CN115990267B

CN115990267B - 甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN115990267B
Application number: CN202211251731.4A
Authority: CN
Inventors: 万庆祥; 伍小沛; 李俊峰
Original assignee: Wuhan Aisiche Technology Co ltd
Current assignee: Wuhan Aisiche Technology Co ltd
Priority date: 2022-10-13
Filing date: 2022-10-13
Publication date: 2024-05-14
Anticipated expiration: 2042-10-13
Also published as: CN115990267A

Abstract

本发明属于巨噬细胞极化剂合成技术领域，尤其涉及一种甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料及其制备方法和应用。所述甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料，包括甲基丙烯酰基明胶固化形成的基体和负载在基体网络结构中的光热剂，光热剂选自二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物中一种或多种；光热剂与甲基丙烯酰基明胶的质量比为0.5‑5：100。本发明以甲基丙烯酰基明胶为基体，将光热剂MXenes负载到其三维网络结构中，获得的复合光热材料具有良好的光热效应和优良的生物相容性，可在体外环境下，基于光热效应，引发热休克蛋白介导的信号通路，在短时间内诱导巨噬细胞极化为M1型，对巨噬细胞的极化调控能力强，且调控方法简单，易于操作和控制。

Description

甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及巨噬细胞极化剂合成技术领域，特别涉及一种甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料及其制备方法和应用。

背景技术

巨噬细胞是人体内的一种天然免疫细胞，主要功能包括吞噬、外源性抗原提呈以及通过分泌细胞因子和生长因子调节免疫反应。作为最早接触抗原的免疫细胞之一，它们的反应对免疫反应至关重要。巨噬细胞的极化是调节巨噬细胞功能的有效途径。根据巨噬细胞的表型和细胞因子分泌情况，巨噬细胞分为经典激活(Classically activatedmacrophage，M1)和替代激活(Alternatively activated macrophage，M2)两大类型。M1巨噬细胞是促炎细胞，能够高表达抗原，分泌产生IL-12和IL-23，激活T细胞反应，抑制细胞增殖以及通过分泌促炎细胞因子和一氧化氮(NO)而导致组织损伤。M2巨噬细胞是典型的抗炎巨噬细胞，抗原表达能力差，IL-12分泌水平低，IL-10、IL-4和IL-13分泌水平高，免疫抑制作用明显，其主要功能是促进细胞增殖、组织修复、血管生成和吞噬，减少炎症调节。许多临床研究发现，两种不同的极化巨噬细胞在不同的微环境响应不同刺激时，可以在功能上相互转变，因此巨噬细胞的极化在肠炎、骨关节炎、糖尿病、冠状动脉粥样硬化、肺癌、乳腺癌、前列腺癌、卵巢癌和结直肠癌的发生、发展中起着重要的作用。

目前，在脂多糖(lipopolysaccharides，LPS)、Th1类细胞因子(TNF-α、IFN-γ)或人血小板裂解物(Human platelet lysate，HPL)等巨噬细胞极化剂诱导下，巨噬细胞可被激活极化为M1型，与之对应，在Th2类细胞因子(IL-4、IL-10、IL-13)等巨噬细胞极化剂诱导下，巨噬细胞可被激活为M2型。然而前述方法中的巨噬细胞极化剂多为小分子药物或细胞因子，在应用上存在诱导过程复杂、无法精准控制这调控浓度等问题，而且细胞因子等物质对后续细胞使用易造成干扰和影响，严重时将引起过度的炎症反应。此外，通过RNA干扰技术等改变Krüppel-like factors(KLF4)、STAT6、miR-33等基因的表达，也能调节巨噬细胞的极化状态。但miRNA在环境中难以稳定存在，另一方面，其只能实现低层次的表达，继而导致对巨噬细胞的极化的调控能力较差。鉴于此，寻找一种新的有效调节巨噬细胞极化状态的方法，在预防和治疗炎症相关疾病方面意义重大。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料及其制备方法和应用，目的在于解决现有技术中的一部分问题或至少缓解现有技术中的一部分问题。

