CN116036272A - PVP修饰的Ru纳米片的制备方法及其用途 - Google Patents
PVP修饰的Ru纳米片的制备方法及其用途 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种PVP修饰的Ru纳米片的制备方法，其包括如下步骤：将RuCl3和PVP溶解在水中，加入甲醛溶液，再加水混匀，得到反应液；将所述反应液在150～200℃下进行水热反应，得到PVP修饰的Ru纳米片。本发明设计的PVP修饰的Ru纳米片具有良好的尺寸调控以及近红外II区(NIR‑II)光热性能以及优异的类酶催化性能，结合其NIR‑II光热/类酶催化协同增强治疗可以实现肿瘤精确治疗的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种PVP修饰的Ru纳米片的制备方法及其用途，属于光热及类酶催化纳米材料技术领域。
背景技术
癌症作为致死率最高的疾病之一，其治疗方法一直是研究热点。传统的化疗、手术治疗等方法存在着治疗效率低及易转移复发等缺点。基于酶的催化治疗作为一种新型的癌症治疗方法由于其较好的生物相容性和治疗后的高存活率引起了研究者的广泛关注。天然酶虽然具有高特异性的催化性能，但其稳定性较差且多功能性不足。随着纳米技术的发展，人们发现了一些具有类酶催化活性的纳米材料，即纳米酶。类酶催化治疗是纳米酶在温和的条件下选择性和特异性地催化生物体内发生反应生成对肿瘤有治疗作用的产物，从而达到治疗肿瘤目的的一种方法。目前大多数纳米酶催化活性较弱且功能单一，这使其在肿瘤微环境中发生的类酶催化反应动力学缓慢，很难达到高效治疗肿瘤的目的。开发具有NIR-II光热增强类酶催化治疗功能且生物相容性良好的纳米酶可以弥补目前纳米酶催化治疗在癌症方面应用存在的缺陷，对于肿瘤的高效治疗具有重要意义。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种PVP修饰的Ru纳米片的制备方法及其用途，以解决现有技术中所存在的上述问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种PVP修饰的Ru纳米片的制备方法，其包括如下步骤：
将RuCl3和PVP溶解在水中，加入甲醛溶液，再加水混匀，得到反应液；
将所述反应液在150～200℃下进行水热反应，得到PVP修饰的Ru纳米片。
作为优选方案，所述RuCl3和PVP的质量比为1：(6～10)。
作为优选方案，所述甲醛溶液的质量分数为30～40％。
作为优选方案，所述水热反应的时间为8～10h。
一种由前述的制备方法得到的PVP修饰的Ru纳米片在光热治疗药物中的用途。
本发明中的PVP修饰的Ru纳米片，由于PVP分子具有易修饰、良好的生物相容性等优势，可以作为修饰剂参与到金属纳米材料的合成。材料结合了金属纳米材料优异的光热性能、类酶催化活性以及PVP分子良好的生物相容性，使其在生物传感和肿瘤治疗应用中具有重要意义。
本发明中的PVP修饰的Ru纳米片具有良好的NIR-II光热性能以及优异的类酶催化性能，可实现NIR-II光热和类酶催化协同治疗。通过对PVP修饰的Ru纳米片进行1064nm激光照射，光热转化效率可达到43.6％。Ru NSs在体外具有良好的生物相容性以及光热治疗效果，能够有效地杀死癌细胞。另外，Ru纳米片可催化肿瘤环境中氧气生成过氧化氢，同时还可以催化H2O2分解生成高细胞毒性的1O2使细胞凋亡。此外，Ru纳米片还可以消耗肿瘤微环境中的谷胱甘肽(GSH)，加速ROS的积累增强氧化应激杀死癌细胞。在NIR-II区激光照射下，Ru纳米片的光热效应会使温度的提高、增强Ru纳米片的三种类酶催化性能，进一步实现NIP-II区光热增强类酶催化治疗性能。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明设计的PVP修饰的Ru纳米片有良好的尺寸调控及近红外II区光热性能、优异的类酶催化性能，结合其NIR-II光热/类酶催化协同增强治疗可以实现肿瘤高效治疗的目的。
本发明制备的Ru纳米片在1064nm处的光热转化效率为43.6％，消光系数为10.8Lg-1cm-1。在1064nm激光功率密度为1W/cm2时，80μg L-1的Ru纳米片在激光照射10min后很快升温到48℃，达到了可以杀死肿瘤细胞的温度。Ru纳米片具有优异的氧化酶、过氧化物酶和谷胱甘肽过氧化物酶性能。其中，氧化酶可以催化氧气生成过氧化氢，最佳pH为4.0；过氧化物酶可以催化过氧化氢分解为1O2，最佳pH为5.5；谷胱甘肽过氧化物酶可以催化GSH变为氧化型谷胱甘肽(GSSG)。NIR-II激光照射后，Ru纳米片可以将NIR-II激光能量转化为局部热，光热效应可以加快Ru纳米片的类酶催化反应速率，提高了Ru纳米片的类酶催化治疗性能。
