一种层状双金属氢氧化物纳米片及其制备方法与应用

本发明涉及层状双金属氢氧化物纳米片，具体涉及一种层状双金属氢氧化物纳米片及其制备方法与应用。

背景技术：

1、放疗是临床上恶性肿瘤治疗的一种常见手段，对于一些局部生长的肿瘤、手术不可行或不适宜的患者，放疗常常是一种重要的治疗选择。放疗分为内照射和外照射两种治疗方法，与内放疗相比，外放疗属于无创操作，操作技术相对简单，且在临床上的应用更为广泛。目前大量研究表明，外放疗的疗效与放疗剂量密切相关，但是高剂量x射线照射会对正常组织造成严重损害。因此，提高肿瘤细胞对x射线的敏感性是增强放疗疗效的关键。

2、利用细胞周期g2-m期的阻滞增强肿瘤细胞对x射线的敏感性是一种常见的放疗增敏策略。目前，调控细胞g2-m期阻滞的手段主要是化疗药物的使用和相关基因的敲低或敲除。就化疗药物调控细胞周期的研究策略来说，首先，化疗药物的药代动力学特征在不同的个体中存在较大差异，包括吸收、分布、代谢和排泄等方面的变化，并且这些化疗药物在临床应用中常常伴随着患者的毒副作用出现，如恶心、呕吐、骨髓抑制、神经毒性等。其次，肿瘤细胞会对化疗药物产生耐药性，导致化疗药物的治疗效果下降，甚至失效。这些存在的问题限制了它们在临床放疗增敏研究方向上的广泛应用。此外，基因工程技术对阻滞细胞g2-m周期相关基因的调控会更精准，但是仍然存在治疗成本过高和对人体安全性问题研究不明确等问题。

3、层状双金属氢氧化物(ldh)，是一类由两种或两种以上金属元素组成的金属氢氧化物，结构由主层板和层间的阴离子及水分子相互交叠构成。独特的层状结构和易于酸响应性降解的特性使ldh成为具有巨大应用前景的药物递送载体。因此，有必要开发一种利用ldh负载药物调控细胞周期g2-m期阻滞增强肿瘤对x射线敏感性的方法，增强肿瘤细胞对x射线敏感性的功能。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种层状双金属氢氧化物纳米片及其制备方法与应用，层状双金属氢氧化物纳米片负载胱氨酸和根皮素，通过促进肿瘤细胞内二硫化物累积调控细胞周期，增强肿瘤细胞对x射线敏感性的功能。

2、本发明的上述目的是通过以下技术方案予以实现的：

3、本发明第一方面提供了一种负载胱氨酸和根皮素的层状双金属氢氧化物纳米片的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将二价金属盐和三价金属盐溶于水中，得到a液；将胱氨酸(cystine)和碱性氢氧化物溶于水中，得到b液；所述二价金属盐选自镁盐、镍盐、铜盐、钴盐和锰盐中的一种或几种，所述三价金属盐选自铝盐、铁盐、铬盐、铑盐和钌盐中的一种或几种；

5、(2)将步骤(1)中的a液与b液混合，得到混合液，将所述混合液进行水热反应，得到负载胱氨酸的层状双金属氢氧化物纳米片(cldh)；

6、(3)将步骤(2)得到的负载胱氨酸的层状双金属氢氧化物纳米片分散于水中，得到负载胱氨酸的层状双金属氢氧化物纳米片分散液；将根皮素(phloretin)溶于有机溶剂中，得到根皮素溶液；

7、(4)将步骤(3)中的负载胱氨酸的层状双金属氢氧化物纳米片分散液与根皮素溶液混合，反应得到所述负载胱氨酸和根皮素的层状双金属氢氧化物纳米片(cldhp)。

8、本发明采用碱性共沉淀法和一步水热法制备负载胱氨酸和根皮素的层状双金属氢氧化物纳米片，碱性共沉淀法是通过将两种或多种金属离子以其水溶盐的形式加入到碱性溶液中，使其发生沉淀反应，生成所需的纳米材料。一步水热法是利用水热条件下的高温和高压，使金属离子在水溶液中发生溶解、聚集、沉淀、晶化等一系列反应，从而形成纳米材料。

9、本发明中，首先合成了包括位于主板层的二价镁离子和三价铝离子的金属阳离子以及存在于层间区域可交换的阴离子的ldh，然后基于胱氨酸与夹层中阴离子的交换，获得了夹层中存在胱氨酸的层状双金属氢氧化物(cldh)，最后根皮素分子上的多酚结构通过与cldh表面镁离子或铝离子进行配位作用实现装载得到了负载胱氨酸和根皮素的层状双金属氢氧化物纳米片(cldhp)。