为实现上述目的，本发明具体通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料，包括甲基丙烯酰基明胶固化形成的基体和负载在所述基体网络结构中的光热剂，所述光热剂选自二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物中一种或多种；其中，所述光热剂与所述甲基丙烯酰基明胶的质量比为0.5-5：100。

进一步地，所述光热剂与所述甲基丙烯酰基明胶的质量比为0.5-2：100。

进一步地，所述光热剂为Ti₃AlC₂。

进一步地，所述甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料还包括光引发剂，所述光引发剂与所述甲基丙烯酰基明胶的质量比为0.01-0.1：100。

更进一步地，所述光引发剂为苯基-2，4，6-三甲基苯甲酰基膦酸锂。

本发明还提供了如上所述的甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将光热剂粉末加入到甲基丙烯酰基明胶溶液中，超声分散；

S2、使所述甲基丙烯酰基明胶交联固化，反应完成后，冷冻干燥，得到甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料。

进一步地，步骤S1中，所述甲基丙烯酰基明胶溶液的质量浓度为5-20％。

进一步地，步骤S2中，使所述甲基丙烯酰基明胶交联固化具体包括：向所述甲基丙烯酰基明胶溶液中加入光引发剂，混合均匀后，将反应液置于蓝光下照射，直至所述甲基丙烯酰基明胶交联固化，形成水凝胶结构。

另外，本发明提供了如上所述的甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料在制备巨噬细胞极化剂中的应用。

进一步地，所述甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料用于在近紫外光激发下促进巨噬细胞向M1型极化。

本发明的优点及积极效果为：

本发明以甲基丙烯酰基明胶为基体，将光热剂MXenes负载到其三维网络结构中，大大提高了MXenes片层的分散性，使材料具有良好的光热效应和光稳定性，且甲基丙烯酰基明胶三维网络结构为巨噬细胞提供了充足的增殖、生长空间，能显著提高细胞的增殖活性，降低光热剂的细胞毒性，因此，获得的复合光热材料具有良好的光热效应和优良的生物相容性，可在体外环境下，基于光热效应，引发热休克蛋白(尤其是热休克蛋白60、热休克蛋白70和热休克蛋白90)介导的信号通路，在短时间内诱导巨噬细胞极化为M1型，对巨噬细胞的极化调控能力强，且调控方法简单，易于操作和控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例的光热剂Ti₃AlC₂的傅立叶变换红外光谱图；

图2为本发明实施例的光热剂Ti₃AlC₂在不同分辨率下的电镜图；

图3为本发明实施例的光热剂Ti₃AlC₂在不同分辨率下的透射电镜图；

图4为本发明实施例的光热剂Ti₃AlC₂的高分辨电子显微镜和傅立叶变换图；

图5为本发明实施例的GelMA/MXenes复合光热材料的扫描电镜图；

图6为本发明实施例的GelMA/MXenes复合光热材料的表面元素图谱分析图；

图7为本发明实施例的GelMA/MXenes复合光热材料的光热性能测试原理和结果图；

图8为本发明实施例的GelMA/MXenes复合光热材料的细胞相容性实验结果图；

图9为本发明实施例的GelMA/MXenes复合光热材料的免疫反应结果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明，各实施例及试验例中所用的设备和试剂如无特殊说明，均可从商业途径得到。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本申请包含的信息，对于本领域技术人员来说可以轻而易举地对本发明的精确描述进行各种改变，而不会偏离所附权利要求的精神和范围。应该理解，本发明的范围不局限于所限定的过程、性质或组分，因为这些实施方案以及其他的描述仅仅是为了示意性说明本发明的特定方面。实际上，本领域或相关领域的技术人员明显能够对本发明实施方式作出的各种改变都涵盖在所附权利要求的范围内。

为了更好地理解本发明而不是限制本发明的范围，在本申请中所用的表示用量、百分比的所有数字、以及其他数值，在所有情况下都应理解为以词语“大约”所修饰。因此，除非特别说明，否则在说明书和所附权利要求书中所列出的数字参数都是近似值，其可能会根据试图获得的理想性质的不同而加以改变。各个数字参数至少应被看作是根据所报告的有效数字和通过常规的四舍五入方法而获得的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