综上所述，Ru纳米片表现出良好的NIR-II光热和类酶催化治疗效果且具有极好的协同增强治疗作用，对于Ru纳米片在肿瘤治疗中的应用研究具有积极的推动作用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中实施例1制备的Ru纳米片的TEM图；
图2为本发明中实施例1制备的单个Ru纳米片的HRTEM图；
图3为本发明中实施例1制备的Ru纳米片的XPS全谱表征图；
图4为本发明中实施例1制备的Ru纳米片的Ru 3p的精细谱图；
图5为本发明中实施例1制备的Ru纳米片的XRD表征图；
图6为本发明中实施例1制备的不同浓度Ru纳米片水悬浮液对应的UV-vis-NIR吸收光谱图；
图7为本发明中实施例1制备的Ru纳米片在1064nm波长处的吸光度同浓度之间的线性拟合直线；
图8为本发明中实施例1制备的不同浓度的Ru纳米片水悬浮液在1064nm激光照射下的光热升温曲线；
图9为本发明中实施例1制备的Ru纳米片水悬浮液在不同功率的1064nm激光照射下的光热升温曲线；
图10为本发明中实施例1制备的Ru纳米片水悬浮液在1064nm激光照射下20min的升温降温曲线图；
图11为本发明中实施例1制备的Ru纳米片降温10min过程中时间t与lnθ的关系图；
图12为本发明中实施例1制备的Ru纳米片在五个1064nm激光开/关循环内的升温/降温曲线；
图13为本发明中实施例1制备的Ru纳米片在不同体系的UV-Vis-NIR吸收光谱(实线为只加Ru水溶液，短划线为加入Ru和TMB，划线为只加TMB)；
图14为本发明中实施例1制备的Ru纳米片在加入TMB时不同pH条件下652nm处吸光度随时间变化曲线；
图15为本发明中实施例1制备的Ru纳米片在加入TMB时有氧气和无氧气环境下的UV-vis-NIR吸收光谱；
图16为本发明中实施例1制备的Ru纳米片在加入TMB时有光照和无光照条件下652nm处吸光度随时间变化柱状图；
图17为本发明中实施例1制备的Ru纳米片在加入TMB时有无异丙醇的UV-vis-NIR吸收光谱(a为未加入异丙醇，b为加入异丙醇)；
图18为本发明中实施例1制备的Ru纳米片在加入MO(甲基橙)时有无对苯醌的UV-vis-NIR吸收光谱(a为未加入对苯醌，b为加入对苯醌)；
图19为本发明中实施例1制备的Ru纳米片在加入TMB时有无色氨酸的UV-vis-NIR吸收光谱(a为未加入色氨酸，b为加入色氨酸)；
图20为本发明中实施例1制备的Ru纳米片在不同体系的UV-vis-NIR吸收光谱(实线为只加Ru水溶液，点线为加入Ru水溶液和过氧化氢检测试剂，短划线为只加过氧化氢检测试剂)；
图21为本发明中实施例1制备的Ru纳米片每个体系的UV-vis-NIR吸收光谱(划线为只加Ru水溶液，点划线为加入Ru水溶液和TMB，实线为加入过氧化氢和TMB，短划线曲线为加入过氧化氢，TMB和Ru水溶液)；
图22为本发明中实施例1制备的Ru纳米片在加入TMB和过氧化氢时不同pH条件下652nm处吸光度随时间变化曲线；
图23为本发明中实施例1制备的Ru纳米片在加入TMB和过氧化氢时有光照和无光照条件下652nm处吸光度随时间变化柱状图；
图24为本发明中实施例1制备的Ru纳米片在加入TMB和过氧化氢时有无异丙醇的UV-vis-NIR吸收光谱(a为未加入异丙醇，b为加入异丙醇)；
图25为本发明中实施例1制备的Ru纳米片在加入MO(甲基橙)和过氧化氢时有无对苯醌的UV-vis-NIR吸收光谱(a为未加入对苯醌，b为加入对苯醌)；
图26为本发明中实施例1制备的Ru纳米片在加入TMB和过氧化氢时有无色氨酸的UV-vis-NIR吸收光谱(a为未加入色氨酸，b为加入色氨酸)；
图27为本发明中实施例1制备的Ru纳米片与GSH反应不同时间后的UV-vis-NIR吸收光谱；
图28为本发明中实施例1制备的Ru纳米片组和Control组(无Ru纳米片)在无光照条件下与GSH反应不同时间后在412nm处的吸光强度对比；
图29为本发明中实施例1制备的Ru纳米片组和Control组(无Ru纳米片)在1064nm光照条件下与GSH反应不同时间后在412nm处的吸光强度对比；
