[发明专利]一种磁热触发级联酶反应超分子凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种磁热触发级联酶反应超分子凝胶及其制备方法和应用，制备包括：富含氧气的PFOB纳米乳和包载葡萄糖的PLGA纳米囊混合形成溶液A；在Fe₃O₄@PEI溶液加入α‑环糊精、葡萄糖氧化酶和甘露醇得到溶液B；将溶液A和B混合得到磁热触发级联酶反应超分子凝胶。本发明制备的凝胶具有剪切变稀可注射和温敏可逆相转变的性质，其多级结构可携带葡萄糖、氧气、葡萄糖氧化酶和甘露醇，该凝胶注射至肿瘤组织，四氧化三铁纳米颗粒在交变磁场下产热使肿瘤组织升温并促进凝胶液化弥散填充肿瘤细胞间隙，同时四氧化三铁纳米颗粒作为类过氧化物酶参与后续级联酶反应产生自由基ROS，发挥磁感应热疗和纳米酶催化治疗双重功效。

技术领域

本发明属于生物与医学纳米材料及技术领域，具体涉及一种磁热触发级联酶反应超分子凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

磁感应热疗作为新型肿瘤治疗策略，为肿瘤治疗带来了新突破，尤其是基于磁性纳米材料的磁感应热疗，它利用磁性纳米颗粒为磁介质，以静脉注射或原位介入等方式进入肿瘤组织后，在外加交变磁场的作用下，磁介质由于尼尔弛豫(Néel Relaxation) 和布朗弛豫(Brownian Relaxation)等效应而发热，使肿瘤组织快速达到一定的温度而杀灭或诱导肿瘤细胞凋亡，并且磁场穿透深度强，副作用小，更适合深部肿瘤组织治疗与临床转化。肿瘤组织温度达到50度以上的磁感应热消融治疗时间短，治疗效果好，却也容易对周围正常组织带来损伤。因此，进一步探索常规温热疗法下肿瘤治疗新方法至关重要。

肿瘤组织通常具有复杂的生物微结构和特定微环境。肿瘤微环境（TME）表现出许多独有的特征。 比如由于肿瘤细胞的快速代谢及代谢产物乳酸的过量产生，使得TME通常具有温和的酸性条件（酸中毒）；癌细胞中的细胞内谷胱甘肽（GSH）浓度约是正常细胞内的4倍；癌细胞和肿瘤组织中不完整血管的快速生长导致实体瘤内为缺氧环境。 此外，由于癌细胞的快速代谢和血液供应不足，肿瘤内的H₂O₂水平升高并过度表达。以肿瘤微环境为靶点的肿瘤治疗一直是研究热点并不断取得突破。比如肿瘤酸性环境响应的酸敏感药物释放，过氧化氢通过歧化反应产生ROS破坏肿瘤组织等。

作为生物医用纳米材料临床转化的典型代表，磁性四氧化三铁纳米颗粒除了在肿瘤磁感应热疗、磁共振成像、药物载体和体外磁分离等领域的广泛应用，科学家还发现了其全新的功能，氧化铁纳米颗粒具有类似天然酶的催化能力，继而开辟了纳米酶这一新兴领域。氧化铁纳米粒子在体外和体内以pH依赖性方式表现出双酶活性，在中性或碱性pH条件下将H₂O₂催化分解成无毒的H₂O和O₂，呈现出过氧化氢酶的活性清除ROS；在酸性条件下，可以催化H₂O₂发生歧化反应产生高毒性的活性氧自由基（·OH），显示出类过氧化物酶的活性。因此，氧化铁纳米颗粒被认为是潜在的可治疗肿瘤的纳米酶。

发明内容

发明目的：针对现有技术中基于氧化铁纳米颗粒的磁感应热疗中存在的问题，本发明提供一种磁热触发级联酶反应超分子凝胶及其制备方法和应用，本发明制备的磁热触发级联酶反应超分子凝胶是一种磁热响应的智能超分子凝胶，该凝胶可在肿瘤磁热疗的基础上进一步提升肿瘤组织氧化还原水平，并使之超越阈值而达到促氧化治疗的目的，以单一磁性纳米颗粒发挥磁热和纳米酶双重功效来协同治疗肿瘤。

本发明制备得到的凝胶可以应用在制备抗肿瘤药物中，该凝胶被注射至肿瘤组织，四氧化三铁磁性纳米颗粒在交变磁场下产热启动连锁治疗模式，磁热首先对肿瘤组织给予温热治疗，同时促进凝胶液化弥散填充肿瘤细胞间隙，接着，四氧化三铁磁性纳米颗粒作为类过氧化物酶参与后续级联酶反应产生自由基ROS杀伤肿瘤细胞，为实体肿瘤新型协同治疗提供了新的产品和方法。

技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述的一种磁热触发级联酶反应超分子凝胶（MHZ）的制备方法，包括如下步骤：