肿瘤相关巨噬细胞常常成为肿瘤内比例最高的免疫细胞，甚至可占肿瘤组织全部细胞数量的50％。肿瘤相关巨噬细胞以促进肿瘤生长的M2型为主，是肿瘤发生发展的重要驱动因素，是近年来极受关注的治疗靶点。光热疗法是基于近红外光刺激的非侵入性和非侵入性治疗模式，其利用具有较高光热转换效率的材料(以下简称光热剂)，将其注射入人体内部，在外部光源(一般是近红外光)的照射下将光能转化为热能来消融肿瘤细胞，在消融肿瘤的同时，释放损伤相关分子和某些细胞因子(如IFN-γ)，激活机体的免疫系统。基于这一原理，光热疗法可作为一个极具潜力的肿瘤相关巨噬细胞调控策略。在过去的几十年里，大量具有近红外响应能力的纳米材料被开发出来并用作光热转换器，涵盖了有机和无机材料体系；其中，常见的有机光热剂有有机小分子IR825、吲哚青绿(ICG)等，典型的无机光热试剂包括金纳米棒(Au NRs)、碳材料(石墨烯及其衍生物、碳纳米管和富勒烯)、硫化铜纳米颗粒、普鲁士蓝纳米颗粒、过渡金属硫化物纳米片和黑磷纳米片等。MXenes材料具有二维层片状结构，在表面含有大量的含氧基团，因此具有很高的官能度。可以通过对MXenes进行表面工程处理，获得理想的光热转换性能。此外，MXenes材料还具有化学成分可调，物理化学性质及生物效应独特等特性，在治疗性纳米医学领域具有巨大的应用潜力。与传统的光热剂相比，MXenes具有较大的比表面积，在紫外区到近红外区具有较高的光谱带和较高的光热转换效率，使其在光热治疗中具有非常广阔的前景。MXenes虽然具有良好的光热效应，但同时具有较高的细胞毒性，且材料难以成型，导致其难以用于改善肿瘤相关巨噬细胞的极化状态。

为提高MXenes材料的成型性并降低细胞毒性，本发明实施例提供了一种甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料，包括甲基丙烯酰基明胶(GelMA)固化形成的基体和负载在所述基体网络结构中的光热剂，所述光热剂选自二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物(合称MXenes)中一种或多种；其中，所述光热剂与所述甲基丙烯酰基明胶的质量比为0.5-5：100，换言之，所述光热剂的添加量为所述甲基丙烯酰基明胶总质量的0.5％-5％。

在本发明的上下文中，术语“MXenes”的化学式为M_n+1X_n T_x(n＝1-3)，其中，M代表过渡金属(如Ti、Zr、Nb、Cr、Mo等)；X代表碳或氮，Tx表示表面终端(例如-OH、-O或-F)，当把它加入到反应体系中时，会衍生出一些协同作用进而产生新性能。具体地，本发明中所述光热剂为Ti₃AlC₂。

本发明中，甲基丙烯酰基明胶(GelMA)由甲基丙烯酸酐(MA)与明胶(Gelatin)制备获得，具有优异的生物相容性，将其固化之后，如通过热固化或光固化等手段，将形成适于细胞生长与分化且有一定强度的三维网络结构，作为基体，光热剂MXenes负载在甲基丙烯酰基明胶形成的网络结构中，形成复合光热材料。一方面，光热剂MXenes颗粒通过其表面终端的-OH与GelMA中的-COOH形成氢键而牢固固定在网络结构中，避免了片层团聚、坍塌的问题，大大提高了MXenes片层的分散性，使材料具有良好的光热效应和光稳定性；另一方面，GelMA的三维网络结构能为巨噬细胞提供高效的物质交换通道，也能为巨噬细胞增殖、生长提供空间，进而显著提高细胞的增殖活性，降低MXenes光热剂的细胞毒性。因此，MXenes和GelMA结合可产生良好的光热效应，并获得优良的生物相容性，同时该复合光热材料还具有光热显影成像的功能。

