一种PVP修饰的FeTA纳米颗粒及其制备方法与应用

一种pvp修饰的feta纳米颗粒及其制备方法与应用
技术领域
1.本发明属于生物纳米材料、纳米医学技术领域，尤其涉及一种pvp修饰的feta纳米颗粒及其制备方法与应用。


背景技术：

2.近年来，癌症的发病率和死亡率仍然在逐年上升并居高不下，癌症成为对人类健康威胁最大的疾病之一。国内的癌症发病率每年增长3.9％，癌症死亡率每年增长2.5％，给患者和家庭带来苦难和伤害的同时，对我国经济社会的发展也带来巨大的负担。如今常见的肿瘤治疗手段一般为手术切除、化学治疗(化疗)和放射治疗(放疗)等，但手术切除创伤大、恢复慢，放疗、化疗容易对正常细胞也产生较大的毒副作用。所以，癌症的诊断和治疗一直是纳米医学技术领域和生物纳米材料领域研究的热点。
3.纳米医学技术的重要组成部分之一是将纳米颗粒作为药物载体。纳米颗粒由于其低毒性、易代谢、靶向性和可控释放等优点，被广泛应用于一些癌症治疗手段的研究，如光动力治疗(pdt)，光热治疗(ptt)，声动力治疗(sdt)，饥饿治疗和化学动力治疗(cdt)等。目前，多数用于化学动力治疗的纳米颗粒是基于铁的芬顿反应剂，亚铁离子在酸性条件下，可以催化h2o2产生高毒性的羟基自由基(
·
oh)但是铁基芬顿反应剂存在的缺点是：三价铁催化活性低，亚铁离子不稳定。因此，研究稳定且催化活性高的用于化学动力治疗的新型铁基纳米颗粒就十分重要。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种pvp修饰的feta纳米颗粒及其制备方法与应用，以解决相关技术中存在的铁基芬顿反应剂难以兼具高催化活性和稳定性的技术问题。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种pvp修饰的feta纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
6.将聚乙烯吡咯烷酮加入去离子水中，充分搅拌溶解，得到浓度为1～10mg/ml的聚乙烯吡咯烷酮溶液；
7.将氯化铁加入所述聚乙烯吡咯烷酮溶液中，得到混合溶液；
8.将单宁酸加入所述混合溶液，反应完全后，经透析得到pvp修饰的单宁酸铁纳米颗粒水溶液；所述pvp修饰的单宁酸铁纳米颗粒水溶液离心得到pvp修饰的单宁酸铁纳米颗粒；
9.其中，所述聚乙烯吡咯烷酮：单宁酸：氯化铁的质量比为(4.4～44)：5：10。
10.进一步地，所述聚乙烯吡咯烷酮溶液的溶质质量体积浓度为7.5mg/ml。
11.进一步地，所述透析具体为：透析12-36小时，每4小时换一次清水。
12.进一步地，所述单宁酸铁纳米颗粒的平均粒径为70纳米。
13.进一步地，所述单宁酸铁纳米颗粒的平均水合粒径为220纳米。
14.根据上述的制备方法制备得到的单宁酸铁纳米颗粒。
15.一种上述的单宁酸铁纳米颗粒的应用，该单宁酸铁纳米颗粒作为一种ph响应的芬顿反应剂。
16.一种上述的单宁酸铁纳米颗粒的应用，该单宁酸铁纳米颗粒作为一种多功能抗癌纳米颗粒。
17.本发明的有益效果是：使用fe
3+
离子作为金属离子，单宁酸作为有机配体配位，pvp作为表面活性剂，合成了一种稳定的feta纳米颗粒。克服了feta颗粒在常规方法制备时，出现的尺寸过大、络合不稳定等问题。
18.由于fe
3+
离子具有可逆的氧化还原性质，在酸性环境中，单宁酸可以还原fe
3+
离子得到fe
2+
离子，fe
2+
离子又被h2o2氧化生成fe
3+
离子。因此在肿瘤原位化学动力治疗中形成fe的氧化还原反应循环。fe
2+
离子能够高效地催化h2o2产生有毒的羟基自由基(
·
oh)。因此，在本发明中，利用酸性环境中单宁酸和fe
3+
的相互作用，克服了铁基芬顿反应剂存在的：fe
2+
离子的不稳定性、fe
3+
催化活性低的缺点。具有十分优秀的肿瘤杀伤效果。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为实施例1中feta纳米颗粒合成过程的示意图；
21.图2为实施例1中feta纳米颗粒的扫描电镜照片；
22.图3为实施例1中feta纳米颗粒的透射电镜照片；
23.图4为实施例1中feta纳米颗粒的粒径分布图；
24.图5为实施例1中feta纳米颗粒在不同ph条件下芬顿反应后的esr谱图；
25.图6为实施例1中feta颗粒的tmb显色反应的紫外可见光谱曲线图；
26.图7为实施例1中feta颗粒在不同ph条件下的tmb显色反应在652nm处的吸光度-时间变化曲线图；
27.图8为实施例1中feta颗粒在不同h2o2浓度条件下的tmb显色反应在652nm处的吸光度-时间变化曲线图；
28.图9为实施例1中feta颗粒在不同h2o2浓度条件下的tmb显色反应的米氏方程拟合曲线图；
29.图10为实施例1中feta颗粒在不同h2o2浓度条件下的tmb显色反应的双倒数作图法曲线图。
具体实施方式
30.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
31.在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
32.应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
33.下面结合附图，对本发明进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
34.化学品：三氯化铁(ⅲ)六水合物(fecl3·
6h2o)、单宁酸(ta、c
76h52o46
)聚乙烯吡咯烷酮(pvp)均购自阿拉丁试剂(上海)有限公司。如无说明，所有使用的药品均不需额外纯化。
35.实施例1：
36.如图1所示，单宁酸铁(feta)纳米颗粒的制备，包括以下步骤：
