CN116177568A - 一种铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

一种铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的制备方法及其应用，属于功能材料技术领域，本发明为解决现有的纳米材料仅可以作为光热治疗中的光热剂或光动力治疗中的光敏剂，无法直接应用于光热光动力学联合疗法的问题。本申请根据PTT和PDT协同治疗的需求，分别合成具有光热转换能力和类过氧化氢酶的普鲁士蓝以及具有氧化物酶活性的铱纳米粒子，利用PB本身的结构间隙作为基底，将铱纳米粒子组装在其表面构建了表面负载铱纳米粒子的普鲁士蓝纳米复合材料，并将此铱掺杂普鲁士蓝纳米酶作为光热光动力学联合疗法中的光热剂和光敏剂，可以实现光热光动力学联合疗法的实施，对于癌细胞提供更高的消杀率。

Description

一种铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的制备方法及其应用
技术领域
本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的制备方法及其应用。
背景技术
如今，恶性肿瘤严重危害人类生命健康，已经成为全球最大的公共卫生问题之一，是仅次于心脑血管疾病的第二大致死病因。近三十年来，我国的癌症发病率和死亡率均呈现出逐年上升的趋势，我国癌症发病率占世界的23.7％，死亡率占30％，均高于世界平均水平。癌症的发病与性别、居住地、生活方式、年龄等相关。伴随着世界人口老龄化加剧，城镇现代化步伐加快，以及各种不健康的生活方式等因素的累积，使得居民患癌风险显著增加。因此，肿瘤的治疗成为当前医学、生物学方面的关注重点。
恶性肿瘤由癌细胞组成，癌细胞被细胞外基质(ECM)内的其他细胞如免疫细胞、脂肪细胞和癌症干细胞等包围，从而形成复杂的肿瘤微环境(TME)。与正常细胞相比，癌细胞有异常增殖，代谢旺盛的特点。癌细胞消耗营养物质快，要求的营养环境较低，因此正常细胞难以与癌细胞争夺血液内的营养物质，导致人体正常细胞被癌细胞过度拥挤从而无法发挥正常生理功能，致使癌症患者身体机能下降，最终死亡。目前，临床上肿瘤治疗方式通常为放疗、化疗和肿瘤手术切除三种，但是传统的肿瘤治疗方法有很大缺陷。放疗缺乏特异性，且对人体健康组织伤害较大，会产生不可逆的非靶向组织毒性。这种毒性包括急性毒性和慢性毒性，急性毒性在放疗治疗过程中或放疗后立即发生，如骨髓抑制黏膜炎、皮炎、膀胱炎等；慢性毒性在治疗完成后数月乃至数年后出现，如组织纤维化，受累组织，器官萎缩，及血管损伤等。研究表明，放疗及化疗会引起头颈癌患者的神经认知缺陷，引起神经功能受损，造成神经认知障碍。化疗药物会产生耐药性，影响人体正常机能。如用于治疗白血病的特定药物可能会导致骨髓间充质干细胞(MSC)功能缺陷，导致细胞增殖、成骨和成脂分化减少；白血病、骨肉瘤、髓母细胞瘤化疗药物会引起受治患者的补体功能降低；癌症患者在接受大剂量化疗药物后可能会出现出血性心肌炎，严重时可能致命。肿瘤切除手术易引起多种并发症，如腮腺瘤切除手术后，约有60％的患者出现如腮腺混合瘤、腮腺血管瘤、腮腺囊肿等并发症。因此，寻找一种对人体毒性小，副作用低的肿瘤治疗方法成为近年来医学界的热点，使得创伤面小，疗法温和的光疗进入了人们的视野。光疗可以克服肿瘤耐药性、抑制肿瘤转移，成为了肿瘤治疗新方向。光疗也常作为辅助手段联合其他肿瘤治疗方式，如化疗、放疗、免疫疗法等，具有广阔的应用前景，因此，寻找能够应用于临床的光疗材料已成为肿瘤治疗的新方向。
光疗主要包括光热治疗(photothermaltherapy,PTT)和光动力治疗(photodynamic therapy，PDT)，是一种对人体相对温和的肿瘤治疗手段。
光热治疗(PTT)是一种非侵入性的癌症治疗方法，采用具有高效光热转化效率的纳米颗粒，使纳米颗粒因高通透性和滞留(EPR)效应在肿瘤组织中聚集后，在近红外光源的照射下，产生热量杀伤细胞。高温导致的细胞死亡存在多种机制，如细胞膜降解、蛋白质变性、活性氧的产生等均会导致细胞的坏死。光热治疗利用肿瘤组织对于热的敏感度明显高于正常组织的特性，在对正常细胞损伤较小的情况下对肿瘤进行杀伤作用。同时，除了通过升高温度杀死肿瘤细胞外，激光光源下下的温热效应可以增加肿瘤部位新生血管壁的通透性，从而积累特异性药物并增强杀伤效果。近红外光光源是PTT的常用光源，其优势在于有较强的组织穿透深度，且组织对近红外光的吸收和散射均较少，能够有效的减少生物组织损伤。近红外光生物窗口主要分为第一近红外光窗口(NIR-I)与第二近红外光窗口(NIR-II)，其中，NIR-I波长范围为650～950nm，穿透生物体组织深度约为1～2cm，NIR-II的波长范围为1000～1350nm，穿透生物组织深度约为4cm。
光动力治疗(PDT)是一种无长期副作用、创伤小、可反复治疗、靶向性高于化疗的肿瘤治疗手段。PDT由光敏剂(PSs)，具有与光敏剂相同吸收峰的特定波长光源和氧三种物质组成。在特定波长的照射下，PSs会产生对细胞具有杀伤作用的活性氧(ROS)，如单线态氧(1O2)、超氧自由基(O2-·)、羟基自由基(·OH)、过氧化氢(H2O2)等。PDT主要分为I型和II型，在照射特定波长的光后，PSs从基态(S0)激发为瞬时单重态激发态(S1)，接着通过系统间交叉转换为能够长时间存在的三重态(T1)。I型反应通过电子和电子空穴与周围的底物(如氧气、水、某些生物分子)相互作用，生成类活性氧物质O2-·和H2O2。II型反应基于T1电子向S0状态转移，该反应会生成1O2。光动力治疗通过产生的ROS氧化不同细胞成分，并根据不同的ROS类型和含量诱导不同细胞坏死、凋亡和自噬。光动力治疗的癌症临床应用始于1978年，如今已被批准用于各种癌症的临床治疗，包括头颈癌、膀胱癌、乳腺癌、肺癌、黑色素瘤、结肠癌、脑癌、前列腺癌、肝癌和食道癌。PDT应用光敏剂主要分为三代:，第一代光敏剂以血卟啉衍生物、二血卟啉醚等为代表,开创了光动力治疗的先河,这类药物本身具有靶向性差、成分复杂，光毒性大等缺陷；第二代光敏剂主要以卟啉、卟吩、金属酞菁等为代表,二代光敏剂克服了一代缺陷；第三代光敏剂在第二代光敏剂的基础上添加了具有生物学活性的化学基团如多聚体和脂质体等,极大提高了光敏剂对于组织的靶向性。如钌(Ru)络合物在进入细胞后，具有与双链和四链DNA结合的高亲和力，精确分布在肿瘤的线粒体和细胞核中，在NIR照射下，DNA内部光氧化直接作用于鸟嘌呤自由基阳离子位点，可迅速诱导癌细胞的凋亡。Raza等报道了对于双核光氧化钌络合物光吸收的定量研究，证实该络合物在近红外光窗口下具有良好的光激发性能，可精确聚焦肿瘤细胞产生光毒性，使包括深度乏氧区域在内的整个实体瘤细胞凋亡。
光热治疗肿瘤短期效果好，光动力治疗持续时间较长。然而，单一的光治疗模式往往不能彻底根除肿瘤，例如光热疗法存在近红外光源在体内的穿透性、受热不均匀等问题，而大多数实体肿瘤的乏氧性会严重限制光动力疗法的效率。开发多功能材料，实现PTT和PDT协同治疗既继承了光治疗毒性低、副作用小的优点，又能使两种治疗方式取长补短，是提高疗效和减少毒副作用的有效策略。当前，光疗剂主要包括有机光疗剂，小分子材料，半导体聚合物纳米粒子，无机光敏剂，零维光敏剂，一维光敏剂，二维光敏剂等。其中具有良好生物相容性和良好光热稳定性的纳米材料作为光疗的材料备受关注，但是，大多数的纳米材料仅存在PTT或PDT的单一治疗模式，因此使材料兼具光热剂和光敏剂的功能实现光热光动力学联合治疗是目前关注的热点。
发明内容
本发明为解决现有的纳米材料仅可以作为光热治疗中的光热剂或光动力治疗中的光敏剂，无法直接应用于光热光动力学联合疗法的问题，进而提供一种铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的制备方法及其应用；