使用时，将本发明的复合光热材料与离体的巨噬细胞共培养，在近红外光激发下，近红外光(NIR)波长在700-1350nm之间，在生物组织中具有良好的穿透性和安全性，此波长范围也称为近红外生物窗口，基于光热效应，材料将快速升温，并由此通过热效应引发热休克蛋白(尤其是热休克蛋白60、热休克蛋白70和热休克蛋白90)介导的通路，诱导巨噬细胞极化，促进巨噬细胞分化为M1型。该操作过程简单、高效、易于调控，仅通过近红外光照射即可在短时间(一般2d)内有效调控巨噬细胞状态，而且无需添加额外的化学试剂如细胞因子，且其优良的生物相容性，也使得该材料的生物安全性高。本发明有望应用于肿瘤治疗领域，通过将肿瘤相关巨噬细胞重编程为抗肿瘤的M1表型以克服肿瘤微环境免疫抑制作用和促进肿瘤免疫治疗。

此外，本发明通过MXenes和GelMA配合，可形成水凝胶结构的复合光热材料，水凝胶具有完全不同于常规材料的丰富物理化学性能，易于分散在水溶液或生物体体液中，这可提高复合光热材料与巨噬细胞的粘附性。且，由于所述复合水凝胶的凝胶性，本发明的复合光热材料还可以通过注射等方式，将其直接注射到目标部位，为临床重大疾病的诊断和治疗提供了全新的解决方案。综上所述，本发明的复合光热材料可用于药物输送系统、对肿瘤的光治疗模式、诊断性成像、体内安全性、具无创诊断能力的多模式治疗、生物传感和组织工程等生物医学应用方向。

为进一步提高光热效应和生物相容性，优选地，所述光热剂与所述甲基丙烯酰基明胶的质量比为0.5-2：100。

可选地，所述甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料还包括引发剂，所述引发剂用于促进甲基丙烯酰基明胶固化形成三维网络结构。

优选地，所述引发剂为光引发剂。可以理解的是，光引发剂在聚合温度下受光激发分解成自由基，自由基引发甲基丙烯酰基明胶分子链之间相互聚合，本发明对光引发剂的种类不作特殊的限定。

在一些实施例中，所述光引发剂具体可以为苯基-2，4，6-三甲基苯甲酰基膦酸锂(LAP)。GelMA是一种光敏生物材料，与蓝光或紫外光引发剂配合使用，可在蓝光或紫外光作用下交联固化。

可选地，所述光引发剂与所述甲基丙烯酰基明胶的质量比为0.01-0.1：100。光引发剂浓度的浓度会影响聚合反应的快慢，在前述范围内，可以得到孔隙较为均一的甲基丙烯酰基明胶网络结构。

基于相同的发明构思，本发明另一实施例提供了如上所述的甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料的制备方法，包括以下步骤：

本发明先将光热剂粉末与甲基丙烯酰基明胶溶液混合，之后超声搅拌一段时间如1h，使光热剂均匀分散在溶液中，且片层结构之间也保持高度的分散，再通过热固化或者光固化的方式使甲基丙烯酰基明胶聚合形成三维网络结构，与此同时，光热剂负载在GelMA三维网络结构的孔隙中，保证光热剂的片层分散更均匀，光热性能更好。

具体而言，所述甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料的制备方法与如上所述的甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

步骤S1中，所述甲基丙烯酰基明胶溶液的质量浓度为5-20％。具体地，可以为5％、10％、15％或20％。

步骤S2中，使所述甲基丙烯酰基明胶交联固化具体包括：向所述甲基丙烯酰基明胶溶液中加入光引发剂，混合均匀后，将反应液置于蓝光下照射，直至所述甲基丙烯酰基明胶交联固化，形成水凝胶结构。

具体地，所述蓝光波长为405nm。

基于相同的发明构思，本发明再一实施例提供了如上所述的甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料的应用，具体地，为所述的甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料在制备巨噬细胞极化剂中的应用，所述的甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料基于光热效应可用于促进巨噬细胞向M1型极化。

