[发明专利]用于近红外光激发下同时产生氧气和活性氧的复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种用于近红外光激发下同时产生氧气和活性氧的复合材料及其制备方法和应用，属于复合材料技术领域。解决现有技术中肿瘤光动力治疗时产氧方式无法同时从空间和时间上实现氧气和光敏剂的精准匹配以及氧气消耗快而空间传递慢极大的影响了PDT效率的技术问题。本发明的复合材料由上转换纳米粒子及类囊体膜组成。本发明还提供所述复合材料的制备方法和应用。本发明的复合材料在中上转换纳米材料可将近红外光(808‑980nm)转换为红光(～660nm)，用于激发类囊体膜中的光系统I和光系统II，光系统I产生的光生空穴用来与水反应产生氧气，光系统I和II将能量转移给氧气分子并产生单线态氧，从而提高肿瘤光动力学治疗效率。

技术领域

本发明涉及一种复合材料，具体涉及一种用于近红外光激发下同时产生氧气和活性氧的复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

光动力学疗法(Photodynamic therapy，PDT)作为一种非侵入性医疗技术，与手术、化疗、放疗等常规治疗手段相比，具有低毒、副作用小、广谱抗癌、靶向性高等优势。然而，由于肿瘤细胞的快速增殖、血管发育不完全且分布不均容易导致其内部氧气等供应不足，形成乏氧状态，极大地限制了PDT过程中活性氧物种(Reactive oxygen specie，ROS)的产生，降低了PDT效率。目前的产氧方式无法同时从空间和时间上实现氧气和光敏剂的精准匹配，氧气消耗快而空间传递慢的问题极大的影响了PDT效率。光合作用通常发生在绿色植物(包括藻类)中，而光合作用之所以能够高效的产生氧气，是因为存在于叶绿体内类囊体膜上的复杂的Z型催化系统。Z型催化系统主要由光系统I和光系统II组成，在太阳光激发下，光系统Ⅱ产生的电子经一系列复杂过程转移到光系统I上，以上电子呈Z形传递的过程，有效的分离了光系统I和光系统II产生的电子和空穴，并使分离的电子和空穴具有较高的还原和氧化电势。留在光系统II上的空穴由于其电势大于分解水产氧的电势而裂解水产生氧气，同时光系统I和II在光的激发下将释放的能量转移给产生的氧气，产生单线态氧，用于PDT治疗。

发明内容

本发明要解决现有技术中肿瘤光动力治疗时产氧方式无法同时从空间和时间上实现氧气和光敏剂的精准匹配以及氧气消耗快而空间传递慢极大的影响了PDT效率的技术问题，提供一种用于近红外光激发下同时产生氧气和活性氧的复合材料及其制备方法和应用。所述复合材料中上转换纳米材料可将近红外光(808-980nm)转换为红光(～660nm)，用于激发类囊体膜中的光系统I和光系统II，光系统I产生的光生空穴用来与水反应产生氧气，光系统I和II将能量转移给氧气分子并产生单线态氧，从而提高肿瘤光动力学治疗效率。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

本发明提供一种用于近红外光激发下同时产生氧气和活性氧的复合材料，是由上转换纳米粒子、及修饰在所述上转换纳米粒子表面的类囊体膜组成。

在上述技术方案中，所述上转换纳米粒子和类囊体膜中总叶绿素的质量百分比为(90-98)％：(2-10)％。

在上述技术方案中，所述上转换纳米粒子和类囊体膜中总叶绿素的质量百分比为96％：4％。

在上述技术方案中，所述上转换纳米粒子为可将近红外光转换为红光的上转换纳米粒子。

在上述技术方案中，所述上转换纳米粒子为激发波长为808-980nm的上转换纳米粒子。

在上述技术方案中，所述上转换纳米粒子为激发波长为980nm的上转换纳米粒子。

本发明提供一种用于近红外光激发下同时产生氧气和活性氧的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

取上转换纳米粒子的水溶液与类囊体膜的水溶液混合均匀后，通过超声方法得到上转换纳米粒子和类囊体膜复合材料。

在上述技术方案中，上转换纳米粒子是通过下述方法制得：