一种镍离子掺杂碳量子点的制备方法及应用

本发明涉及生物医药应用，具体涉及一种镍离子掺杂碳量子点的制备方法及应用。

背景技术：

1、手术切除、化疗及放疗等传统肿瘤治疗策略具有严重副作用、对正常组织损伤大以及治疗效果受限于肿瘤位置、类型和大小等问题，因此迫切需要开发新型、高效的肿瘤治疗策略。光动力疗法(pdt)和光热疗法(ptt)已经证明了其作为一种无创治疗方式在肿瘤治疗中的巨大潜力。不幸的是，pdt受内在组织穿透深度的限制，导致其对深部肿瘤的治疗效果不佳。超声(us)作为一种机械波，在临床上已被广泛用于癌症的诊断和治疗，如超声成像和高强度聚焦超声。与pdt相似，us还能够触发声敏剂产生高生物毒性活性氧(ros)用于杀灭肿瘤细胞，因此被称为声动力疗法(sdt)。然而，传统有机声敏剂分子的低生物利用度和生物不稳定性导致sdt的低疗效，并阻碍了其进一步的临床转化。tio2为代表的无机纳米材料，已被证明拥有sdt的功效，但是us活化的电子和空穴对的快速复合(e–/h+)，导致无机声敏剂的sdt效率低下。更严重的是，sdt过程中氧气的快速消耗会加剧缺氧，进一步降低sdt的疗效。所有这些缺点使得单一sdt 的抗肿瘤疗效不高。纳米酶，特别是产生活性氧(ros)的纳米酶，具有特定的时空选择性和微创性，成为一种具有广泛应用前景的肿瘤治疗药物。基于纳米酶的声动力疗法(sdt)已被用于产生ros和调节肿瘤微环境(tme)，以实现消除肿瘤的目的。因此，探索一种高效的声动力纳米酶来产生ros并调节tme以实现肿瘤的根除是十分必要的。

2、有鉴于此，本发明提供一种镍离子掺杂碳量子点的制备方法及应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种镍离子掺杂碳量子点的制备方法及应用，将镍离子掺杂碳量子点作为一种声动力纳米酶，实现声动力治疗以及纳米酶双重治疗功能，旨在解决声敏剂的ros产率低、肿瘤微环境抑制等新型癌症治疗策略面临的瓶颈问题。

2、为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

3、一种镍离子掺杂碳量子点的制备方法，包括以下步骤：

4、a）将乙二胺四乙酸和氯化镍溶解在超纯水中，通过持续搅拌处理的时间为0.5-2h，得到混合溶液。

5、b）将步骤a）中的所述混合溶液先进行离心处理，然后收集上清液，最后进行烘干处理得到混合物粉末。

6、c）先将步骤b）中的混合物粉末进行研磨处理，然后将研磨处理后的所述混合物粉末进行退火处理，最终得到退火产物。

7、d)将步骤c)的所述退火产物溶解在无水甲醇中，然后进行搅拌和离心处理，去除不溶性杂质，得到上清液。

8、e)先将步骤d)中的所述上清液去除甲醇，然后用超纯水二次溶解并转移到透析袋中透析，以此获得纯净的镍离子掺杂碳量子点。

9、进一步，所述乙二胺四乙酸、氯化镍和超纯水的摩尔比为1：（0.4-0.6）：（15-25）。

10、进一步，所述离心处理的转速为4000-7000rpm，所述离心处理的时间为4-20 min，所述烘干处理的温度为55-65℃。

11、进一步，所述混合物粉末进行研磨处理的时间为5-20 min。

12、进一步，所述混合物粉末进行退火处理的过程如下：先将研磨处理后的所述混合物粉末放入到管式炉中进行n2气氛围下的350-450 ℃退火处理，升温速率为2℃/min，保温时间为1.5-2.5h。

13、进一步，所述搅拌的时间为20-40min，所述离心处理的转速为10000-12000rpm，所述离心处理的时间为15-40min。

14、进一步，采用所述透析袋为1000 kda透析袋，采用所述透析袋进行透析的时间为40h-60h。

15、作为本发明的另一技术方案，镍离子掺杂碳量子点在声动力性能的用途，将上述所制备的镍离子掺杂碳量子点，通过使用1,3-二苯基异苯并呋喃作为1o2探针，检测镍离子掺杂碳量子点在超声辐照下的1o2生成效率。

16、作为本发明的另一技术方案，镍离子掺杂碳量子点在催化活性的用途，取上述所制备的镍离子掺杂碳量子点，

17、所述镍离子掺杂碳量子点模拟过氧化物酶活性，通过催化h2o2生成羟基自由基，并使用3,3,5,5-四甲基联苯胺作为探针，检测镍离子掺杂碳量子点在h2o2存在条件下的羟基自由基的生成效率；