所述甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料的应用与如上所述的甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照制造厂商所建议的条件。

实施例1

一种甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料，包括光引发剂LAP、甲基丙烯酰基明胶(GelMA)固化形成的基体和负载在基体网络结构中的光热剂，光热剂为Ti₃AlC₂；其中，光热剂与甲基丙烯酰基明胶的质量比为0.5：100，光引发剂与甲基丙烯酰基明胶的质量比为0.01：100。甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料制备方法，包括以下步骤：

S1、将光热剂粉末加入到质量浓度为10(wt)％甲基丙烯酰基明胶溶液中，超声分散1h；

S2、向甲基丙烯酰基明胶溶液中加入光引发剂LAP，混合均匀后，将反应液至于405nm蓝光下照射一段时间，直至反应液中甲基丙烯酰基明胶交联固化，形成水凝胶结构，反应完成后，冷冻干燥，得到甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料。

实施例2

一种甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料，包括光引发剂LAP、甲基丙烯酰基明胶(GelMA)固化形成的基体和负载在基体网络结构中的光热剂，光热剂为Ti₃AlC₂；其中，光热剂与甲基丙烯酰基明胶的质量比为2：100，引发剂与甲基丙烯酰基明胶的质量比为0.05：100。甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料制备方法同实施例1。

实施例3

一种甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料，包括光引发剂LAP、甲基丙烯酰基明胶(GelMA)固化形成的基体和负载在基体网络结构中的光热剂，光热剂为Ti₃AlC₂；其中，光热剂与甲基丙烯酰基明胶的质量比为5：100，引发剂与甲基丙烯酰基明胶的质量比为0.1：100。甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料制备方法同实施例1。

性能测试

1)结构表征

用傅立叶变换红外光谱仪(美国Thermofiner IN10)在400-4000cm^-1范围内分析了光热剂Ti₃AlC₂的表面化学成分，结果见图1，其中，横坐标表示波长，纵坐标表示透射率。从图1中可以看出，光热剂Ti₃AlC₂的在1619cm^-1处有一个C＝C特征峰，在3410cm^-1处有一个-OH基峰。在1000cm^-1以下的特征吸收峰有增强的趋势，表明Ti₃AlC₂在紫外近红外区具有增强吸收的作用。图2示出了光热剂Ti₃AlC₂在不同放大倍数下(从左到右放大倍数依次为500、1000、2000、5000倍)下的电镜图，用日本JEM-2100F电子显微镜进行了高分辨电子显微镜(HRTEM)观察，从图中可以看出致密的前驱体Ti₃AlC₂呈典型的层状结构，表面光滑，堆积紧密。在透射电子显微镜下观察，Ti₃AlC₂具有2D层状结构的薄而透明的表面(见图3，图3中从左到右分辨率依次为1μm、200nm、100nm)。高分辨电子显微镜和傅立叶变换(见图4)表明，Ti₃AlC₂粒子具有平面拓扑结构和结晶度良好的六方晶体结构。前述结果均表明，单一光热剂Ti₃AlC₂材料难以成型。

本发明通过将光热剂Ti₃AlC₂与GelMA复合，可以得到结构性能良好的复合光热材料。以实施例1为例，利用扫描电子显微镜进行扫描观察，采用本发明技术方案制备得到的GelMA/MXenes复合光热材料(以下命名为MXenes-GelMA)的微观结构如图5(从左到右放大倍数依次为50、100、500倍)所示。从图5中可以看出，添加光热剂Ti₃AlC₂后，GelMA的微观结构发生了显著的变化，其孔径较小，孔壁较薄，凝胶网络结构紧凑，大、小孔相互交织，光热剂Ti₃AlC₂均匀分散在其中。从能谱仪(捷克TESCAN Mira LMS)表面元素图谱分析图(见图6)中也可以看出C、Al和Ti原子均匀分布在复合光热材料中。通过二种材料复合，显著提高了光热剂的分散性，有助于光热剂的成型和光热效应的提高。另外，光热剂Ti₃AlC₂的加入使GelMA的凝胶网络结构更为致密，在一定程度上提高了其生物相容性，且形成了更为丰富的孔隙结构，为巨噬细胞增殖、生长提供了充足的空间，有利于提高巨噬细胞的增殖活性和促进其极化。