一种铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的制备方法，所述制备方法是通过如下步骤实现的：
步骤一：合成铱纳米沉析软化材料；
步骤二：合成普鲁士蓝纳米酶沉析软化材料；
步骤三：将步骤一中得到铱纳米沉析软化材料和步骤一中得到普鲁士蓝纳米酶沉析软化材料合成为铱掺杂普鲁士蓝纳米酶沉析软化材料；
进一步地，所述步骤一中合成铱纳米沉析软化材料的具体步骤是通过以下步骤实现的：
步骤一一：取50mL去离子水加入圆底烧瓶，加热至95℃；
步骤一二：称取50mg抗坏血酸和10mgNa3IrCl6·xH2O加入到步骤一一中加热后的95℃去离子水中剧烈搅拌，使其混合均匀；
步骤一三：称量25mgNaBH4溶于冰水中，将溶好的混合物缓慢滴加至步骤一二中剧烈搅拌的烧瓶中，反应30min至溶液变成透光黑色溶液后，停止加热冷却至室温；
步骤一四：使用分子量截留为30kDa的Amico超滤装置对步骤一三中所得的透光黑色溶液进行浓缩和纯化得到铱纳米沉析软化材料，浓缩后的铱纳米沉析软化材料室温保存；
进一步地，所述步骤二中合成普鲁士蓝纳米酶沉析软化材料的具体步骤是通过以下步骤实现的；
步骤二一：称取0.01mmolK4[Fe(CN)6]和5mmol柠檬酸溶于20mL去离子水中搅拌加热至60℃得到为A溶液；
步骤二二：另外称取0.05mmolFe(NO3)3·9H2O和5mmol柠檬酸溶于20mL去离子水中，搅拌均匀得到为B溶液；
步骤二三：将步骤二二中得到的B溶液缓慢滴加至正在剧烈搅拌的A溶液中，在60℃条件下剧烈搅拌持续反映1h后，冷却至室温；
步骤二四：将步骤二三所得混合物在转速10000rpm下离心10min，用乙醇清洗两次，放入烘箱内烘干得到普鲁士蓝纳米酶沉析软化材料；
进一步地，所述步骤三中将步骤一中得到铱纳米沉析软化材料和步骤一中得到普鲁士蓝纳米酶沉析软化材料合成为铱掺杂普鲁士蓝纳米酶沉析软化材料具体是通过以下步骤实现的：
步骤三一：称取0.01mmolK4[Fe(CN)6]和5mmol柠檬酸溶于20mL去离子水中搅拌加热至60℃得到为A溶液；
步骤三二：另外称取0.05mmolFe(NO3)3·9H2O和5mmol柠檬酸溶于20mL去离子水中，搅拌均匀得到为B溶液；
步骤三三：在剧烈搅拌的环境下，向步骤三一中所得的A溶液中分别缓慢滴加步骤一中所得铱纳米沉析软化材料后，立刻缓慢滴加步骤三二中所得的B溶液，并在60℃条件下剧烈搅拌持续反映1h后，冷却至室温；
步骤三四：将步骤三三中所得混合物在转速10000rpm的条件下离心10min后用乙醇清洗两次；
步骤三五：将步骤三四中清洗后的混合物放入烘箱内烘干得到铱掺杂普鲁士蓝纳米酶；
一种制备方法中制得的铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的应用，利用铱掺杂普鲁士蓝纳米酶作为光热光动力学联合治疗肿瘤方法中的光热剂和光敏剂，验证铱掺杂普鲁士蓝纳米酶可以实现上述应用的具体步骤如下：
步骤A：对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行形貌表征：取铱掺杂普鲁士蓝纳米酶溶解在乙醇中，并用超声进行分散后，取10μL溶液滴至铜网上，用红外灯烘干，待乙醇挥发后进行TEM表征；
步骤B：对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行紫外-可见-近红外光吸收测试：利用光谱仪判断铱掺杂普鲁士蓝纳米酶在不同波长的近红外光下的吸收效果，测试结果显示铱掺杂普鲁士蓝纳米酶在808nm波长的近红外光下和1064nm波长的近红外光下具有较好的吸光度；
步骤C：对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行光热效果测试；
步骤D：对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行光致活性氧检测；
步骤E：对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行细胞毒性检测；
步骤F：对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行内类过氧化氢酶活性检测；
步骤G：对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行水平光生ROS检测；
步骤H：待铱掺杂普鲁士蓝纳米酶通过上述检测试验后，利用铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行对比HeLa细胞光疗试验，在HeLa细胞培养基中加入0.1mMH2O2，同时加入300ppm铱掺杂普鲁士蓝纳米酶，使铱掺杂普鲁士蓝纳米酶与HeLa细胞共同孵育20h后，使用808nm激光，在0.8W/cm2的条件下照射10min，在光热与光动力疗法共同作用下，细胞的死亡率可以达到86％，说明利用铱掺杂普鲁士蓝纳米酶作为光热光动力学联合治疗肿瘤方法中的光热剂和光敏剂可以对HeLa细胞的生长有着较强的抑制效果；
进一步地，所述步骤C中对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行光热效果测试的过程具体操作如下：
步骤C1：将不同浓度的铱掺杂普鲁士蓝纳米酶分散于水中；
步骤C2：使用808nm激光器在电流为1.15A，光纤口距液面20cm，激光功率为0.8W/cm2条件下照射材料10min，观察并记录每分钟溶液的升温情况，绘制升温曲线；
步骤C3：再使用1064nm激光器在在电流为1.15A，光纤口距液面20cm，激光功率为0.78W/cm2条件下照射材料10min，观察水分散液的升温情况，并绘制升温曲线；
步骤C4：结合步骤C2和步骤C3两张升温曲线图，得出铱掺杂普鲁士蓝纳米酶在808nm近红外窗口处可以作为理想的光热材料；
进一步地，所述步骤D中对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行光致活性氧检测的过程具体如下：
步骤D1：检测铱掺杂普鲁士蓝纳米酶在808nm近红外窗口处光照下生成对细胞有杀伤能力的羟基自由基的能力；
步骤D2：检测铱掺杂普鲁士蓝纳米酶在808nm近红外窗口处光照下生成对细胞有杀伤能力的单线态氧的能力；
步骤D3：检测铱掺杂普鲁士蓝纳米酶通过分解H2O2改善肿瘤乏养环境的能力；
进一步地，所述步骤步骤E对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行细胞毒性检测的过程具体如下：
步骤E1：取HeLa细胞，4T1细胞和L02细胞三种细胞分别与浓度范围为0～500ppm的铱掺杂普鲁士蓝纳米酶孵育48h；
步骤E2：将步骤E1中所得三种孵育样本进行CCK8测试，根据测试结果，判断铱掺杂普鲁士蓝纳米酶对细胞无显著毒性的浓度范围；
进一步地，所述步骤F对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行内类过氧化氢酶活性检测的过程具体如下：
步骤F1：取单位量的HeLa细胞与10mMH2O2孵育1h后，利用DCFH-DA探针作为ROS指示剂，检测HeLa细胞中的ROS含量；
步骤F2：取单位量的HeLa细胞300ppm的普鲁士蓝纳米酶孵育20h，再将孵育后的细胞与10mMH2O2孵育1h后，利用DCFH-DA探针作为ROS指示剂检测HeLa细胞中的ROS含量；
