞内高表达的GSH和H2O2存在,BNQDs@Fe发生解离,Fe2+与H2O2发生芬顿反应产生毒性羟基自由基,导致细胞出现凋亡。
而当BNQDs@Fe+H2O2外加H2O2时,由于H2O2浓度的增加,芬顿反应将产生出更多的毒性羟基自由基,从而细胞发生大量凋亡,证实了富硼纳米制剂的CDT疗效。
本发明以上实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制本发明仅为以上所述实施例。本领域普通技术人员在不脱离本发明原理和宗旨的情况下,针对这些实施例进行的各种变化、修改、替换和变型,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于硼中子俘获治疗的富硼纳米制剂,是以富硼量子点为原料,在pH=5.5~6.5的缓冲液体系中与过渡金属离子进行反应,使富硼量子点的硼羟基与过渡金属离子配位得到的富硼纳米制剂,
其中,所述的富硼量子点是含有10B元素的、粒径≤10nm的硼量子点;所述的过渡金属离子是可以与所述富硼量子点的硼羟基发生配位反应的具有氧化性的金属离子。
2.根据权利要求1所述的富硼纳米制剂,其特征是在所述富硼量子点的表面带有负电荷。
3.根据权利要求1所述的富硼纳米制剂,其特征是所述的过渡金属离子是Fe3+、Cu2+、Mn4 +、Ni2+、Co2+中的任意一种或几种。
4.一种基于硼中子俘获治疗的富硼纳米制剂的制备方法,包括:
1)以含有10B元素的硼前驱体制备粒径1~10nm、表面带有负电荷的富硼量子点;
2)以pH=5.5~6.5的缓冲液为底液,将富硼量子点与可与硼羟基发生配位反应的过渡金属离子溶液混合,室温下搅拌反应2~12h,获得混合溶液;
3)将得到的混合溶液进行透析、超滤,干燥后获得富硼纳米制剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征是所述富硼量子点与过渡金属离子的摩尔比为1∶0.5~20。
6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征是所述干燥获得富硼纳米制剂的方式是冷冻干燥、鼓风干燥、真空干燥中的任意一种。
7.根据权利要求4所述的制备方法,其特征是所述富硼量子点是以硼酸、硼粉或碳硼烷作为硼前驱体,采用常规方法制备得到的硼量子点。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征是利用不同的硼前驱体与碳源和/或氮源混合,制备得到富硼量子点。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征是所述碳源是葡萄糖或柠檬酸,所述氮源是乙二胺、三聚氰胺或浓氨水。
10.权利要求1所述富硼纳米制剂在制备硼中子俘获治疗用含硼药物中的应用。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080107309A (ko) * 2007-06-05 2008-12-10 이화여자대학교 산학협력단 붕소 화합물의 금속 이중층 수산화물과의 나노 혼성체, 그제조방법, 및 그 나노 혼성체를 포함하는 붕소 중성자 포획치료용 약학 조성물
US20170258724A1 (en) * 2014-11-20 2017-09-14 National University Of Science And Technology "Misis" Method of boron nitride nanoparticle fabrication for antitumor drug delivery
US20210128731A1 (en) * 2018-04-18 2021-05-06 Cedars-Sinai Medical Center Nanoparticles for boron neutron capture therapy and for diagnosing, detecting, and treating cancer
CN112844484A (zh) * 2021-01-22 2021-05-28 湖南大学 一种氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料及其制备方法和应用
CN113292989A (zh) * 2021-06-04 2021-08-24 青岛大学 钴离子配位型硼量子点基于酶催化反应的乳酸荧光纳米生物探针的制备方法
CN113827734A (zh) * 2021-09-22 2021-12-24 青岛大学 具有多种生物医学功能的金属离子配位硼量子点复合载体的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080107309A (ko) * 2007-06-05 2008-12-10 이화여자대학교 산학협력단 붕소 화합물의 금속 이중층 수산화물과의 나노 혼성체, 그제조방법, 및 그 나노 혼성체를 포함하는 붕소 중성자 포획치료용 약학 조성물
US20170258724A1 (en) * 2014-11-20 2017-09-14 National University Of Science And Technology "Misis" Method of boron nitride nanoparticle fabrication for antitumor drug delivery
US20210128731A1 (en) * 2018-04-18 2021-05-06 Cedars-Sinai Medical Center Nanoparticles for boron neutron capture therapy and for diagnosing, detecting, and treating cancer
CN112844484A (zh) * 2021-01-22 2021-05-28 湖南大学 一种氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料及其制备方法和应用
CN113292989A (zh) * 2021-06-04 2021-08-24 青岛大学 钴离子配位型硼量子点基于酶催化反应的乳酸荧光纳米生物探针的制备方法
CN113827734A (zh) * 2021-09-22 2021-12-24 青岛大学 具有多种生物医学功能的金属离子配位硼量子点复合载体的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BINGBING HUO等: "One-Step Synthesis of Fluorescent Boron Nitride Quantum Dots via a Hydrothermal Strategy Using Melamine as Nitrogen Source for the Detection of Ferric Ions", 《LANGMUIR》, vol. 33, pages 10674 - 10675 *
JUN LI等: "Multifunctional carbon quantum dots as a theranostic nanomedicine for fluorescence imaging-guided glutathione depletion to improve chemodynamic therapy", 《JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE》, vol. 606, pages 1219 - 122 *

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