37.室温下，将66mg的pvp溶解在8.8ml的去离子水中，搅拌1小时，得到pvp水溶液。然后将氯化铁水溶液(0.2ml，100mg/ml)加入上述pvp水溶液，再搅拌1小时。再将单宁酸水溶液(1ml，10mg/ml)加入到上述混合溶液中，搅拌12小时。最后，用纯水透析12-36小时，每4小时换一次水，得到pvp修饰的feta纳米颗粒水溶液；pvp修饰的单宁酸铁纳米颗粒水溶液离心得到pvp修饰的单宁酸铁纳米颗粒。
38.材料表征：
39.通过场发射扫描电子显微镜(fesem，apreo 2s，thermo scientific，usa)和透射电子显微镜(tem，talos f200x，thermo scientific)观察feta纳米颗粒的微观结构和形貌。利用纳米粒度电位仪测量(zetasizer nano zs90，malvern)测量并分析了feta纳米颗粒的直径大小分布。
40.结构分析：
41.根据图2和图3显示，制备得到的feta纳米颗粒具有均匀的尺寸分布，粒径大约70nm。根据dls测量显示，所制备的feta纳米颗粒的流体动力学直径约为220nm，如图4所示。
42.本发明的一种feta纳米颗粒可以作为一种ph响应的芬顿反应剂，以及作为一种多功能抗癌纳米颗粒。
43.芬顿性能表征：
44.使用电子自旋共振(esr)光谱探究feta颗粒催化产生
·
oh的能力。使用5，5-二甲基-1-吡咯啉-n-氧化物(dmpo)捕获
·
oh。结果如图5显示，在与h2o2(1mm)混合溶液中观察到
·
oh的生成，表现为esr光谱中出现特征1：2：2：1的信号，当随着ph降低时，信号呈现增强的趋势。
45.使用3,3',5,5'-四甲基联苯胺(tmb)显色法间接表征材料的芬顿性能，所有紫外-可见吸收光谱(uv-vis)均用紫外-可见分光光度计(uv-2600，shimadzu,japan)测量。如图6所示，feta纳米颗粒和h2o2混合后，使tmb溶液在652nm处有明显的吸收峰。随后检测不同ph
条件下混合溶液在652nm处的吸光度随时间变化曲线，发现在中性条件下(ph＝7.4)，材料基本没有芬顿性能，而在酸性环境下(ph＝6.5，ph＝4.7)材料的芬顿性能显著增强，如图7所示。当反应底物h2o2浓度不同时，测量混合溶液在652nm处吸光度随时间变化曲线，如图8所示；并根据此数据进行双倒数作图法和米氏方程拟合，计算得到米氏常数km和酶被底物饱和时的反应速度v
max
，这两种方法拟合计算得到的km和v
max
分别是53.49mm和2.16
×
10-8m·
s-1
,55.19mm和2.19
×
10-8m·
s-1
，表明材料具有较强的芬顿性能，如图9和图10所示。
46.结论：
47.基于改进现有的铁基芬顿反应剂的策略，我们设计并制备了pvp修饰的feta纳米颗粒，它尺寸均匀，具有强催化芬顿反应的性能；该纳米颗粒材料可以实现肿瘤的原位化学动力治疗，解决铁基芬顿反应剂共有的fe
2+
离子的不稳定性、fe
3+
催化活性低的缺点。本发明中的feta纳米颗粒材料合成方法简单，在酸性的肿瘤微环境下，能够催化h2o2产生大量羟基自由基(
·
oh)，实现肿瘤的高效靶向杀伤，具有应用的广谱性。
48.实施例2：
49.单宁酸铁(feta)纳米颗粒的制备：
50.室温下，将88mg的pvp溶解在8.8ml的去离子水中，搅拌1小时。然后将氯化铁水溶液(0.2ml，100mg/ml)加入上述pvp水溶液，再搅拌1小时。再将单宁酸水溶液(1ml，10mg/ml)加入到上述混合溶液中，搅拌12小时。最后，用纯水透析24小时，每4小时换一次水，得到pvp修饰的feta纳米颗粒水溶液；pvp修饰的单宁酸铁纳米颗粒水溶液离心得到pvp修饰的单宁酸铁纳米颗粒。
51.该feta纳米颗粒在弱酸环境下，也展现出了催化h2o2产生大量羟基自由基(
·
oh)的催化芬顿反应的能力；可以作为一种多功能抗癌纳米颗粒。
52.实施例3：
53.单宁酸铁(feta)纳米颗粒的制备：
54.室温下，将8.8mg的pvp溶解在8.8ml的去离子水中，搅拌1小时。然后将氯化铁水溶液(0.2ml，100mg/ml)加入上述pvp水溶液，再搅拌1小时。再将单宁酸水溶液(1ml，10mg/ml)加入到上述混合溶液中，搅拌12小时。最后，用纯水透析24小时，每4小时换一次水，得到pvp修饰的feta纳米颗粒水溶液。
55.该feta纳米颗粒在弱酸环境下，也展现出了催化h2o2产生大量羟基自由基(
·
oh)的催化芬顿反应的能力；可以作为一种多功能抗癌纳米颗粒。
56.实施例4：
57.单宁酸铁(feta)纳米颗粒的制备：
58.室温下，将44mg的pvp溶解在8.8ml的去离子水中，搅拌1小时。然后将氯化铁水溶液(0.2ml，100mg/ml)加入上述pvp水溶液，再搅拌1小时。再将单宁酸水溶液(1ml，10mg/ml)加入到上述混合溶液中，搅拌12小时。最后，用纯水透析24小时，每4小时换一次水，得到pvp修饰的feta纳米颗粒水溶液；pvp修饰的单宁酸铁纳米颗粒水溶液离心得到pvp修饰的单宁酸铁纳米颗粒。
59.该feta纳米颗粒在弱酸环境下，也展现出了催化h2o2产生大量羟基自由基(
·
oh)的催化芬顿反应的能力；可以作为一种多功能抗癌纳米颗粒。
60.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精
神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
61.以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
62.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。
63.应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。

