一种仿生的复合中空碳球纳米材料的制备方法及其应用与流程

本发明涉及复合纳米材料制备，尤其是一种仿生的复合中空碳球纳米材料的制备方法及其应用。

背景技术：

1、在当前的肿瘤治疗领域中，尽管传统的肿瘤治疗方法在治疗中发挥了重要作用，传统的肿瘤治疗方法如手术切除、放射疗法和化学疗法，但它们各自都面临着一些不可忽视的局限性，手术切除虽然直接有效，但风险较高，尤其是当肿瘤位于关键器官或组织附近时；放射疗法在杀灭癌细胞的同时，也会不可避免地损伤周围的正常细胞，导致一系列不良反应；而化学疗法则容易引发肿瘤细胞的抗药性，使得治疗效果逐渐减弱；

2、鉴于传统的肿瘤治疗方法的种种不足，医学家们不断寻求新的治疗策略，以期望在提高治疗效果的同时，降低副作用，在这样的背景下，抗肿瘤的新兴疗法引起越来越多学者的关注，抗肿瘤的新兴治疗包括光热疗法、基因治疗、免疫疗法、化学动力疗法及其联合应用等等；

3、特别值得一提的是，气体治疗作为新兴疗法的一种，研究表明，气体治疗具有显著的抗癌效力和较低的副作用，因此近年来受到了广泛关注，这种方法是利用气态分子，如一氧化氮(no)、氢气(h2)、硫化氢(h2s)和一氧化碳(co)等来杀死或抑制肿瘤癌细胞的生长，其中，一氧化碳作为一种能够减弱血红蛋白与氧结合的分子，被证实具有显著的抗癌效力，然而，将一氧化碳用于肿瘤治疗也面临着一系列挑战；

4、针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷，首先，一氧化碳作为一种气体分子，在人体内的递送过程中缺乏有效的载体，这意味着需要开发新的技术或材料，以确保一氧化碳能够安全、有效地到达肿瘤部位；其次，一氧化碳在递送过程中存在泄漏的可能，使得一氧化碳与血红蛋白接触并产生毒性，这不仅会降低治疗效果，还可能对患者造成不必要的健康风险；此外，单一的一氧化碳气体治疗往往效果有限，使得治疗周期长。

技术实现思路

1、为了有效地实现一氧化碳气体治疗，并提升气体治疗效果，本申请提供一种仿生的复合中空碳球纳米材料的制备方法及其应用。

2、本发明提供的一种仿生的复合中空碳球纳米材料的制备方法及其应用用采用如下的技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种仿生的复合中空碳球纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

4、s1.复合物按质量比0.5～2:1将2,3,6,7,10,11-六羟基三亚苯和中空碳球在有机溶剂中混合均匀，得到有机配体-中空碳球复合物；

5、s2.按质量比3～12:1将s1中的有机配体-中空碳球复合物和铜盐在水中混合均匀，ph值调节至8～9，反应时间为1～2小时，得到铜有机框架-中空碳球复合物；

6、s3.按质量比0.5～2:1将羰基锰和s2中的铜有机框架-碳基纳米材料在醇类溶剂中混合均匀，进行干燥处理，得到负载了羰基锰的铜有机框架-中空碳球复合物；

7、s4.将细胞膜与s3中的负载了羰基锰的铜有机框架-中空碳球复合物进行均匀混合后，得到仿生的复合中空碳球纳米材料。

8、优选的，所述有机溶剂用于将2,3,6,7,10,11-六羟基三亚苯的浓度控制在8～12mmo l/l。

9、优选的，s2中有机配体-碳基纳米材料复合物和铜盐在水中混合均匀，水用于将铜盐中的铜离子浓度控制在4～6mmo l。

10、优选的，所述醇类溶剂用于将羰基锰浓度控制在4～6mg/ml，所述醇类溶剂为甲醇，或乙醇，或甲醇和乙醇的混合物。

11、优选的，s1中所采用的空碳球粒径为100～300nm。

12、优选的，所述有机溶剂为甲醇，或乙醇，或二甲基亚砜，或有甲醇、乙醇、二甲基亚砜中至少两种混合而成。

13、优选的，所述铜盐为氯化铜，和/或硫酸铜，和/或硝酸铜，和/或氯化铜水合物，和/或硫酸铜中水合物，和/或硝酸铜水合物。

14、优选的，s3中进行干燥处理为真空干燥，真空干燥的条件为，干燥温度为-30℃～-50℃，干燥时间为3～4小时。

15、优选的，所述细胞膜为红细胞膜，和/或癌细胞膜，和/或血小板膜，和/或巨噬细胞膜，和/或细菌细胞膜。

16、第二方面，本发明提供一种仿生的复合中空碳球纳米材料的应用，包括上述的制备方法得到的仿生的复合中空碳球纳米材料，所述仿生的复合中空碳球纳米材料用于肿瘤气体治疗。