图30为本发明中实施例1制备的Ru纳米片在有无光照条件下与GSH反应不同时间后在412nm处的吸光强度对比；
图31为本发明中实施例1制备的Ru纳米片在水中0天和4天的UV-vis-NIR吸收光谱；
图32为本发明中实施例1制备的Ru纳米片在磷酸缓冲液(PBS)(pH＝7.4)中0天和4天的UV-vis-NIR吸收光谱；
图33为本发明中实施例1制备的Ru纳米片在含0.9％NaCl的PBS溶液中0天和4天的UV-vis-NIR吸收光谱；
图34为本发明中实施例1制备的Ru纳米片在1064培养基中0天和4天的UV-vis-NIR吸收光谱；
图35为本发明中实施例1制备的Ru纳米片对3T3和4T1细胞的毒性；
图36为本发明中实施例1制备的不同浓度Ru纳米片孵育的4T1细胞经1064nm激光照射10min及不经过激光照射的成活率柱状图；
图37为本发明中实施例1制备的不同浓度Ru纳米片在不同pH条件下对4T1细胞进行类酶催化治疗后的细胞存活率柱状图；
图38为本发明中实施例1制备的Ru纳米片孵育的4T1细胞经过不同功率(0、0.4、0.7、1和1.2Wcm-2)的1064nm激光照射10min后的成活率。
图39为本发明中对比例1制备的Ru纳米片的TEM图；
图40为相同浓度的实施例1制备的Ru纳米片水悬浮液和对比例1制备的Ru纳米片水悬浮液在1064nm激光照射下的光热升温曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明中原料和仪器均市售可得。
实施例1
本实施例提供了一种Ru纳米片的制备方法，具体包括如下步骤：
首先将12.5mg RuCl3·xH2O与100mg PVP(k＝29000)加入10mL水中，在超声机中震荡混匀，向混匀溶液中加入0.4mL 37％甲醛水溶液，并加水至15mL。将15mL均匀溶液加入20mL的反应釜中，160℃加热反应8h。
向反应得到的棕黑色溶液中加入丙酮纯化，并用12000rpm的转速离心两次进行分离，收集沉淀。
将本实施例1中制备的Ru纳米片进行表征，从TEM图像(图1)观察所获得的Ru纳米片呈三角形，分散均匀，平均粒径约为30nm。通过HRTEM分析Ru纳米片的晶格数据(图2)，我们对多个位点进行晶格测量，Ru纳米片的侧平面为(0110)、(1100)和(1010)切面，对应的平面间距为0.23nm。Ru纳米片中的原子价态通过X射线光电子能谱(XPS)来确定。如图3和图4所示，Ru 3P的XPS光谱峰位于461.6eV和483.9eV位置处，分别对应于零价Ru不同的Ru 3p3/2和Ru 3p1/2的结合能。X射线衍射(XRD)(图5)中较为明显的峰值证明了Ru纳米片具有较好的结晶性，暴漏的晶面为(001),。Ru纳米片水悬浮液的浓度由电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定。不同浓度的Ru纳米片水悬浮液的UV-vis-NIR光谱如图6所示，Ru纳米片水悬浮液在NIR-II窗口有明显的光学吸收。由朗伯-比尔定律，根据材料不同浓度与1064nm波长处的吸光度值做线性关系拟合(图7)，经过计算得到Ru纳米片在1064nm波长处的质量消光系数ε为10.8L g-1cm-1。
将本实施例1中制备的Ru纳米片进行光热性能表征，从图8可知，不同浓度的Ru纳米片升温效果不同，且表现出浓度依赖性。Ru纳米片的浓度越高，近红外光吸收越强，其光热升温效果越明显。对于同一浓度，随着时间的增长，Ru纳米片水悬浮液的温度不断升高并在10min左右趋于稳定。其中，60μg L-1的材料在激光照射10min后升温到48℃左右，达到了可以杀死肿瘤细胞的温度，而1064nm激光对于空白组的PBS缓冲溶液的升温效果微弱，说明Ru纳米片升温效果绝大部分来自于溶液中的Ru纳米片对1064nm激光的吸收。激光功率对Ru纳米片的光热升温效果影响如图9所示。我们测试了Ru纳米片水悬浮液在不同功率1064nm激光照射下的光热升温曲线，研究结果表明Ru纳米片的光热升温效果随着照射的激光功率密度的增大呈递增趋势，在1.2W cm-2的功率密度下，60μg L-1的Ru纳米片在7min内即可升温到48℃。Ru纳米片的升温降温曲线及降温过程中t与lnθ的关系如图10和图11所示，通过文献已报道的方法计算Ru纳米片的光热转化效率。从图11可知，在1064nm的激光下，Ru纳米片的光热转化效率为43.6％。选取了浓度为60μg L-1的Ru纳米片在1064nm激光下进行光热稳定性测试。在重复5次的激光照射10min并冷却10min后，得到Ru纳米片水悬浮液的升温/降温循环曲线如图12所示，在每次的升温/降温循环过程中，温度差都没有发生明显的变化，说明Ru纳米片可以作为一种光热转化效率高且稳定的光热治疗剂应用于相关肿瘤的光热治疗。