步骤F3：取单位量的HeLa细胞300ppm的铱掺杂普鲁士蓝纳米酶孵育20h，再将孵育后的细胞与10mMH2O2孵育1h后，利用DCFH-DA探针作为ROS指示剂检测HeLa细胞中的ROS含量；
步骤F4：对比步骤F1至步骤F3中三种HeLa细胞中的ROS的荧光程度，可以得出铱掺杂普鲁士蓝纳米酶和普鲁士蓝纳米酶都具有类过氧化氢酶活性，且由于经过铱掺杂普鲁士蓝纳米酶孵育后的细胞荧光减弱更加明显，可以判断铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的类过氧化氢酶活性要强于普鲁士蓝纳米酶的类过氧化氢酶活性；
进一步地，所述步骤G对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行水平光生ROS检测的过程具体如下：
步骤G1：取单位量的HeLa细胞利用808nm波长的激光，在0.8W/cm2的条件下光照10min后，利用DCFH-DA探针作为ROS指示剂，检测HeLa细胞中的ROS含量；
步骤G2：取单位量的HeLa细胞300ppm的普鲁士蓝纳米酶孵育20h，再将孵育后的细胞利用808nm波长的激光，在0.8W/cm2的条件下光照10min后，利用DCFH-DA探针作为ROS指示剂检测HeLa细胞中的ROS含量；
步骤G3：取单位量的HeLa细胞300ppm的铱掺杂普鲁士蓝纳米酶孵育20h，再将利用808nm波长的激光，在0.8W/cm2的条件下光照10min后，利用DCFH-DA探针作为ROS指示剂检测HeLa细胞中的ROS含量；
步骤G4：对比步骤F1至步骤F3中三种HeLa细胞中的ROS的荧光程度，可以得出铱掺杂普鲁士蓝纳米酶和普鲁士蓝纳米酶具有光敏剂活性，且由于经过铱掺杂普鲁士蓝纳米酶孵育后的细胞荧光更加明显，可以判断铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的光敏剂活性要强于普鲁士蓝纳米酶的光敏剂活性。
本申请相对于现有技术所产生的有益效果：
本专利提出一种新型兼具光热剂和光敏剂功能的铱掺杂普鲁士蓝纳米酶，进而实现光热光动力学联合治疗肿瘤的目的。主要内容是：根据PTT和PDT协同治疗的需求，分别合成具有光热转换能力和类过氧化氢酶的普鲁士蓝以及具有氧化物酶活性的铱纳米粒子，利用PB本身的结构间隙作为基底，将铱纳米粒子组装在其表面构建了表面负载铱纳米粒子的普鲁士蓝纳米复合材料(Ir-PB)，并对其成分、结构、稳定性，光学性质及体外光疗效果进行了分析与表征，利用共沉淀法合成负载铱的普鲁士蓝纳米粒子，通过改变投料比调控复合材料中铱负载量，通过透射电镜、X射线衍射等确定材料的形貌和结构，利用激光粒度仪等证实了Ir-PB具有良好的分散性和稳定性，利用紫外-可见-近红外吸收光谱及荧光光谱证实了Ir-PB在第一近红外窗口808nm处有较强的吸收峰，并有着较好的光热效果，同时可以在波长为808nm处的激光照射下产生可以破坏细胞线粒体的羟基自由基(·OH)和单线态氧(1O2)。利用溶氧仪验证Ir-PB溶液类酶活及产氧效果，筛选出效果最佳的铱负载的普鲁士蓝纳米粒子，且对比普鲁士蓝纳米粒子具有更好的光学性质及产氧性质，为后续体外细胞实验提供基础。利用CCK8实验证明Ir-PB具有良好的生物相容性。体外光疗实验证实对比普鲁士蓝，Ir-PB的光疗效果略强，在808nm，0.8W/cm2激光照射10min下可以杀死80％以上的HeLa细胞，证明了Ir-PBNPs在肿瘤光疗领域的发展潜力，荧光实验证实可以复合材料具有类过氧化氢酶和氧化物酶活性，能够分解肿瘤微环境中的H2O2产生活性氧，改善肿瘤体系内乏氧状态，并增强肿瘤的PDT治疗效果。最终的Ir-PB-3光热治疗/光动力治疗实验证明，在808nm激光，功率密度为0.8W/cm2的情况下光疗10min，单一光热治疗可杀死约77％的HeLa细胞，单一光动力疗法可杀死约50％的HeLa细胞，而光热及光动力的协同疗法可杀死85％以上的HeLa细胞，分别体现了两种治疗方法在光治疗中的贡献。实验证实本专利提出新型Ir-PB纳米酶材料，与其他光治疗纳米材料相比，Ir-PB生物相容性好，光热及光动力效果强，同时能够改善肿瘤乏氧环境，为肿瘤临床光治疗提供新方向，可期待作为新的纳米材料应用于肿瘤的PTT/PDT协同治疗。
附图说明
图1为新型铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的TEM照片；
图2为新型铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的紫外-可见-近红外吸收光谱(a：不同材料的吸收光谱；b：PBNPs溶液吸收光谱；c：Ir-PB-3溶液吸收光谱)，其中图a中1为Ir-PB-3吸收光谱曲线、2为Ir-PB-1吸收光谱曲线、3为Ir-PB-2吸收光谱曲线和4为PB吸收光谱曲线，其中图b中5为200ppmPB吸收光谱曲线、6为150ppmPB吸收光谱曲线、7为100ppmPB吸收光谱曲线和8为50ppmPB吸收光谱曲线，图c中9为200ppmIr-PB-3吸收光谱曲线、10为150ppmIr-PB-3吸收光谱曲线、11为100ppmIr-PB-3吸收光谱曲线和12为50ppmIr-PB-3吸收光谱曲线；
图3为新型铱掺杂普鲁士蓝纳米酶光热性质的曲线图(a：不同材料808nm光热效果；b：不同材料1064nm光热效果；c：不同浓度Ir-PB-3在808nm处光热效果；d：不同材料在808nm处光热稳定性)；
图4为PTA在不同反应体系下荧光强度的曲线图(a：不同材料无光照荧光强度；b：不同材料光照荧光强度)，其中图a中13为Ir-PB-1无光照荧光强度、14为H2O无光照荧光强度、15为Ir-PB-2无光照荧光强度、16为PB无光照荧光强度和17为Ir-PB-3无光照荧光强度，图b中18为H2O光照荧光强度、19为Ir-PB-1光照荧光强度、20为PB光照荧光强度、21为Ir-PB-2光照荧光强度和22为Ir-PB-3光照荧光强度；
图5为DPBF在不同反应体系下吸收光谱(a：材料孵育下DPBF吸收光谱随时间的变化；b：不同材料浓度下DPBF吸收光谱)；
图6为过氧化氢分解测试的曲线图(a：材料变化下过氧化氢分解；b：浓度变化下过氧化氢分解)，其中图a中23为H2O过氧化氢分解曲线、24为PB过氧化氢分解曲线、25为Ir-PB-1过氧化氢分解曲线、26为Ir-PB-2过氧化氢分解曲线和27为Ir-PB-3过氧化氢分解曲线，图b中28为5ppmIr-PB-3过氧化氢分解曲线、29为0ppmIr-PB-3过氧化氢分解曲线、30为20ppmIr-PB-3过氧化氢分解曲线、31为50ppmIr-PB-3过氧化氢分解曲线和32为250ppmIr-PB-3过氧化氢分解曲线；
图7为溶解氧电极测试氧气的生成的曲线图(a：材料变化下氧气生成；b：浓度变化下氧气生成；c：pH变化下氧气生成；d：温度变化下氧气的生成)；
图8为不同浓度Ir-PB-3孵育24h和48h下细胞存活率的示意图表；
图9为细胞水平材料ROS含量的荧光图片(a：对照组；b：300ppmPB孵育20h；c：300ppmIr-PB-3孵育20h；d：10mMH2O2；e：300ppmPB孵育20h+10mMH2O2；f：300ppmIr-PB-3孵育20h+10mMH2O2)；
图10为细胞水平光照下生成ROS检测的荧光图片(a：对照组；b：300ppmPB孵育20h；c：300ppmIr-PB-3孵育20h；d：808nm0.8W/cm210min；e：300ppmPB孵育20h+808nm0.8W/cm210min；f：300ppmIr-PB-3孵育20h+808nm0.8W/cm210min)；
