[发明专利]Cu-氨基酸复合上转换纳米材料及其制备方法

说明书

本发明属于纳米生物医学领域，涉及一种能够同时实现化学动力学治疗和近红外光激活的上转换荧光成像Cu‑氨基酸复合上转换纳米材料及其制备方法。其能够同时实现化学动力学治疗和近红外光激活的上转换荧光成像，该材料的形状为均匀的球形，具有明显的核壳结构。内核为稀土氟化物纳米粒子，外壳为Cu‑L‑半胱氨酸配合物。Cu‑氨基酸复合上转换纳米材料能够通过EPR效应富集在肿瘤部位，被肿瘤微环境特异性激活而不对正常组织产生损伤。能够消耗细胞内过量表达的还原型谷胱甘肽，并释放出具有类芬顿反应活性的亚铜离子，同时发生高效的芬顿反应产生具有强烈细胞毒性的·OH。在近红外光的照射下能够发出紫外和可见光，实现普通化学动力学试剂没有的成像功能。

技术领域

本发明属于纳米生物医学领域，涉及一种能够同时实现化学动力学治疗和近红外光激活的上转换荧光成像Cu-氨基酸复合上转换纳米材料及其制备方法。

背景技术

恶性肿瘤是威胁人类健康的重要疾病之一，传统的治疗手段主要有手术治疗、放射治疗和化疗。化疗是一种全身给药的治疗手段，目的是杀死肿瘤细胞，但由于其不具有靶向性，会对正常的组织和器官造成损伤，引起严重的副作用。同时还有代谢速度快、多药耐药性等问题。肿瘤部位的高通透性和高保留性(EPR效应)，以及偏酸性、较高浓度谷胱甘肽(GSH)和过氧化氢(H₂O₂)的微环境引起了人们的广泛关注。

能够被肿瘤微环境特异性激活的纳米载体已经在疾病的诊断和治疗方面得到了广泛的应用，该类材料的最大优势是能够通过EPR效应富集在肿瘤部位，并被肿瘤微环境特异性激活，而不损伤正常组织和器官。化学动力学疗法(CDT)是利用具有芬顿反应或类芬顿反应活性的纳米材料如:四氧化三铁、反铁磁黄铁矿、金属硅酸盐或含铁纳米粒子催化肿瘤部位过量表达的过氧化氢产生高毒性的·OH来杀死肿瘤细胞。·OH与周围的生物的生物大分子发生氧化反应，对细胞内脂质和DNA造成损伤，进而诱导细胞的凋亡或者坏死，基本上避免了传统化疗非特异性的副作用和光动力治疗中有限的光透射深度和氧依赖性造成的低效率。这种能够对肿瘤微环境(TME)特异性响应的纳米材料已被广泛应用于肿瘤的治疗。

化学动力学治疗的关键在于芬顿试剂的反应速率。然而，铁基芬顿反应仅在严格控制的酸性条件下才有效(pH4)。在肿瘤弱酸性的微环境中，芬顿反应的效率很低，并且病变组织内低浓度的H₂O₂以及高浓度的还原性谷胱甘肽(GSH)在很大程度上限制了CDT的应用。生物成像对生命科学及医学的发展起着重要的推动作用，能够清晰的显示和实时监测各种生理和病理现象的发生和发展过程。遗憾的是，大多数的芬顿试剂都不具有成像的能力。这些都对CDT的广泛应用造成了很大限制。稀土参杂上转换纳米材料是一种典型的非侵入式成像探针，具有其他纳米材料不具有的特殊优势，例如：无闪烁、高稳定性、可以忽略的自发荧光等。除此之外，UCNPs能够作为能量转换器将具有较深组织穿透深度的低能量近红外光转换为高能量的紫外和可见光，可以为深层组织的癌症治疗进行精确定位并能提供高分辨率的成像指导。

为了提高CDT的效率，扩展CDT的应用范围，本发明将上转换纳米材料Cu-L-半胱氨酸配合物纳米材料及葡萄糖氧化酶复合形成多功能级联催化纳米制剂实现了高效化学动力学治疗，同时该材料可被肿瘤微环境激活，并具有近红外光触发的上转换生物成像功能。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种能够同时实现化学动力学治疗和近红外光激活荧光成像的Cu-氨基酸复合上转换纳米材料及制备方法。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：