介孔中空铜单原子纳米酶的制备及其抗肿瘤应用

编号：YYHY00977

篇名：介孔中空铜单原子纳米酶的制备及其抗肿瘤应用

作者：周建仁

关键词： 单原子纳米酶; 化学动力学治疗; 过氧化氢; 羟基自由基; 钙超载;

机构： 西南石油大学

摘要： 单原子催化剂(SACs)作为一类杰出的催化材料,展现出极高的活性、选择性以及稳定性。具有催化作用的单个原子,被有效地分散并固定在支撑材料上,确保了原子效率的最大化。利用酚醛树脂前驱体中大量的羟基和醚键与铜元素进行约束配位,在高温下掺杂氮元素制备得到介孔中空铜单原子纳米酶(Cu-SAC)。Cu-SAC具有独特的介孔结构以及相对完整的空腔,比表面积约255.2 m2/g,平均孔径为6.91 nm,铜元素负载量达到5.18 wt%。本论文针对Cu-SAC设计开发了两种负载不同药物的纳米催化剂,通过响应肿瘤微环境增强氧化应激,杀死肿瘤细胞。主要研究内容如下: 1.以介孔中空铜单原子纳米酶为载体实现化疗协同化学动力学治疗联合抗肿瘤。第二章设计合成了负载化疗药物的介孔中空铜单原子纳米酶(Cu-SAC@DOX),并在表面修饰透明质酸(Cu-SAC@DOX@HA),实现化疗和CDT协同治疗。Cu-SAC@DOX@HA透明质酸特异性地与肿瘤细胞表面的CD-44受体结合并靶向它们。在体内酸性环境和透明质酸酶的共同作用下释放DOX,诱导癌细胞凋亡(抑瘤率达到64%)。Cu-SAC上的铜单原子活性位点暴露在癌细胞的酸性环境中,将内源性H2O2分解成高毒性的羟基自由基(·OH),有利于杀死癌细胞。 2.以介孔中空铜单原子纳米酶为载体实现钙超载协同化学动力学疗法治疗肿瘤。第三章设计合成了负载过氧化钙(CaO2)(负载量42.2 wt%)的介孔中空铜单原子纳米酶,并修饰透明质酸(Cu-SAC@CaO2@HA)。透明质酸为纳米催化剂提供靶向能力,过氧化钙在酸性环境下解离,自供应H2O2的同时释放Ca2+(16h释放率达到84.95 wt%)。Ca2+不仅诱导肿瘤细胞渗透压突变和细胞钙化,还会诱导肿瘤细胞中线粒体的功能障碍,实现肿瘤细胞钙超载,协同化学动力学治疗显著增强抗肿瘤治疗效果。 综上所示,本论文针对Cu-SAC设计开发了两种负载不同药物的纳米催化剂Cu-SAC@DOX@HA 和 Cu-SAC@CaO2@HA 用于抗肿瘤治疗。