图11为300ppmIr-PB-3孵育20h后808nm0.8W/cm2光疗10min后光热/光动力治疗下Hela细胞存活率的示意图表；
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式中提供了一种铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的制备方法，所述制备方法是通过如下步骤实现的：
步骤一：合成铱纳米沉析软化材料；
步骤二：合成普鲁士蓝纳米酶沉析软化材料；
步骤三：将步骤一中得到铱纳米沉析软化材料和步骤一中得到普鲁士蓝纳米酶沉析软化材料合成为铱掺杂普鲁士蓝纳米酶沉析软化材料。
具体实施方式二：结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于，所述步骤一中合成铱纳米沉析软化材料的具体步骤是通过以下步骤实现的：
步骤一一：取50mL去离子水加入圆底烧瓶，加热至95℃；
步骤一二：称取50mg抗坏血酸和10mgNa3IrCl6·xH2O加入到步骤一一中加热后的95℃去离子水中剧烈搅拌，使其混合均匀；
步骤一三：称量25mgNaBH4溶于冰水中，将溶好的混合物缓慢滴加至步骤一二中剧烈搅拌的烧瓶中，反应30min至溶液变成透光黑色溶液后，停止加热冷却至室温；
步骤一四：使用分子量截留为30kDa的Amico超滤装置对步骤一三中所得的透光黑色溶液进行浓缩和纯化得到铱纳米沉析软化材料，浓缩后的铱纳米沉析软化材料室温保存。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二不同点在于，所述步骤二中合成普鲁士蓝纳米酶沉析软化材料的具体步骤是通过以下步骤实现的；
步骤二一：称取0.01mmolK4[Fe(CN)6]和5mmol柠檬酸溶于20mL去离子水中搅拌加热至60℃得到为A溶液；
步骤二二：另外称取0.05mmolFe(NO3)3·9H2O和5mmol柠檬酸溶于20mL去离子水中，搅拌均匀得到为B溶液；
步骤二三：将步骤二二中得到的B溶液缓慢滴加至正在剧烈搅拌的A溶液中，在60℃条件下剧烈搅拌持续反映1h后，冷却至室温；
步骤二四：将步骤二三所得混合物在转速10000rpm下离心10min，用乙醇清洗两次，放入烘箱内烘干得到普鲁士蓝纳米酶沉析软化材料。其它组成和连接方式与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式三不同点在于，所述步骤三中将步骤一中得到铱纳米沉析软化材料和步骤一中得到普鲁士蓝纳米酶沉析软化材料合成为铱掺杂普鲁士蓝纳米酶沉析软化材料具体是通过以下步骤实现的：
步骤三一：称取0.01mmolK4[Fe(CN)6]和5mmol柠檬酸溶于20mL去离子水中搅拌加热至60℃得到为A溶液；
步骤三二：另外称取0.05mmolFe(NO3)3·9H2O和5mmol柠檬酸溶于20mL去离子水中，搅拌均匀得到为B溶液；
步骤三三：在剧烈搅拌的环境下，向步骤三一中所得的A溶液中分别缓慢滴加步骤一中所得铱纳米沉析软化材料后，立刻缓慢滴加步骤三二中所得的B溶液，并在60℃条件下剧烈搅拌持续反映1h后，冷却至室温；
步骤三四：将步骤三三中所得混合物在转速10000rpm的条件下离心10min后用乙醇清洗两次；
步骤三五：将步骤三四中清洗后的混合物放入烘箱内烘干得到铱掺杂普鲁士蓝纳米酶。其它组成和连接方式与具体实施方式三相同。
本实施方式中的步骤三四中在剧烈搅拌的A液中分别缓慢滴加200μL，400μL，600μL上述所制浓缩后的IrNPs后，立刻缓慢滴加B液，在60℃条件下剧烈搅拌持续反映1h后，冷却至室温后，将所得混合物在转速10000rpm下离心10min，用乙醇清洗两次，放入烘箱内烘干，将所得产物分别命名为Ir-PB-1；Ir-PB-2；Ir-PB-3，通过加入不同体积的IrNPs后，所得的多种浓度的Ir-PBNPs，以便于在后期应用试验中进行比对。
具体实施方式五：结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式提供一种制备方法中制得的铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的应用，利用铱掺杂普鲁士蓝纳米酶作为光热光动力学联合治疗肿瘤方法中的光热剂和光敏剂，验证铱掺杂普鲁士蓝纳米酶可以实现上述应用的具体步骤如下；
步骤A：对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行形貌表征：取铱掺杂普鲁士蓝纳米酶溶解在乙醇中，并用超声进行分散后，取10μL溶液滴至铜网上，用红外灯烘干，待乙醇挥发后进行TEM表征；
步骤B：对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行紫外-可见-近红外光吸收测试：利用光谱仪判断铱掺杂普鲁士蓝纳米酶在不同波长的近红外光下的吸收效果，测试结果显示铱掺杂普鲁士蓝纳米酶在808nm波长的近红外光下和1064nm波长的近红外光下具有较好的吸光度；
步骤C：对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行光热效果测试；
步骤D：对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行光致活性氧检测；
步骤E：对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行细胞毒性检测；
步骤F：对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行内类过氧化氢酶活性检测；
步骤G：对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行水平光生ROS检测；
步骤H：待铱掺杂普鲁士蓝纳米酶通过上述检测试验后，利用铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行对比HeLa细胞光疗试验，在HeLa细胞培养基中加入0.1mMH2O2，同时加入300ppm铱掺杂普鲁士蓝纳米酶，使铱掺杂普鲁士蓝纳米酶与HeLa细胞共同孵育20h后，使用808nm激光，在0.8W/cm2的条件下照射10min，在光热与光动力疗法共同作用下，细胞的死亡率可以达到86％，说明利用铱掺杂普鲁士蓝纳米酶作为光热光动力学联合治疗肿瘤方法中的光热剂和光敏剂可以对HeLa细胞的生长有着较强的抑制效果。
本实施方式中是本申请的重点，通过上述步骤的验证可以判断铱掺杂普鲁士蓝纳米酶在作为光热光动力学联合治疗肿瘤方法中的光热剂和光敏剂时的最佳使用条件和铱元素的最大搭载量，同时为了使验证效果更为清晰，本实施方式中是对具体实施方式四所得的三种不同浓度的Ir-PBNPs、IrNPs和PBNPs结合验证，并通过对比分析得出结论；
在步骤A对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行形貌表征的目的是考虑到纳米粒子的形貌和尺寸是衡量其是否能应用于生物医学领域的重要前提，为了对IrNPs，PBNPs，Ir-PBNPs进行形貌表征，实验将所得到的五种材料溶解在乙醇中，并用超声进行分散后，取10μL溶液滴至铜网上，用红外灯烘干，待乙醇挥发后进行TEM表征。结果如图1所示，图1A为合成后IrNPs，图1B为PBNPs，图1C～E依次为Ir-PB-1，Ir-PB-2，Ir-PB-3纳米粒子。图中可以发现，IrNPs呈现小尺寸圆形颗粒状，PB呈现正方体颗粒状，在掺入IrNPs后，Ir-PB的粒径缩小。图F为放大后的Ir-PB-3，右上角显示出黑色颗粒晶格间距为0.222nm，对应晶面为(111)，经标准卡片对比，该晶格间距对应晶面与IrNPs相同，初步证明IrNPs成功负载在PB纳米粒子上。