10、本发明中ldh具有合成成本低、合成简便、结构和组成可调等优点，制备方法操作简便，反应过程绿色无污染，制备得到的cldhp形态规则，可用于提高肿瘤放疗疗效，具有良好的临床应用前景。

11、进一步地，步骤(1)中，所述二价金属盐和三价金属盐的摩尔比为(1.5～4):1，优选为(1.5～2.5):1。

12、进一步地，步骤(1)中，所述胱氨酸和二价金属盐的摩尔比为(0.1～0.5):1。

13、进一步地，步骤(1)中，所述二价金属盐和碱性氢氧化物的摩尔比为(0.2～0.3):1。

14、进一步地，步骤(1)中，所述二价金属盐为二价金属的硝酸盐或氯化盐，例如六水合氯化镁(mgcl2·6h2o)、六水合硝酸镁(mg(no3)2·6h2o)，所述三价金属盐为三价金属的硝酸盐或氯化盐，例如九水合硝酸铝(al(no3)3·9h2o)，所述碱性氢氧化物为氢氧化钠。

15、进一步地，步骤(2)中，a液与b液混合的时间为30～50min。

16、进一步地，步骤(2)中，所述水热反应的温度为60～80℃，反应时间为12～24h。

17、进一步地，步骤(2)中，所述水热反应结束后还包括离心、清洗的步骤。

18、进一步地，所述离心的转速为5000～6000rpm，时间为5～10min。

19、进一步地，步骤(3)中，所述负载胱氨酸的层状双金属氢氧化物纳米片和根皮素的质量比为(10～100):1。

20、进一步地，步骤(3)中，所述有机溶剂选自甲醇、乙醇和丙酮中的一种或几种。

21、进一步地，步骤(4)中，所述反应的时间为2～4h。

22、进一步地，步骤(4)中，所述反应结束后还包括离心、清洗的步骤。

23、本发明第二方面提供了第一方面所述方法制备得到的负载胱氨酸和根皮素的层状双金属氢氧化物纳米片。

24、根皮素是一种主要来源于主要来自水果的果皮及根皮天然产物，主要通过抑制葡萄糖转运蛋白(gluts)阻止细胞对葡萄糖的摄取，抑制葡萄糖代谢相关产物的生成。胱氨酸是一种含硫氨基酸，由两个半胱氨酸分子通过二硫键连接形成，半胱氨酸是一种水溶性较差的非必需氨基酸，但胱氨酸是细胞代谢所需的氨基酸之一。在葡萄糖代谢途径和磷酸戊糖代谢途径来源的还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nadph)的作用下，胱氨酸可通过细胞内代谢转化为半胱氨酸和还原型谷胱甘肽(gsh)。ldh中主要包含铝离子和镁离子，且在多个活体研究中应用。这些成分均具有较高的生物安全性，对后续的进一步的动物实验的基础研究和临床应用具有重要意义。

25、抑制肿瘤细胞葡萄糖摄取介导的胱氨酸累积可以通过细胞内二硫化物应激破坏细胞骨架结构。细胞骨架是维持细胞形态的支撑结构，在细胞的g2-m有丝分裂过渡期发挥着将复制后附着的中心体进行分离的重要作用，细胞骨架结构的破坏使细胞周期阻滞在g2-m期。

26、本发明第三方面提供了第二方面所述的负载胱氨酸和根皮素的层状双金属氢氧化物纳米片在制备放疗增敏制剂中的应用。

27、本发明基于负载胱氨酸和根皮素的层状双金属氢氧化物纳米片的制备提出了一种低毒高效的放疗增敏方法，通过调控肿瘤细胞胱氨酸代谢促进细胞内二硫化物的累积介导细胞骨架结构的破坏，实现了细胞g2-m期阻滞介导的肿瘤放疗增敏。

28、本发明的有益效果：

29、1.本发明采用碱性共沉淀法和一步水热法制备负载胱氨酸和根皮素的层状双金属氢氧化物纳米片，ldh具有合成成本低、合成简便、结构和组成可调等优点，制备方法操作简便，反应过程绿色无污染，制备得到的cldhp形态规则，可用于提高肿瘤放疗疗效，具有良好的临床应用前景。

30、2.本发明基于负载胱氨酸和根皮素的层状双金属氢氧化物纳米片的制备提出了一种低毒高效的放疗增敏方法，抑制肿瘤细胞葡萄糖摄取介导的胱氨酸累积可以通过细胞内二硫化物应激破坏细胞骨架结构，细胞骨架结构的破坏使细胞周期阻滞在g2-m期，实现了增强肿瘤细胞对x射线敏感性的功能。