一种肿瘤微环境响应型铜掺杂沸石咪唑框架-8纳米载体及其制备方法和应用

本发明属于功能纳米材料领域，具体涉及一种肿瘤微环境响应型负载过氧化氢酶的锌铜双金属沸石咪唑框架载体的制备方法及在肿瘤多模式协同治疗中的应用。

背景技术：

1、恶性肿瘤是严重威胁人类健康的重大疾病之一。肿瘤的传统治疗具有易产生耐药性、治疗效果差、易复发及毒副作用大等问题，因此亟需发展新的肿瘤治疗方法以克服目前面临的困难。新兴的治疗方式显示出比传统治疗更为安全、有效的治疗效果，但由于肿瘤的复杂性、多样性和异质性，单一疗法很难达到理想的治疗效果，联合多种有效的治疗方法是肿瘤治疗发展的新方向。基于肿瘤微环境的微酸性、缺氧、高浓度谷胱甘肽和三磷酸腺苷等特点，设计肿瘤微环境响应型纳米载体，可实现药物在肿瘤区域的精准递送和可控释放，在特异性杀伤肿瘤细胞的同时避免对正常组织的毒副作用。

2、近年来，沸石咪唑框架(zif)因其具有超高的比表面积和孔隙率、易于功能化、良好的生物相容性和生物降解性等特点，在肿瘤治疗方面备受关注。大的孔径结构和比表面积调高了药物负载量；金属与配体之间的配位键相对较弱，赋予其良好的生物可降解性；表面功能化能实现靶向输送，响应体内微环境调控药物的精准释放，与生物功能分子组装可实现基因治疗、光热治疗、化学动力学治疗等多重治疗机制的组合。因此，zif作为一种具有潜力的纳米材料，在体内治疗领域有广阔的应用前景。

3、铜死亡是一类区别于凋亡、焦亡、坏死及铁死亡等程序性细胞死亡的新型死亡方式，与细胞线粒体呼吸密切相关。细胞内过量的铜可通过离子载体输送到线粒体，并与线粒体呼吸三羧酸循环中的脂酰化成分直接结合，造成脂酰化蛋白质聚集和铁硫簇蛋白丢失，诱导蛋白质毒性应激，最终导致细胞死亡。以沸石咪唑框架作为纳米载体，联合铜死亡、基因和化学动力学治疗实现肿瘤的多模式协同治疗，在肿瘤治疗领域具有广阔的应用前景。

技术实现思路

1、针对现有肿瘤治疗方法在临床应用中存在的问题，本发明构建一种肿瘤微环境响应型铜掺杂的沸石咪唑框架(cu@zif-8)，通过电荷吸引作用，将dna酶负载在cu@zif-8表面，得到载体(cu/dnazyme@zif-8)。在肿瘤微环境刺激下cu/dnazyme@zif-8释放cu2+，zn2+和dnazyme。释放的cu2+实现肿瘤铜死亡治疗的同时，催化类芬顿反应实现化学动力学治疗；释放的dnazyme在辅因子zn2+的作用下被激活，特异性识别和切割rna，可以实现对肿瘤的基因沉默治疗。cu/dnazyme@zif-8载体在肿瘤微环境刺激下，实现对肿瘤的多模式联合治疗，降低治疗毒副作用的同时，提高肿瘤的治疗效果。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种肿瘤微环境响应型cu/dnazyme@zif-8纳米载体的制备方法，包括：

3、(1)将cu(no3)2和zn(no3)2溶于甲醇中，然后加入2-甲基咪唑的甲醇溶液，室温搅拌24h，经离心、洗涤和干燥后得到铜掺杂的沸石咪唑框架-8，表示为cu@zif-8。

4、(2)将步骤(1)制备的cu@zif-8溶液和dna酶溶液混合，37℃搅拌过夜，经离心、洗涤后得到负载dna酶的铜掺杂的沸石咪唑框架-8作为纳米载体，表示为cu/dnazyme@zif-8。

5、上述制备方法的优选方式如下：

6、所述步骤(1)中，cu(no3)2，zn(no3)2和2-甲基咪唑的摩尔比为1:4:21；

7、所述步骤(2)中，dna酶的序列为：

8、5’-aggcccctgtccgagccggtcgaacctttagca-3’

9、所述步骤(2)中，搅拌时间为12小时。

10、本发明使用扫描电子显微镜(sem)、x射线光电子能谱(xps)等手段对制备的cu/dnazyme@zif-8纳米载体进行了表征。通过紫外可见吸收光谱对cu/dnazyme@zif-8纳米载体负载的dna酶的量进行了计算；通过荧光光谱对cu/dnazyme@zif-8在缓冲液(ph＝5.5)中的缓释情况进行了研究；通过凝胶电泳验证了dna酶在zn2+作用下对mrna的切割作用；采用mtt法测定了cu/dnazyme@zif-8纳米载体对hela细胞的治疗效果。

11、本发明的有益效果：

12、(1)本发明具有制备工艺简单、成本较低、易于操作的优点；

13、(2)本发明制备的纳米载体在肿瘤微环境的刺激下，释放的dna酶和zn2+，实现对肿瘤的基因沉默治疗，同时导致h2o2浓度的升高；

14、(3)本发明制备的纳米载体在肿瘤微环境的刺激下，释放的cu2+被谷胱甘肽还原为cu+，一方面cu+进入线粒体导致铜死亡治疗，另一方面cu+与h2o2反应生成·oh实现对肿瘤的化学动力学治疗。

15、(4)本发明制备的纳米载体联合铜死亡、基因沉默和化学动力学治疗实现对肿瘤的多模式协同治疗，增加了治疗效果。

技术特征：

1.一种可用于肿瘤铜死亡治疗、化学动力学治疗和基金沉默治疗的肿瘤微环境响应型沸石咪唑框架纳米载体，所述纳米载体为铜掺杂的沸石咪唑框架-8，且在表面负载dna酶；所述dna酶的序列为：5’-aggcccctgtccgagccggtcgaacctttagca-3’。

2.一种肿瘤微环境响应型铜掺杂沸石咪唑框架-8纳米载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.权利要求1中所述的纳米载体在肿瘤治疗中的应用。

技术总结本发明公开了一种肿瘤微环境响应型铜掺杂沸石咪唑框架‑8纳米载体，用于肿瘤铜死亡治疗、化学动力学治疗和基金沉默治疗的协同治疗。在肿瘤微环境刺激下，制备的纳米载体释放Cu2+，Zn2+和DNAzyme。释放的Cu2+实现肿瘤铜死亡治疗的同时，催化类芬顿反应实现化学动力学治疗；释放的DNA酶在辅因子Zn2+的作用下被激活，特异性识别和切割mRNA，实现对肿瘤的基因沉默治疗。该纳米载体结合了肿瘤微环境响应和多模式协同治疗，降低治疗毒副作用的同时，提高肿瘤的治疗效果。技术研发人员：李春香,李灿,张梦涵,钱国超受保护的技术使用者：青岛科技大学技术研发日：技术公布日：2024/10/17