利用NanoMeasurer软件统计图1中纳米粒子粒径，结果所示，IrNPs平均粒径为1.8nm；PBNPs平均粒径为70nm，Ir-PB-1NPs平均粒径为50nm，Ir-PB-2NPs平均粒径为50nm，Ir-PB-3NPs平均粒径为56nm。透射电镜尺寸分析表明，负载IrNPs的Ir-PB纳米粒子的粒径会缩小，有助于材料进入肿瘤细胞；
在步骤B中对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行紫外-可见-近红外光吸收测试的目的是考虑到材料的光热治疗原理在于材料在近红外窗口是否有吸收峰，实验测试了IrNPs修饰PBNPs前后材料的紫外-可见-近红外吸收光谱。由于后续实验需要在溶液中进行，因此测量不同浓度材料的紫外-近红外吸收光谱，结果如图2所示。图2A显示了四种材料在100ppm下的吸收光谱。图中可见四种材料吸光度均在500nm处材料开始提高，在700nm处达到高峰，随后开始下降。图中可见在第一近红外窗口808nm处，材料有较高的吸收峰，同时在负载IrNPs后，材料的吸收峰略有上升，这可能是因为负载IrNPs后，材料粒径降低导致吸光度的变化。同时500～800nm处吸光度随Ir含量增多而增大，可能原因是Ir纳米粒子产生的局域表面等离子体效应增大了Ir-PB的吸光值。图B与图C分别显示了材料在浓度改变时吸收光谱的变化，且在第一近红外窗口808nm处吸光度明显高于第二近红外光谱1064nm处。
具体实施方式六：结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式三不同点在于，所述步骤C中对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行光热效果测试的过程具体操作如下：
步骤C1：将不同浓度的铱掺杂普鲁士蓝纳米酶分散于水中；
步骤C2：使用808nm激光器在电流为1.15A，光纤口距液面20cm，激光功率为0.8W/cm2条件下照射材料10min，观察并记录每分钟溶液的升温情况，绘制升温曲线；
步骤C3：再使用1064nm激光器在在电流为1.15A，光纤口距液面20cm，激光功率为0.78W/cm2条件下照射材料10min，观察水分散液的升温情况，并绘制升温曲线；
步骤C4：结合步骤C2和步骤C3两张升温曲线图，得出铱掺杂普鲁士蓝纳米酶在808nm近红外窗口处可以作为理想的光热材料。其它组成和连接方式与具体实施方式五相同。
本实施方式中，对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行光热效果测试是考虑到光热疗法治疗肿瘤的原理是利用肿瘤对热敏感的原理，在生物体内注射具有光热转化能力的纳米材料，通过近红外窗口处光源照射将光转化为热从而杀死肿瘤细胞。紫外可见近红外光吸光度表明，负载IrNPs前后的PBNPs在808nm及1064nm处均有一定的吸光度，且808nm处吸光度高于1064nm处，因此为了检测材料的光热效果，将不同浓度的PBNPs，Ir-PB-1NPs，Ir-PB-2NPs，Ir-PB-3NPs分散于水中，使用808nm激光器在电流为1.15A，光纤口距液面20cm，激光功率为0.8W/cm2条件下照射材料10min，观察并记录每分钟溶液的升温情况，绘制升温曲线。图3显示在808nm激光0.8W/cm2照射的情况下，负载IrNPs前后的PBNPs的升温情况大致相同，均能从25℃升温至60℃以上，升温情况无显著差别。图C显示不同材料浓度下，808nm激光0.8W/cm2照射的升温情况，结果显示水溶液升温具有明显的材料浓度依赖性，水溶液升温能力随材料浓度升高而增强。图D显示了材料升温的稳定性，PB及Ir-PB-3材料分别经历三组循环，每组循环由808nm激光照射升温3min后，停止照射3min，每半分钟记录一次温度。图中可以发现PB材料与Ir-PB-3材料在激光照射升温方面均具有较好的稳定性。图B显示了材料分散液在1064nm处的升温曲线。将不同浓度的PB材料和Ir-PB-3分散于水中，使用1064nm激光器在功率0.78W/cm2条件下照射材料10min，观察水分散液的升温情况。空白组在1064nm激光照射下几乎没有升温，而与PB分散液相比，Ir-PB-3的光热转化能力有略有提升，升高后温度均不超过35℃。综上可见，材料在808nm激光照射处的升温能力明显高于在1064nm处，说明用808nm激光照射材料可以在更低的功率密度下使材料溶液升温更快，材料在808nm近红外窗口处可以作为理想的光热材料，应用于肿瘤治疗时，可以使周围正常细胞受到更少损害，并且治疗效果更好。因此选用808nm激光进行后续试验。
具体实施方式七：结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式六不同点在于，所述步骤D中对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行光致活性氧检测的过程具体如下：
步骤D1：检测铱掺杂普鲁士蓝纳米酶在808nm近红外窗口处光照下生成对细胞有杀伤能力的羟基自由基的能力；
步骤D2：检测铱掺杂普鲁士蓝纳米酶在808nm近红外窗口处光照下生成对细胞有杀伤能力的单线态氧的能力；
步骤D3：检测铱掺杂普鲁士蓝纳米酶通过分解H2O2改善肿瘤乏养环境的能力。其它组成和连接方式与具体实施方式六相同。
本实施方式中，对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行光致活性氧检测是考虑到光动力疗法的原理在于肿瘤组织摄取光敏剂后，在近红外光的照射下，生成具有杀伤细胞能力的活性氧从而进行肿瘤的治疗。本节探究了材料在近红外光激发下，羟基自由基(·OH)和单线态氧(1O2)两种典型的活性氧生成情况，探究材料的作为光动力疗法中光敏剂的活性氧生成能力；
羟基自由基是一种已知的毒性最强的活性氧，可以和细胞内的大量分子及蛋白成分发生反应，具有强烈的细胞毒性。本节利用对苯二甲酸(PTA)作为荧光探针检测羟基自由基，对苯二甲酸与·OH反应生成强荧光的羟对苯二甲酸加成物，通过315nm激发波长下检测420nm处荧光强度即可检测体系中羟基自由基的生成量。实验探究PB及Ir-PB材料在不同浓度下808nm处光照下是否能生成对细胞有杀伤能力的羟基自由基，从而探究材料的光动力治疗前景，结果如图4所示。为了模拟肿瘤内高H2O2环境，实验体系中引入浓度为1mMH2O2。实验中，图A与图B体系下材料浓度均为100ppm，图A不作处理，图B在808nm激光，0.8W/cm2下光照10min。实验结果显示，无论是否光照情况下，少量掺杂IrNPs，Ir-PB生成羟基自由基的量与PB本身并无明显差别，比不含材料的对照组略高，这说明PB及Ir-PB在光照条件下能够生成羟基自由基。但是当掺入Ir含量到达一定量时，羟基自由基生成的量会有显著提升。在定量研究不同的材料和不同材料浓度下羟基自由基生成发现，在光照情况下生成羟基自由基的量普遍高于无光照情况，Ir-PB材料无论是否光照，均能够生成比PB更多的羟基自由基。以上实验说明Ir-PB在808nm光照条件下比PB生成更多的羟基自由基，可能作为生成羟基自由基的光敏剂；