其余实施例也能得到与前述实验结果相同或相似的结论。在此，其余实验数据不再重复展示。

2)光热性能表征

用移液枪准确地将1mL MXenes-GelMA材料溶液转移到2mL离心管中，使用近红外激光(1064nm)在室温条件下以0.6W/cm²功率密度照射7min，分别用GelMA和MXenes作空白对照，采用近红外光热相机每隔60秒测量并记录溶液的温度，测量原理见图7，测定结果见表1。

表1实施例1-3的复合光热材料光热性能测试结果

复合光热材料在不同时间的温升图片显示，在7min内，其温度有效地上升到35以上℃，表明MXenes-GelMA材料具有优异的光热性能，能够快速将光能转换为热能，并使自身温度升高。

3)细胞相容性实验

将小鼠单核巨噬细胞(RAW264.7，购自华中科技大学同济医学院)分别与MXenes材料、GelMA材料和实施例1制得的MXenes-GelMA材料共培养2天，RAW264.7巨噬细胞的培养基由500mL高糖培养液(GIBCO)、10mL胎牛血清(GBICO)和5mL青霉素/链霉素溶液(GIBCO)混合制得。在细胞培养过程中每隔2天更换一次培养液。培养完成之后利用4-二氨基-6-二氨基-2-苯基吲哚(DAPI)和钙黄绿素(Calcein-AM)进行染色，置于倒置荧光显微镜(奥林巴斯，奥林巴斯IX71，日本)观察细胞染色情况，结果见图8，其中，Bright Field表示明场。

从图8可以看到，MXenes-GelMA材料组被DAPI染色的细胞核形态完整、清晰，表明细胞状态良好，生长迅速且相互黏附；被Calcein AM染色的细胞数量与GelMA材料组以及空白对照组(未加入任何材料，图8中未示出空白对照组的实验结果)基本相同或相差不大，而MXenes材料组的细胞数量明显较少，细胞存活率低。以上结果表明，MXenes-GelMA复合光热材料为RAW264.7巨噬细胞的生长提供了生物相容的微环境，生物安全性高，细胞毒性小。

4)巨噬细胞极化调控实验

将GelMA材料和MXenes-GelMA材料分别滴加到6孔板中，然后将RAW264.7巨噬细胞加入6孔板中培养24h至贴壁，之后使用1064nm波长的近红外光以0.6W/cm²的功率密度照射6孔板7min，并间隔6h照射一次，孵育48h，以未使用近红外光照射的GelMA材料组、MXenes-GelMA材料组为对照组，其它处理同实验组。孵育48h后，采用RT-PCR法检测炎症相关细胞因子(CD86、iNOS、CD206和Arg1)和热休克蛋白(HSP60、HSP70、HSP90和HSP110)的mRNA水平；具体地，按RNA提取试剂盒说明书进行RNA提取，提取的RNA反转录成cDNA，用快速启动通用SYBR Green Master(罗氏)进行基因表达检测。扩增产物的序列如表2所示(详细参见序列表)。

表2炎症相关细胞因子和热休克蛋白扩增引物

用SPSS18.0统计软件对上述每组实验数据中至少3个独立样本进行统计学分析，均数±标准差(n＝3)，组间比较采用单因素方差分析(ANOVA)，确定组间差异有统计学意义。将统计差异标记为星号(*)，并设置统计差异(p<0.05)，结果见图9。图9中，横坐标为实验组别，纵坐标为mRNA相对表达量，从左到右、从上到下依次为CD86、iNOS、CD206、Arg1、HSP60、HSP70、HSP90和HSP110的mRNA相对表达量。

