一种响应型类风湿性关节炎气体纳米发生器及其制备方法与应用

本发明属于纳米生物医学材料制备，具体涉及一种响应型类风湿性关节炎气体纳米发生器及其制备方法与应用。

背景技术：

1、类风湿性关节炎是一种常见的全身自身免疫性疾病，以慢性滑膜炎、软骨损伤和骨质破坏为特征，在全球人群中的患病率高达1%。作为一种进展性关节疾病，若不能及时发现并有效控制症状，可能导致不可逆性功能障碍。但因其起病隐匿且发病机制尚不明确，目前尚无高效成像模式与根治性治疗方法。近年来，纳米医学蓬勃发展为类风湿性关节炎的诊疗带来了新的平台和机遇。将药物靶向运输、动态成像定位/监测和多模态治疗等功能有效整合，开发新型多功能诊疗一体化的纳米发生器将为类风湿性关节炎的临床诊疗提供全新的思路。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种响应型类风湿性关节炎气体纳米发生器及其制备方法和应用，该纳米发生器通过渗漏性血管外渗随后被炎症细胞捕捉（“elvis”效应）而被动地富集在关节炎症部位，与微环境中还原型谷胱甘肽发生氧化还原反应，响应性形变并释放功能化小颗粒：硫化氢（h2s）和甲氨蝶呤（mtx），实现近红外二区荧光（nir-ⅱfl）/光声（pa）双模态成像介导的类风湿性关节炎的气体/药物协同治疗。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种响应型类风湿性关节炎气体纳米发生器，所述纳米发生器为bsa-dats-mtx-ag，二烯丙基三硫醚（dats）作为有机硫源与牛血清白蛋白自组装形成bsa-dats纳米颗粒，随后将甲氨蝶呤（mtx）和ag+单载其上，与类风湿性关节炎微环境中的还原型谷胱甘肽发生特异性氧化还原反应，实现响应性成像与治疗功能的同步打开。

4、进一步地，所述纳米发生器为类球形结构，分布均匀，水合粒径为40-60 nm。

5、一种响应型类风湿性关节炎气体纳米发生器的制备方法，包括如下步骤：

6、s1、将牛血清白蛋白加入去离子水中，室温搅拌下充分溶解，超声分散均匀，形成透明的淡黄色溶液，即牛血清白蛋白水溶液；

7、s2、将甲氨蝶呤粉末溶解于二甲基亚砜中，超声分散均匀得到甲氨蝶呤溶液，避光备用；

8、s3、将二烯丙基三硫醚溶解于步骤s2的甲氨蝶呤溶液中，超声分散均匀，缓慢滴加至步骤s1中的牛血清白蛋白溶液中，低温高速搅拌得到混合溶液；

9、s4、将步骤s3得到的混合溶液经洗涤、离心分离、冷冻干燥，得到牛血清白蛋白包裹的纳米颗粒bsa-dats-mtx；

10、s5、将硝酸银固体溶解于去离子水中，超声分散均匀后，缓慢滴加至步骤s4得到的bsa-dats-mtx纳米颗粒配制成的水溶液，高速搅拌；

11、s6、将步骤s5的混合溶液洗涤、离心分离、冷冻干燥，即得到所述响应型类风湿性关节炎气体纳米发生器bsa-dats-mtx-ag。

12、进一步地，步骤s1中牛血清白蛋白与去离子水的用量比例为10-12.5 mg : 1 ml,超声分散的频率为50khz，时间为15min，搅拌温度为室温，搅拌速度为500-600 r/min，搅拌时间为15min。

13、进一步地，步骤s2中甲氨蝶呤与二甲基亚砜的用量比9-12 mg : 1 ml，超声分散的频率为50khz，时间为5min。

14、进一步地，步骤s3中二烯丙基三硫醚与甲氨蝶呤溶液的用量比为5-6 mg : 0.1ml，超声分散的频率为50khz，时间为5min，混合溶液的搅拌速度为800-900 r/min，搅拌时间为3h，搅拌条件为黑暗避光。

15、进一步，所述步骤s4中离心分离采用超滤分离管30 kda，转速为3500 r/min，时间为15 min。

16、进一步，所述步骤s5中硝酸银固体与去离子水的用量比例为40-50 mg : 1 ml，超声分散的频率为50 khz，时间为15 min，混合溶液的搅拌速度为500-600 r/min，搅拌温度为37 ℃，搅拌时间为30 min。