单线态氧是光动力治疗中常见活性氧的一种，可以在生物体内与其他临近的分子，如氨基酸、核酸、脂肪酸等发生反应，产生具有毒性的光化学产物，引导细胞的凋亡与坏死。本论文利用DPBF探针检测单线态氧生成，该探针可与单线态氧反应分解，减弱探针在420nm处的吸光度。因此本节通过利用紫外-可见-近红外吸收光谱检测808nm光照条件下反应溶液在420nm处吸光强度的改变来考察PB及Ir-PB生成单线态氧的能力，结果如图5所示。为了模拟肿瘤内高H2O2环境，实验体系中引入浓度为1mMH2O2。图A所示，加入PB及Ir-PB-3材料并用808nm，0.8W/cm2激光照射下，DPBF在420nm处的吸光度发生急剧下降，而仅H2O2存在时，DPBF没有发生明显的分解。同时可见在H2O2刺激下，Ir-PB-3产生1O2的量明显增加，并且远高于PB，生成1O2随光照时间增长而增多。可能原因是材料负载了IrNPs，增强了复合材料的类过氧化氢酶催化活性，通过分解H2O2产生氧气增加体系中氧气含量，进而为体系提供了光动力反应所必需的氧气，增加体系中单线态氧的生成。图B探究了Ir-PB-3材料生成1O2的能力与材料浓度的关系，与生成·OH不同，材料光照下生成1O2有着明显的浓度依赖性，1O2生成量随材料浓度和808nm近红外光照时间增加而增大。综上所述，Ir-PB-3材料相对于PB材料具有更强的光敏剂能力，在808nm，0.8W/cm2光照10min条件下能够生成更多的ROS，可以作为一种理想的肿瘤光动力治疗材料。
本申请探究了具有类过氧化氢酶活性的Ir-PBNPs通过分解H2O2改善肿瘤乏养环境的能力，结果如图6所示。过氧化氢在240nm处有光学吸收峰，因此反应体系在一段时间内240nm处光吸收峰的降低可以作为过氧化氢分解的检测依据。图A证明了不同材料的过氧化氢酶活性。在相同溶液浓度下，PB和Ir-PB材料均有过氧化氢酶活性，其中Ir-PB材料分解H2O2的速度更快，实验证明过氧化氢分解能力与纳米材料中Ir含量呈现正相关，这是由于Ir纳米粒子作为一种过渡金属元素，具有强类过氧化氢酶活性。图B测试了在不同浓度下Ir-PB材料分解过氧化氢的能力，测试时Ir-PB-3NPs浓度梯度为0～150ppm，证明过氧化氢的分解对材料具有浓度依赖性，分解速率随材料浓度增高而加快。
具体实施方式八：结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式七不同点在于，所述步骤步骤E对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行细胞毒性检测的过程具体如下：
步骤E1：取HeLa细胞，4T1细胞和L02细胞三种细胞分别与浓度范围为0～500ppm的铱掺杂普鲁士蓝纳米酶孵育48h；
步骤E2：将步骤E1中所得三种孵育样本进行CCK8测试，根据测试结果，判断铱掺杂普鲁士蓝纳米酶对细胞无显著毒性的浓度范围。其它组成和连接方式与具体实施方式七相同。
本实施方式中，验证Ir-PB纳米粒子对于细胞的毒性对于其在临床抗肿瘤方面是否有应用价值具有重要意义。为了验证Ir-PBNPs的细胞毒性，分别使用了HeLa细胞(人宫颈癌细胞)，4T1细胞(小鼠乳腺癌细胞)，L02细胞(人正常肝细胞)三种细胞进行CCK8测试。CCK8试剂中含有WST-8，在电子载体1-甲氧基-5-甲基吩嗪-硫酸二甲酯(1-MethoxyPMS)的作用下可以被细胞线粒体中的脱氢酶还原为具有高水溶性的黄色甲臜产物，生成的甲臜物的数量与活细胞的数量成正比，可通过酶标仪测量其在450nm处的吸光值，间接反映活细胞数量。CCK8作为细胞毒性试验等。本节分别将三种细胞与浓度范围为0～500ppm的Ir-PB-3共孵育24h和48h，进行CCK8测试，实验结果如图8所示。Ir-PB-3对于HeLa细胞，L02细胞在0～500ppm范围内均有较低毒性，在Ir-PB-3浓度高达500ppm时，孵育24h后HeLa细胞的存活率达到90％以上，孵育48h后HeLa细胞的存活率仍达到80％以上，孵育24h后L02细胞的存活率达到90％以上，孵育48h后L02细胞的存活率达到75％以上。对于4T1细胞有着微毒性，孵育24h后4T1细胞的存活率达到85％左右，孵育48h后4T1细胞的存活率达到70％。综上所述，在材料浓度最高达到500ppm，孵育时间长达48h的情况下，三种细胞的存活率均能达到70％左右，在材料浓度在300ppm以下时，细胞存活率均能达到90％以上，说明Ir-PB-3NPs对于肿瘤细胞和正常细胞毒性均偏低，在材料目标使用浓度300ppm以下时，对细胞无显著毒性。通过材料生物相容性分析以及材料浓度依赖性质的综合考虑，以后实验的Ir-PB-3NPs及PBNPs浓度均为300ppm。
具体实施方式九：结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式八不同点在于，所述步骤F对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行内类过氧化氢酶活性检测的过程具体如下：
步骤F1：取单位量的HeLa细胞与10mMH2O2孵育1h后，利用DCFH-DA探针作为ROS指示剂，检测HeLa细胞中的ROS含量；
步骤F2：取单位量的HeLa细胞300ppm的普鲁士蓝纳米酶孵育20h，再将孵育后的细胞与10mMH2O2孵育1h后，利用DCFH-DA探针作为ROS指示剂检测HeLa细胞中的ROS含量；
步骤F3：取单位量的HeLa细胞300ppm的铱掺杂普鲁士蓝纳米酶孵育20h，再将孵育后的细胞与10mMH2O2孵育1h后，利用DCFH-DA探针作为ROS指示剂检测HeLa细胞中的ROS含量；
步骤F4：对比步骤F1至步骤F3中三种HeLa细胞中的ROS的荧光程度，可以得出铱掺杂普鲁士蓝纳米酶和普鲁士蓝纳米酶都具有类过氧化氢酶活性，且由于经过铱掺杂普鲁士蓝纳米酶孵育后的细胞荧光减弱更加明显，可以判断铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的类过氧化氢酶活性要强于普鲁士蓝纳米酶的类过氧化氢酶活性。其它组成和连接方式与具体实施方式八相同。
本实施方式中，考虑到肿瘤的光动力治疗需要氧，光敏剂和近红外光的共同作用，环境中氧气含量直接决定了材料的光动力效果。前文论述了Ir-PB-3材料的分解过氧化氢生成氧气的能力，但是细胞环境比水溶液更复杂，因此Ir-PB-3在细胞水平上的过氧化氢酶活性有待验证。本节利用荧光成像的方法对Ir-PB-3在细胞内分解过氧化氢的能力进行检测。实验使用DCFH-DA探针作为ROS指示剂，检测细胞中的ROS含量。DCFH-DA是一种本身无荧光，具有细胞膜渗透性的指示剂，一旦进入细胞后，会被细胞酯酶水解生成2',7'-二氯二氢荧光素(DCFH)，之后被快速氧化生成强荧光产物2',7'-二氯荧光素(DCF)，可用荧光显微镜检测，实验以未经处理的HeLa细胞作为阴性对照组，以10mMH2O2与HeLa细胞共培养1h作为阳性对照组。结果如图9所示，阴性对照组显示微弱的绿色荧光，说明HeLa细胞在生长过程中生成少量ROS，在HeLa细胞与浓度为300ppm的PB NPs及Ir-PB-3NPs共孵育20h条件下产生微弱绿色荧光，原因可能是肿瘤微环境本身含有微量H2O2。三张图片中可以发现生成ROS含量无明显变化，这说明在无H2O2,无光照的情况下，Ir-PB-3及PB基本不产生ROS。阳性对照组出现强烈荧光，表明当HeLa与10mMH2O2共孵育时，会明显被探针捕捉并发出强绿色荧光，在加入PB材料和Ir-PB-3共孵育后，绿色荧光减弱，而加入Ir-PB-3材料时亮度降低更明显，这说明PB及Ir-PB-3材料均具有类过氧化氢酶活性，可以减少体系内ROS含量，且由于Ir-PB-3中负载的Ir纳米粒子展现出的高过氧化氢酶活性，导致Ir-PB-3材料孵育过的细胞荧光减弱更加明显。
具体实施方式十：结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式九不同点在于，所述步骤G对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行水平光生ROS检测的过程具体如下：