CD86和iNOS是M1表型的标志性基因，CD206和Arg1是M2表型的标志性基因。从图9中可以看出，GelMA组、MXenes-GelMA组、近红外二区(NIR II)照射GelMA(NIR II+GelMA)组，在2d时CD86和iNOS表达水平没有显著上调，相比之下，近红外二区照射MXenes-GelMA(NIR II+MXenes-GelMA)组在第2d时CD86和iNOS显著上调。然而，相同处理条件下，CD206和Arg1均无显著变化。表明，将本发明的复合光热材料与巨噬细胞共培养时，近红外二区照射MXenes-GelMA可促进巨噬细胞向M1型分化。

热休克蛋白(HSP)是一种广泛存在且高度保守的应激蛋白。它在抗原的经典递呈和交叉递呈、巨噬细胞和淋巴细胞的激活以及树突状细胞的激活和成熟过程中发挥着重要作用。通过对HSP60、HSP 70、HSP 90、HSP 110分析，发现HSP60、HSP 70、HSP 90在NIR II+MXenes-GelMA组2天时高表达，而HSP110的表达水平在NIR II+MXenes-GelMA组无明显变化。HSP60已被确认为先天免疫系统的危险信号，它是一种关键的内源性炎症介质，在组织损伤和/或应激反应中产生，据推测可能是由受损细胞释放的。HSP60刺激巨噬细胞产生细胞毒性和促炎介质，包括一氧化氮、肿瘤坏死因子α、白介素6和白介素12。HSP70是坏死性细胞死亡的产物。它结合到巨噬细胞的脂筏微域，并在几分钟内刺激吞噬和内化抗原的呈现。HSP90是治疗慢性肝病的新靶点，在肝脏免疫细胞活化中发挥重要作用，抑制HSP90可以减少酒精引起的脂肪变性和促炎细胞因子分泌，并抑制酒精性肝损伤。HSP60、HSP 70和HSP90显著上调，表明本发明的复合光热材料通过光热效应引发热休克蛋白介导的通路，进而可能激活某种炎症信号通路，诱导巨噬细胞向M1型极化，实现特异性调节极化巨噬细胞。

其余实施例也能得到与前述实验结果相似的结论。在此，其余实验数据不再重复展示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料在制备巨噬细胞极化剂中的应用，其特征在于，所述甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料用于在近紫外光激发下促进巨噬细胞向M1型极化；

所述甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料包括甲基丙烯酰基明胶固化形成的基体和负载在所述基体网络结构中的光热剂，所述光热剂选自二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物中一种或多种；其中，所述光热剂与所述甲基丙烯酰基明胶的质量比为0.5-5：100。

2.根据权利要求1所述的甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料在制备巨噬细胞极化剂中的应用，其特征在于，所述光热剂与所述甲基丙烯酰基明胶的质量比为0.5-2：100。

3.根据权利要求1或2所述的甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料在制备巨噬细胞极化剂中的应用，其特征在于，所述光热剂为Ti₃AlC₂。

4.根据权利要求1或2所述的甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料在制备巨噬细胞极化剂中的应用，其特征在于，所述甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料还包括光引发剂，所述光引发剂与所述甲基丙烯酰基明胶的质量比为0.01-0.1：100。

5.根据权利要求4所述的甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料在制备巨噬细胞极化剂中的应用，其特征在于，所述光引发剂为苯基-2，4，6-三甲基苯甲酰基膦酸锂。

6.根据权利要求1所述的甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料在制备巨噬细胞极化剂中的应用，其特征在于，所述甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料的制备方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料在制备巨噬细胞极化剂中的应用，其特征在于，步骤S1中，所述甲基丙烯酰基明胶溶液的质量浓度为5-20％。

8.根据权利要求6所述的甲基丙烯酰基明胶/MXenes复合光热材料在制备巨噬细胞极化剂中的应用，其特征在于，步骤S2中，使所述甲基丙烯酰基明胶交联固化具体包括：向所述甲基丙烯酰基明胶溶液中加入光引发剂，混合均匀后，将反应液置于蓝光下照射，直至所述甲基丙烯酰基明胶交联固化，形成水凝胶结构。