技术特征：
1.一种pvp修饰的feta纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚乙烯吡咯烷酮加入去离子水中，充分搅拌溶解，得到浓度为1～10mg/ml的聚乙烯吡咯烷酮溶液；将氯化铁加入所述聚乙烯吡咯烷酮溶液中，得到混合溶液；将单宁酸加入所述混合溶液，反应完全后，经透析得到pvp修饰的单宁酸铁纳米颗粒水溶液；所述pvp修饰的单宁酸铁纳米颗粒水溶液离心得到pvp修饰的单宁酸铁纳米颗粒；其中，所述聚乙烯吡咯烷酮：单宁酸：氯化铁的质量比为(4.4～44)：5：10。2.根据权利要求1所述的一种pvp修饰的feta纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮溶液的溶质质量体积浓度为7.5mg/ml。3.根据权利要求1所述的一种pvp修饰的feta纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述透析具体为：透析12-36小时，每4小时换一次清水。4.根据权利要求1所述的一种pvp修饰的feta纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述单宁酸铁纳米颗粒的平均粒径为70纳米。5.根据权利要求1所述的一种pvp修饰的feta纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述单宁酸铁纳米颗粒的平均水合粒径为220纳米。6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到的单宁酸铁纳米颗粒。7.一种根据权利要求6所述的单宁酸铁纳米颗粒的应用，其特征在于，该单宁酸铁纳米颗粒作为一种ph响应的芬顿反应剂。8.一种根据权利要求7所述的单宁酸铁纳米颗粒的应用，其特征在于，该单宁酸铁纳米颗粒作为一种多功能抗癌纳米颗粒。

技术总结
本发明公开了一种PVP修饰的FeTA纳米颗粒及其制备方法与应用，该FeTA纳米颗粒的制备方法包括以下步骤：将聚乙烯吡咯烷酮加入去离子水中，充分搅拌溶解，得到0.075-0.75wt％的聚乙烯吡咯烷酮溶液；将氯化铁水溶液加入所述聚乙烯吡咯烷酮溶液中，得到混合溶液；将单宁酸水溶液加入所述混合溶液，反应完全后，经透析得到单宁酸铁纳米颗粒水溶液；其中，所述聚乙烯吡咯烷酮：单宁酸：氯化铁的质量比为(4.4～44)：5：10。本发明中的FeTA纳米颗粒合成方法简单，尺寸均匀。在酸性的肿瘤微环境下，TA能还原Fe


技术研发人员：李翔 万士齐 傅译可
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2023.03.08
技术公布日：2023/7/21