步骤G1：取单位量的HeLa细胞利用808nm波长的激光，在0.8W/cm2的条件下光照10min后，利用DCFH-DA探针作为ROS指示剂，检测HeLa细胞中的ROS含量；
步骤G2：取单位量的HeLa细胞300ppm的普鲁士蓝纳米酶孵育20h，再将孵育后的细胞利用808nm波长的激光，在0.8W/cm2的条件下光照10min后，利用DCFH-DA探针作为ROS指示剂检测HeLa细胞中的ROS含量；
步骤G3：取单位量的HeLa细胞300ppm的铱掺杂普鲁士蓝纳米酶孵育20h，再将利用808nm波长的激光，在0.8W/cm2的条件下光照10min后，利用DCFH-DA探针作为ROS指示剂检测HeLa细胞中的ROS含量；
步骤G4：对比步骤F1至步骤F3中三种HeLa细胞中的ROS的荧光程度，可以得出铱掺杂普鲁士蓝纳米酶和普鲁士蓝纳米酶具有光敏剂活性，且由于经过铱掺杂普鲁士蓝纳米酶孵育后的细胞荧光更加明显，可以判断铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的光敏剂活性要强于普鲁士蓝纳米酶的光敏剂活性。其它组成和连接方式与具体实施方式九相同。
本实施方式中，阐述了Ir-PB-3材料在808nm光照下生成ROS的能力，由于Ir-PB-3纳米粒子在细胞中环境要比其在水溶液中更为复杂，因此需要进一步验证其在细胞中产生ROS能力。本实验利用荧光成像法对细胞内ROS生成进行了检测，同样使用DCFH-DA探针进行检测，其中未经处理的HeLa细胞作为阴性对照组，808nm激光，0.8W/cm2光照10min得HeLa细胞作为阳性对照组。结果如图10所示，阴性组无论是否加入PB及Ir-PB-3，均仅产生微弱绿色荧光，这是由于肿瘤细胞在培养过程中内部存在微量ROS，在无光照的条件下加入材料孵育不明显产生活性氧。阳性组产生明显的荧光差异，阳性对照组中几乎不产生绿色荧光，说明直接用近红外光照射细胞时，细胞几乎不产生活性氧。与300ppmPB共孵育20h的HeLa细胞在808nm，0.8W/cm2近红外光光照10min后产生较弱绿色荧光，这是由于在加入PB材料光照情况下，PB材料发挥光敏剂活性，生成少量单线态氧。与300ppmIr-PB-3共孵育20h的HeLa细胞在808nm，0.8W/cm2近红外光光照10min下产生较强的绿色荧光，这是由于Ir-PB-3NPs中Ir纳米颗粒可以消耗肿瘤细胞微环境下的H2O2产生氧气，生成的氧气与近红外光和光敏剂结合促进羟基自由基和单线态氧的生成，结果表明在808nm激光照射下，Ir-PB可能作为性质更佳的光敏剂，在肿瘤光动力治疗中发挥作用。
通过上述实施方式中的验证，可以得出热治疗与光动力治疗杀伤肿瘤细胞原理不同，因此区分光热治疗与光动力治疗在光疗中的贡献尤为重要。为区分光热治疗与光动力治疗在光疗中产生的效果，进行分组对比HeLa细胞光疗试验。试验分为对照组，光疗组，PTT组和PDT组四组，实验时为了模拟肿瘤的乏氧环境，均在培养基中加入0.1mM H2O2。其中对照组对HeLa细胞不作处理，余下三组在加入300ppmIr-PB-3与HeLa细胞共孵育20h后，均使用808nm激光，0.8W/cm2照射10min，此外对于PTT组，向其中加入了10mMROS猝灭剂(NaN3)排除光动力效果，剩下单一光热治疗效果。对于PDT组，光照同时用冰袋孵育排除光热治疗效果，剩下单一光动力治疗效果，实验结束用从CCK8试剂盒检测并计算HeLa细胞的存活率。结果如图11所示，在808nm激光，0.8W/cm2照射10min条件下，加入NaN3排除光动力治疗效果后，HeLa细胞的存活率约为23％，当使用冰袋冷敷排除光热治疗效果后，HeLa细胞的存活率约为50％，当光动力与光热疗法共同作用时，HeLa细胞死亡率约为14％。证明单独的光热疗法下细胞死亡率约为77％，光动力疗法下细胞死亡率约为50％，光热与光动力疗法共同作用下，细胞的死亡率可以达到86％，这说明Ir-PB在808nm近红外窗口有着优秀的光热治疗和光动力治疗能力，对于HeLa细胞的生长有着较强的抑制效果。
本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施案例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围。

Claims (10)

1.一种铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的制备方法，其特征在于：所述制备方法是通过如下步骤实现的：
步骤一：合成铱纳米沉析软化材料；
步骤二：合成普鲁士蓝纳米酶沉析软化材料；
步骤三：将步骤一中得到铱纳米沉析软化材料和步骤一中得到普鲁士蓝纳米酶沉析软化材料合成为铱掺杂普鲁士蓝纳米酶沉析软化材料。
2.根据权利要求1所述的一种铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的制备方法，其特征在于：所述步骤一中合成铱纳米沉析软化材料的具体步骤是通过以下步骤实现的：
步骤一一：取50mL去离子水加入圆底烧瓶，加热至95℃；
步骤一二：称取50mg抗坏血酸和10mg Na3IrCl6·xH2O加入到步骤一一中加热后的95℃去离子水中剧烈搅拌，使其混合均匀；
步骤一三：称量25mg NaBH4溶于冰水中，将溶好的混合物缓慢滴加至步骤一二中剧烈搅拌的烧瓶中，反应30min至溶液变成透光黑色溶液后，停止加热冷却至室温；
步骤一四：使用分子量截留为30kDa的Amico超滤装置对步骤一三中所得的透光黑色溶液进行浓缩和纯化得到铱纳米沉析软化材料，浓缩后的铱纳米沉析软化材料室温保存。
3.根据权利要求2所述的一种铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的制备方法，其特征在于：所述步骤二中合成普鲁士蓝纳米酶沉析软化材料的具体步骤是通过以下步骤实现的；
步骤二一：称取0.01mmolK4[Fe(CN)6]和5mmol柠檬酸溶于20mL去离子水中搅拌加热至60℃得到为A溶液；
步骤二二：另外称取0.05mmolFe(NO3)3·9H2O和5mmol柠檬酸溶于20mL去离子水中，搅拌均匀得到为B溶液；
步骤二三：将步骤二二中得到的B溶液缓慢滴加至正在剧烈搅拌的A溶液中，在60℃条件下剧烈搅拌持续反映1h后，冷却至室温；
步骤二四：将步骤二三所得混合物在转速10000rpm下离心10min，用乙醇清洗两次，放入烘箱内烘干得到普鲁士蓝纳米酶沉析软化材料。
4.根据权利要求3所述的一种铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的制备方法，其特征在于：所述步骤三中将步骤一中得到铱纳米沉析软化材料和步骤一中得到普鲁士蓝纳米酶沉析软化材料合成为铱掺杂普鲁士蓝纳米酶沉析软化材料具体是通过以下步骤实现的：
步骤三一：称取0.01mmolK4[Fe(CN)6]和5mmol柠檬酸溶于20mL去离子水中搅拌加热至60℃得到为A溶液；
步骤三二：另外称取0.05mmolFe(NO3)3·9H2O和5mmol柠檬酸溶于20mL去离子水中，搅拌均匀得到为B溶液；
步骤三三：在剧烈搅拌的环境下，向步骤三一中所得的A溶液中分别缓慢滴加步骤一中所得铱纳米沉析软化材料后，立刻缓慢滴加步骤三二中所得的B溶液，并在60℃条件下剧烈搅拌持续反映1h后，冷却至室温；
步骤三四：将步骤三三中所得混合物在转速10000rpm的条件下离心10min后用乙醇清洗两次；
步骤三五：将步骤三四中清洗后的混合物放入烘箱内烘干得到铱掺杂普鲁士蓝纳米酶。