将本实施例1中制备的Ru纳米片进行其类酶催化性能表征，氧化酶性能研究结果如图13所示。在只含有Ru纳米片及只含有TMB显色剂时，UV-vis-NIR光谱中均没有明显的吸收变化，而将一定量的Ru纳米片加入到含有TMB的底物体系中后，TMB溶液被氧化并在652nm波长处表现出氧化TMB的特征吸收峰，这证明了Ru纳米片具有明显的氧化酶性能。为了进一步探究氧化酶的催化性能，我们对反应环境和产生活性氧种类进行了研究。通过在不同pH条件下测量Ru和TMB显色体系吸光度随时间的变化(图14)，证明了pH对氧化酶的催化性能有一定的影响。当pH为4.0时，氧化酶的催化性能最好。图15通过Ru和TMB显色体系在有无氧气条件下反应60min的不同证明了氧化酶催化反应需要氧气的参与。Ru纳米片由于兼具NIR-II区光热性能与类氧化酶催化性能，我们对其NIR-II光热增强类氧化酶催化性能进行了探讨。图16展现了NIR-II光热对类酶催化性能的影响。实线图为TMB+Ru纳米片吸光度随时间变化的柱状图，网状图为TMB+Ru纳米片在激光照射下吸光度随时间变化的柱状图。通过两组对照实验发现，经过激光照射后的反应体系产生的氧化TMB的吸收强度明显强于未经过激光照射的。为进一步探究氧化酶催化反应的产物，使用抑制剂显色法对其进行探究。分别使用异丙醇、对苯醌和色氨酸作为羟基自由基、超氧阴离子自由基和单线态氧的抑制剂，加入Ru和TMB显色体系反应60min后观察显色。如图17,18,19所示，加入色氨酸后的显色体系受到影响，证明产生的活性氧的种类为单线态氧。随后，我们在Ru纳米片溶液中加入过氧化氢检测剂，反应60min后580nm处的峰值证明了Ru纳米片在催化氧气产生单线态氧时有中间产物过氧化氢的生成(图20)。
随后，我们对Ru纳米片的类过氧化物酶性能进行了探究。研究结果如图21所示，在只含有Ru纳米片及只含有TMB和H2O2时，UV-vis-NIR光谱中均没有明显的吸收变化，而将一定量的Ru纳米片加入到含有TMB和H2O2的反应体系中后，TMB溶液被氧化并在652nm波长处表现出氧化TMB的特征吸收峰，这表明Ru纳米片具有明显的类过氧化物酶性能。为了进一步探究Ru纳米片的类过氧化物酶的催化性能，我们对反应环境和产生活性氧种类进行了研究。通过在不同pH条件下测量Ru+TMB+H2O2显色体系吸光度随时间的变化(图22)证明了pH对过氧化物酶的催化性能有一定的影响，当pH为5.5时，过氧化物酶的催化性能最好。Ru纳米片由于兼具NIR-II区光热性能与类过氧化物酶催化性能，我们对其NIR-II光热增强类过氧化物酶催化性能进行了探讨。图23展现了NIR-II光热对类酶催化性能的影响。实线图为H2O2+TMB+Ru纳米片吸光度随时间变化的柱状图，网状图为H2O2+TMB+Ru纳米片在激光照射下吸光度随时间变化的柱状图。通过两组对照实验发现，经过激光照射后的反应体系产生的氧化TMB的吸收强度明显强于未经过激光照射的。这是因为Ru纳米片可以将NIR-II的激光能量转化为局部热，产生的光热效应加快了Ru纳米片的类过氧化物酶催化反应速率，产生更多的1O2。为进一步探究过氧化物酶催化反应的产物，使用抑制剂显色法对其进行探究。分别使用异丙醇、对苯醌和色氨酸作为羟基自由基、超氧阴离子自由基和单线态氧的抑制剂，加入Ru+TMB+H202显色体系反应6min后观察显色。如图24,25,26所示，加入色氨酸后的显色体系受到影响，证明产生的活性氧的种类为单线态氧。
Ru纳米片还具有良好的类谷胱甘肽过氧化物酶性能，可以消耗GSH、加速细胞内ROS的积累。当Ru纳米片与GSH孵育一定时间后，DTNB显色剂在412nm处的显色表明体系内GSH的含量会降低(图27)。对Ru纳米片的类谷胱甘肽过氧化物酶性能的进一步研究表明，相对于Control组(无Ru纳米片)较小的显色变化，Ru组显色下降极为明显，这表明了Ru纳米片会加速GSH消耗(图28)。为了探究Ru纳米片的NIR-II光热对其类谷胱甘肽过氧化物酶性能的影响，分别测量了Control组和Ru组在有无光照条件下吸光度随时间的变化。图29和图30表明NIR-II光热会增强Ru纳米片的类谷胱甘肽过氧化物酶性能。