18、所述镍离子掺杂碳量子点模拟过氧化物酶活性，通过催化h2o2生成o2，并使用溶解氧检测仪，评估其产氧水平和cat酶催化活性。

19、作为本发明的另一技术方案，镍离子掺杂碳量子点在声动力性能的体内减小肿瘤细胞的用途，将上述所制备的镍离子掺杂碳量子点进行减小肿瘤细胞的性能测试，通过mtt法对经过镍离子掺杂碳量子点和us照射处理后的细胞进行细胞存活率的检测。

20、术语解释：镍离子掺杂碳量子点缩写为ni-cds。

21、由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

22、本发明为一种镍离子掺杂碳量子点的制备方法及应用，本发明通过制备出镍离子掺杂碳量子点，公开了镍离子掺杂碳量子点作为声动力纳米酶在纳米酶增强声动力肿瘤治疗方面的应用。本发明制备的声动力纳米酶不仅具有高效的声动力性能，还具模拟多种纳米酶催化的能力，可以精准调控肿瘤微环境，进而有效杀死肿瘤细胞。

23、本发明制备的镍离子掺杂碳量子点，该声动力纳米酶不仅具有出色的声动力性能，还具有模拟过氧化物酶以及过氧化氢酶的催化活性，能够有效调控肿瘤微环境，从而通过纳米酶增强声动力疗法发挥高效抗肿瘤性能。总之，本项发明为纳米催化治疗协同声动力治疗的联合疗法的应用，提供了一种声动力纳米酶制备的范例。

技术特征：

1.一种镍离子掺杂碳量子点的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种镍离子掺杂碳量子点的制备方法的制备方法，其特征在于：在步骤a）中，所述乙二胺四乙酸、氯化镍和超纯水的摩尔比为1：（0.4-0.6）：（15-25）。

3.根据权利要求1所述的一种镍离子掺杂碳量子点的制备方法的制备方法，其特征在于：在步骤b）中，所述离心处理的转速为4000-7000rpm，所述离心处理的时间为4-20 min，所述烘干处理的温度为55-65℃。

4.根据权利要求1所述的一种镍离子掺杂碳量子点的制备方法的制备方法，其特征在于：在步骤c）中，所述混合物粉末进行研磨处理的时间为5-20 min。

5.根据权利要求1所述的一种镍离子掺杂碳量子点的制备方法的制备方法，其特征在于：在步骤c）中，所述混合物粉末进行退火处理的过程如下：先将研磨处理后的所述混合物粉末放入到管式炉中进行n2气氛围下的350-450 ℃退火处理，升温速率为2℃/min，保温时间为1.5-2.5h。

6.根据权利要求1所述的一种镍离子掺杂碳量子点的制备方法的制备方法，其特征在于：在步骤d）中，所述搅拌的时间为20-40min，所述离心处理的转速为10000-12000rpm，所述离心处理的时间为15-40min。

7.根据权利要求1所述的一种镍离子掺杂碳量子点的制备方法的制备方法，其特征在于：在步骤e）中，采用所述透析袋为1000 kda透析袋，采用所述透析袋进行透析的时间为40h-60h。

8.镍离子掺杂碳量子点在声动力性能的用途，其特征在于：将所述权利要求1-7任一项所制备的镍离子掺杂碳量子点，通过使用1,3-二苯基异苯并呋喃作为1o2探针，检测镍离子掺杂碳量子点在超声辐照下的1o2生成效率。

9.镍离子掺杂碳量子点在催化活性的用途，其特征在于：取所述权利要求1-7任一项所制备的镍离子掺杂碳量子点，

10.镍离子掺杂碳量子点在声动力性能的体内减小肿瘤细胞的用途，其特征在于：将所述权利要求1-7任一项所制备的镍离子掺杂碳量子点进行减小肿瘤细胞的性能测试，通过mtt法对经过镍离子掺杂碳量子点和us照射处理后的细胞进行细胞存活率的检测。

技术总结本发明涉及生物医药应用技术领域，具体涉及一种镍离子掺杂碳量子点的制备方法及应用。本发明通过制备出镍离子掺杂碳量子点，公开了镍离子掺杂碳量子点作为声动力纳米酶在纳米酶增强声动力肿瘤治疗方面的应用。本发明制备的镍离子掺杂碳量子点，该声动力纳米酶不仅具有出色的声动力性能，还具有模拟过氧化物酶以及过氧化氢酶的催化活性，能够有效调控肿瘤微环境，从而通过纳米酶增强声动力疗法发挥高效抗肿瘤性能。本项发明为纳米催化治疗协同声动力治疗的联合疗法的应用，提供了一种声动力纳米酶制备的范例。技术研发人员：田逸君,严朗,朱江波,张斌,朱玉平,张晓芳,陈基快,耿弼江,王浩能,琚智杰,段万里受保护的技术使用者：中国人民解放军海军军医大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29