17、本发明的有益效果为：

18、1、通过2,3,6,7,10,11-六羟基三亚苯、铜盐和中空碳球形成的铜有机框架-中空碳球复合物，能够在肿瘤微环境中，分解产生游离的2,3,6,7,10,11-六羟基三亚苯单体和铜离子，2,3,6,7,10,11-六羟基三亚苯单体在有氧气的情况下能够产生过氧化氢，过氧化氢能够与羰基锰反应产生一氧化碳，通过这种次级反应生成一氧化碳，提供一种有效的一氧化碳递送方式，因此能够在肿瘤部位产生一氧化碳，避免一氧化碳在递送过程中会不可避免地泄漏，降低一氧化碳与血红蛋白接触而产生毒性的风险，降低一氧化碳与血红蛋白接触而产生毒性的可能性，提升治疗的安全性和有效性；

19、2、通过2,3,6,7,10,11-六羟基三亚苯单体在有氧气的情况下能够产生过氧化氢，过氧化氢能够与铜离子反应，通过类芬顿反应产生活性氧，生成具有强氧化性的活性氧(ros)，这些ros能够直接对肿瘤细胞产生氧化应激，破坏其dna、蛋白质和脂质，进而诱导肿瘤细胞凋亡或坏死，能够实现化学动力治疗，通过联合化学动力治疗和气体治疗，有效地实现肿瘤治疗，进一步提高治疗效果和患者的生存率；

20、3、通过细胞膜的修饰，得到仿生的复合石墨炔纳米材料，能够实现仿生的效果，例如延长体内循环时间、靶向肿瘤等等，通过联合化学动力治疗和气体治疗，有效地实现肿瘤治疗。

技术特征：

1.一种仿生的复合中空碳球纳米材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种仿生的复合中空碳球纳米材料的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂用于将2,3,6,7,10,11-六羟基三亚苯的浓度控制在8～12mmol/l。

3.根据权利要求1所述的一种仿生的复合中空碳球纳米材料的制备方法，其特征在于：s2中有机配体-碳基纳米材料复合物和铜盐在水中混合均匀，水用于将铜盐中的铜离子浓度控制在4～6mmol。

4.根据权利要求1所述的一种仿生的复合中空碳球纳米材料的制备方法，其特征在于：所述醇类溶剂用于将羰基锰浓度控制在4～6mg/ml，所述醇类溶剂为甲醇，或乙醇，或甲醇和乙醇的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种仿生的复合中空碳球纳米材料的制备方法，其特征在于：s1中所采用的空碳球粒径为100-300nm。

6.根据权利要求2所述的一种仿生的复合中空碳球纳米材料的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为甲醇，或乙醇，或二甲基亚砜，或有甲醇、乙醇、二甲基亚砜中至少两种混合而成。

7.根据权利要求1所述的一种仿生的复合中空碳球纳米材料的制备方法，其特征在于：所述铜盐为氯化铜，和/或硫酸铜，和/或硝酸铜，和/或氯化铜水合物，和/或硫酸铜中水合物，和/或硝酸铜水合物。

8.根据权利要求1所述的一种仿生的复合中空碳球纳米材料的制备方法，其特征在于：s3中进行干燥处理为真空干燥，真空干燥的条件为，干燥温度为-30℃～-50℃，干燥时间为3～4小时。

9.根据权利要求1所述的一种仿生的复合石墨炔纳米材料的制备方法，其特征在于：所述细胞膜为红细胞膜，和/或癌细胞膜，和/或血小板膜，和/或巨噬细胞膜，和/或细菌细胞膜。

10.一种仿生的复合中空碳球纳米材料的应用，其特征在于：将权利要求1-9任一项所述的制备方法得到仿生的复合中空碳球纳米材料，所述仿生的复合中空碳球纳米材料用于肿瘤气体治疗。

技术总结本发明涉及复合纳米材料制备技术领域，具体地，涉及一种仿生的复合中空碳球纳米材料的制备方法，包括S1.按质量比0.5～2:1将2,3,6,7,10,11‑六羟基三亚苯和中空碳球在有机溶剂中混合均匀，得到有机配体‑中空碳球复合物；S2.按质量比3～12:1将有机配体‑中空碳球复合物和铜盐在水中混合均匀，得到铜有机框架‑中空碳球复合物；S3.按质量比0.5～2:1将羰基锰和铜有机框架‑碳基纳米材料在醇类溶剂中混合均匀，干燥，得到负载了羰基锰的铜有机框架‑中空碳球复合物；S4.将细胞膜与负载了羰基锰的铜有机框架‑中空碳球复合物进行均匀混合后，得到仿生的复合中空碳球纳米材料，该材料在肿瘤部位产生一氧化碳，避免一氧化碳在递送过程中泄漏的风险，提升治疗的安全性和有效性。技术研发人员：谢文杰,卓扬佳,邹芬,钟惟德,林俊东,陈沐祺,徐乾峰,吴永定,钟国威受保护的技术使用者：广州金研生物医药研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10