如上所述，Ru纳米片具有优异的NIR-II光热性能和类酶催化性能，还具有良好的稳定性。将一定浓度的Ru纳米片加入不同的溶液中静置四天后观察UV-vis-NIR吸收光谱。从图31-34可以看出Ru纳米片在不同溶液中UV-vis-NIR吸收光谱没有变化，这说明Ru纳米片在生理缓冲液具有良好的稳定性。基于Ru纳米片良好的稳定性及优异的NIR-II光热性能和类酶催化性能，其对肿瘤细胞展现优异的NIR-II光热增强类酶催化治疗作用。我们采用MTT法对3T3细胞和4T1细胞进行毒性验证。如图35所示，在Ru纳米片的浓度达到80μg mL-1时，3T3细胞与Ru纳米片共孵育24h后活性达到85％以上，即使在更高的浓度(200μg mL-1)下也能达到75％左右的成活率，说明材料具有良好的生物相容性。采用4T1细胞在相同的实验条件下进行细胞活性验证，在Ru纳米片的浓度200μg mL-1时，4T1细胞活性下降60％，低于3T3细胞的成活率(下降25％，这可能是由于肿瘤细胞中的过氧化氢表达性差异，致使Ru纳米片催化H2O2产生1O2的量不同，从而导致4T1细胞体现的成活率与3T3细胞存在差异。接下来探究Ru纳米片对4T1细胞的NIR-II光热治疗效果。将4T1细胞与不同浓度的Ru纳米片共孵育24h后再用1064nm激光照射10min，然后用MTT法对癌细胞的光热治疗效果进行验证。如图36所示，以100μg mL-1的Ru纳米片为例，经过1064nm(1.2W cm-2)激光照射10min后，与未经过激光照射的实验对照组相比，肿瘤细胞成活率又下降40％以上，说明进入肿瘤细胞中的Ru纳米片具有良好的NIR-II光热升温效果，经NIR-II区激光照射后几分钟内即可吸收光能升温使癌细胞凋亡。接着我们就Ru纳米片对4T1细胞的类酶催化治疗进行进一步的研究。由图37所示，当4T1细胞中同时加入H2O2和Ru纳米片时，4T1细胞成活率与Ru纳米片的浓度相关。Ru纳米片的质量浓度越高，在激光照射下4T1细胞的成活率越低。当处于弱酸性条件时，4T1细胞活性有着明显的下降。说明了Ru纳米片对4T1细胞具有优异的类酶催化治疗效果。如果通过NIR-II激光(1064nm)照射10min后，与未经过激光照射组(Ru纳米片+H2O2)相比(图35，36)，4T1细胞成活率又有下降，说明Ru纳米片的NIR-II光热能够增强其对肿瘤细胞的类酶催化治疗效果，大大提升Ru纳米片对肿瘤细胞的杀伤率。同样的，探究了激光功率密度对Ru纳米片杀伤4T1细胞的影响。在相同实验条件下，我们改变1064nm激光器的照射功率密度大小(0、0.4、0.7、1和1.2W cm-2)，对4T1细胞照射10min后验证4T1细胞活性。从图38可以发现，随着激光功率密度的增强，4T1细胞死亡率随之升高，当功率密度达到1.2W cm-2时，4T1细胞的成活率降至32％左右，这体现了Ru纳米片对4T1细胞优异的NIR-II光热增强类酶催化治疗效果。
对比例1
本对比例与实施例1的方法基本相同，不同之处仅在于，本对比例的水热反应时间为5h。将反应得到的材料进行了TEM电镜表征，并与实例一中得到的三角纳米片进行光热性能对比。如图39所示，本对比例得到的材料在TEM电镜下呈不规则的团聚物，只有少量的三角形纳米片。在相同的Ru含量的情况下，实例1得到的Ru纳米片在1064nm激光下的升温效果要远远强于对比例1得到的纳米材料，如图40所示。综上所述，对比例1制备的Ru纳米材料的NIR-II光热性能远不如本实例1所制备的Ru纳米片。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (5)
1.一种PVP修饰的Ru纳米片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将RuCl3和PVP溶解在水中，然后加入甲醛溶液，再加水混匀，得到反应液；
将所述反应液在150～200℃下进行水热反应，得到PVP修饰的Ru纳米片。
2.如权利要求1所述的PVP修饰的Ru纳米片的制备方法，其特征在于，所述RuCl3和PVP的质量比为1：(6～10)。
3.如权利要求1所述的PVP修饰的Ru纳米片的制备方法，其特征在于，所述甲醛溶液的质量分数为30～40％。
4.如权利要求1所述的PVP修饰的Ru纳米片的制备方法，其特征在于所述水热反应的时间为8～10h。