17、进一步，所述步骤s6中离心分离采用超滤分离管30 kda，转速为3500 r/min，时间为15 min。

18、本发明还提供了一种响应型类风湿性关节炎气体纳米发生器的应用，用于制备在类风湿性关节炎微环境中响应性成像和/或治疗疾病的纳米制剂。

19、本发明还提供了一种用于诊断和/或治疗类风湿性关节炎的试剂盒，所述试剂盒包含所述的类风湿性关节炎气体纳米发生器。

20、本发明的有益效果如下：

21、1. 本发明以生物内源性牛血清白蛋白为载体，二烯丙基三硫醚为有机硫源，二者先自组装成纳米颗粒，随后将甲氨喋呤与银离子单载其上，利用简单、高效的生物矿化法成功构筑一种响应型类风湿性关节炎气体纳米发生器，具有安全无毒、生物相容好等优势。

22、2. 本发明纳米发生器与微环境中的还原型谷胱甘肽发生氧化还原反应产生大量的硫化氢，局部原位矿化形成ag2s, 实现类风湿关节炎部位近红外二区荧光与光声成像的特异性“点亮”，具有较高的信噪比。

23、3. 本发明纳米发生器与还原型谷胱甘肽发生特异性响应的过程中，局部释放功能化小颗粒，实现了近红外二区荧光/光声成像与治疗功能的同步打开，将成像诊断与精准治疗相协同，在准确定位的同时实现了气体-药物双管齐下的治疗策略。

技术特征：

1.一种响应型类风湿性关节炎气体纳米发生器，其特征在于：所述纳米发生器为bsa-dats-mtx-ag，二烯丙基三硫醚作为有机硫源与牛血清白蛋白自组装形成bsa-dats纳米颗粒，随后将甲氨蝶呤和ag+单载其上；

2.一种如权利要求1所述的响应型类风湿性关节炎气体纳米发生器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种响应型类风湿性关节炎气体纳米发生器的制备方法，其特征在于：步骤s1中牛血清白蛋白与去离子水的用量比例为10-12.5 mg : 1 ml, 超声分散的频率为50khz，时间为15min，搅拌温度为室温，搅拌速度为500-600 r/min，搅拌时间为15min。

4.根据权利要求2所述的一种响应型类风湿性关节炎气体纳米发生器的制备方法，其特征在于：步骤s2中甲氨蝶呤与二甲基亚砜的用量比9-12 mg : 1 ml，超声分散的频率为50khz，时间为5min。

5.根据权利要求2所述的一种响应型类风湿性关节炎气体纳米发生器的制备方法，其特征在于：步骤s3中二烯丙基三硫醚与甲氨蝶呤溶液的用量比为5-6 mg : 0.1 ml，超声分散的频率为50khz，时间为5min，混合溶液的搅拌速度为800-900 r/min，搅拌时间为3h，搅拌条件为黑暗避光。

6.根据权利要求2所述的一种响应型类风湿性关节炎气体纳米发生器的制备方法，其特征在于：所述步骤s4中离心分离采用超滤分离管30 kda，转速为3500 r/min，时间为15min。

7.根据权利要求2所述的一种响应型类风湿性关节炎气体纳米发生器的制备方法，其特征在于：所述步骤s5中硝酸银固体与去离子水的用量比例为40-50 mg : 1 ml，超声分散的频率为50 khz，时间为15 min，混合溶液的搅拌速度为500-600 r/min，搅拌温度为37℃，搅拌时间为30 min。

8.根据权利要求2所述的一种响应型类风湿性关节炎气体纳米发生器的制备方法，其特征在于：所述步骤s6中离心分离采用超滤分离管30 kda，转速为3500 r/min，时间为15min。

9.一种如权利要求1所述的响应型类风湿性关节炎气体纳米发生器的应用于制备在类风湿性关节炎微环境中响应性成像和/或治疗疾病的纳米制剂。

10.一种用于诊断和/或治疗类风湿性关节炎的试剂盒，其特征在于：所述试剂盒包含如权利要求1所述的类风湿性关节炎气体纳米发生器。

技术总结本发明的目的在于提供一种响应型类风湿性关节炎气体纳米发生器及其制备方法和应用，属于纳米生物医学材料制备技术领域，本发明通过生物内源性牛血清白蛋白与有机硫源二烯丙基三硫醚先进行自组装，将甲氨蝶呤和银离子单载其上，利用生物矿化法成功合成响应型类风湿性关节炎气体纳米发生器。经静脉注射后，该纳米发生器通过渗漏性血管外渗随后被炎症细胞捕捉而被动聚集在关节炎症部位，与微环境中的谷胱甘肽发生特异性氧化还原反应，响应性形变并快速释放功能化硫化氢气体与甲氨蝶呤，原位矿化形成超小尺寸硫化银，实现近红外二区荧光/光声双模态成像的快速打开，并介导类风湿关节炎部位的气体/化疗精准协同，有效改善关节炎微环境。技术研发人员：郑子良,张瑞平,郑晓春,代蓉,康伟伟,李东升,李耀受保护的技术使用者：山西医科大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13