5.一种通过权利要求1至4任意一种制备方法中制得的铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的应用，其特征在于：利用铱掺杂普鲁士蓝纳米酶作为光热光动力学联合治疗肿瘤方法中的光热剂和光敏剂，验证铱掺杂普鲁士蓝纳米酶可以实现上述应用的具体步骤如下；
步骤A：对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行形貌表征：取铱掺杂普鲁士蓝纳米酶溶解在乙醇中，并用超声进行分散后，取10μL溶液滴至铜网上，用红外灯烘干，待乙醇挥发后进行TEM表征；
步骤B：对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行紫外-可见-近红外光吸收测试：利用光谱仪判断铱掺杂普鲁士蓝纳米酶在不同波长的近红外光下的吸收效果，测试结果显示铱掺杂普鲁士蓝纳米酶在808nm波长的近红外光下和1064nm波长的近红外光下具有较好的吸光度；
步骤C：对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行光热效果测试；
步骤D：对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行光致活性氧检测；
步骤E：对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行细胞毒性检测；
步骤F：对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行内类过氧化氢酶活性检测；
步骤G：对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行水平光生ROS检测；
步骤H：待铱掺杂普鲁士蓝纳米酶通过上述检测试验后，利用铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行对比HeLa细胞光疗试验，在HeLa细胞培养基中加入0.1mM H2O2，同时加入300ppm铱掺杂普鲁士蓝纳米酶，使铱掺杂普鲁士蓝纳米酶与HeLa细胞共同孵育20h后，使用808nm激光，在0.8W/cm2的条件下照射10min，在光热与光动力疗法共同作用下，细胞的死亡率可以达到86％，说明利用铱掺杂普鲁士蓝纳米酶作为光热光动力学联合治疗肿瘤方法中的光热剂和光敏剂可以对HeLa细胞的生长有着较强的抑制效果。
6.根据权利要求5所述的一种铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的应用，其特征在于：所述步骤C中对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行光热效果测试的过程具体操作如下：
步骤C1：将不同浓度的铱掺杂普鲁士蓝纳米酶分散于水中；
步骤C2：使用808nm激光器在电流为1.15A，光纤口距液面20cm，激光功率为0.8W/cm2条件下照射材料10min，观察并记录每分钟溶液的升温情况，绘制升温曲线；
步骤C3：再使用1064nm激光器在在电流为1.15A，光纤口距液面20cm，激光功率为0.78W/cm2条件下照射材料10min，观察水分散液的升温情况，并绘制升温曲线；
步骤C4：结合步骤C2和步骤C3两张升温曲线图，得出铱掺杂普鲁士蓝纳米酶在808nm近红外窗口处可以作为理想的光热材料。
7.根据权利要求6所述的一种铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的应用，其特征在于：所述步骤D中对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行光致活性氧检测的过程具体如下：
步骤D1：检测铱掺杂普鲁士蓝纳米酶在808nm近红外窗口处光照下生成对细胞有杀伤能力的羟基自由基的能力；
步骤D2：检测铱掺杂普鲁士蓝纳米酶在808nm近红外窗口处光照下生成对细胞有杀伤能力的单线态氧的能力；
步骤D3：检测铱掺杂普鲁士蓝纳米酶通过分解H2O2改善肿瘤乏养环境的能力。
8.根据权利要求7所述的一种铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的应用，其特征在于：所述步骤步骤E对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行细胞毒性检测的过程具体如下：
步骤E1：取HeLa细胞，4T1细胞和L02细胞三种细胞分别与浓度范围为0～500ppm的铱掺杂普鲁士蓝纳米酶孵育48h；
步骤E2：将步骤E1中所得三种孵育样本进行CCK8测试，根据测试结果，判断铱掺杂普鲁士蓝纳米酶对细胞无显著毒性的浓度范围。
9.根据权利要求8所述的一种铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的应用，其特征在于：所述步骤F对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行内类过氧化氢酶活性检测的过程具体如下：
步骤F1：取单位量的HeLa细胞与10mM H2O2孵育1h后，利用DCFH-DA探针作为ROS指示剂，检测HeLa细胞中的ROS含量；
步骤F2：取单位量的HeLa细胞300ppm的普鲁士蓝纳米酶孵育20h，再将孵育后的细胞与10mM H2O2孵育1h后，利用DCFH-DA探针作为ROS指示剂检测HeLa细胞中的ROS含量；
步骤F3：取单位量的HeLa细胞300ppm的铱掺杂普鲁士蓝纳米酶孵育20h，再将孵育后的细胞与10mM H2O2孵育1h后，利用DCFH-DA探针作为ROS指示剂检测HeLa细胞中的ROS含量；
步骤F4：对比步骤F1至步骤F3中三种HeLa细胞中的ROS的荧光程度，可以得出铱掺杂普鲁士蓝纳米酶和普鲁士蓝纳米酶都具有类过氧化氢酶活性，且由于经过铱掺杂普鲁士蓝纳米酶孵育后的细胞荧光减弱更加明显，可以判断铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的类过氧化氢酶活性要强于普鲁士蓝纳米酶的类过氧化氢酶活性。
10.根据权利要求9所述的一种铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的应用，其特征在于：所述步骤G对铱掺杂普鲁士蓝纳米酶进行水平光生ROS检测的过程具体如下：
步骤G1：取单位量的HeLa细胞利用808nm波长的激光，在0.8W/cm2的条件下光照10min后，利用DCFH-DA探针作为ROS指示剂，检测HeLa细胞中的ROS含量；
步骤G2：取单位量的HeLa细胞300ppm的普鲁士蓝纳米酶孵育20h，再将孵育后的细胞利用808nm波长的激光，在0.8W/cm2的条件下光照10min后，利用DCFH-DA探针作为ROS指示剂检测HeLa细胞中的ROS含量；
步骤G3：取单位量的HeLa细胞300ppm的铱掺杂普鲁士蓝纳米酶孵育20h，再将利用808nm波长的激光，在0.8W/cm2的条件下光照10min后，利用DCFH-DA探针作为ROS指示剂检测HeLa细胞中的ROS含量；
步骤G4：对比步骤F1至步骤F3中三种HeLa细胞中的ROS的荧光程度，可以得出铱掺杂普鲁士蓝纳米酶和普鲁士蓝纳米酶具有光敏剂活性，且由于经过铱掺杂普鲁士蓝纳米酶孵育后的细胞荧光更加明显，可以判断铱掺杂普鲁士蓝纳米酶的光敏剂活性要强于普鲁士蓝纳米酶的光敏剂活性。
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