5.一种由权利要求1所述的制备方法得到的PVP修饰的Ru纳米片具有类酶催化性能及NIR-II光热性能，以及NIR-II光热增强的类酶催化性能。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007085463A1 (en) * | 2006-01-26 | 2007-08-02 | Universita Di Pisa | Process for making nanostructured metal catalysts and their use in catalytic reactions. |
| CN110625135A (zh) * | 2019-10-14 | 2019-12-31 | 商丘师范学院 | 一种高效简易合成不同形貌Ru纳米晶的方法 |
| CN112843089A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-05-28 | 燕山大学 | 一种改善肿瘤微环境的钌基抗肿瘤纳米药物的制备方法 |
| CN114367673A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-19 | 南京邮电大学 | 二维超薄PdRu纳米片及其制备方法和应用 |
| CN114789052A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-07-26 | 济南大学 | 一种一锅法制备RuIr(Pt，Pd，Rh)空心胶体球电催化剂的方法 |
| CN115252783A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-11-01 | 华南理工大学 | 一种具有放疗增敏效应的抗肿瘤纳米制剂及其制备与应用 |
-
2023
- 2023-02-08 CN CN202310079385.4A patent/CN116036272B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007085463A1 (en) * | 2006-01-26 | 2007-08-02 | Universita Di Pisa | Process for making nanostructured metal catalysts and their use in catalytic reactions. |
| CN110625135A (zh) * | 2019-10-14 | 2019-12-31 | 商丘师范学院 | 一种高效简易合成不同形貌Ru纳米晶的方法 |
| CN112843089A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-05-28 | 燕山大学 | 一种改善肿瘤微环境的钌基抗肿瘤纳米药物的制备方法 |
| CN114367673A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-19 | 南京邮电大学 | 二维超薄PdRu纳米片及其制备方法和应用 |
| CN114789052A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-07-26 | 济南大学 | 一种一锅法制备RuIr(Pt，Pd，Rh)空心胶体球电催化剂的方法 |
| CN115252783A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-11-01 | 华南理工大学 | 一种具有放疗增敏效应的抗肿瘤纳米制剂及其制备与应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| IRINA SIMAKOVA等: "Development of polyol method for the synthesis of concentrated colloids of PVP-stabilised Ru nanoparticles", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF NANOTECHNOLOGY》, vol. 13, 1 January 2016 (2016-01-01), pages 15 - 27 * |
| 吴静等: "花片状钌纳米颗粒的控制合成", 《化学与生物工程》, vol. 30, no. 2, 25 February 2013 (2013-02-25), pages 24 - 26 * |
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