[发明专利]一种高效磁响应催化医学用纳米颗粒及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种高效磁响应催化医学用纳米颗粒及其制备方法和应用。所述高效磁响应催化医学用纳米颗粒为核壳结构的CoFe₂O₄‑BiFeO₃磁电纳米粒子，包括CoFe₂O₄核层以及原位包覆于所述核层表面的BiFeO₃壳层；其中，核层CoFe₂O₄与壳层BiFeO₃的摩尔比为6：1‑3：1。所述高效磁响应催化医学用纳米颗粒也可以称为“高效磁电催化纳米材料”，具有高效磁响应、均一结构、高稳定性以及优异的产ROS性能，能够作为高效低毒的催化医学用纳米材料进行相关应用。

技术领域

本发明属于无机纳米材料技术领域，具体涉及一种高效磁响应催化医学用纳米颗粒及其制备方法和应用。

背景技术

活性氧(ROS)，例如羟基自由基(·OH)、单重态氧(¹O₂)、超氧阴离子(·O₂^-)、过氧化氢(H₂O₂)和α氧，是高反应性的含氧化学分子O₂或其他含氧分子的颗粒通过还原/氧化所产生，不仅是有氧代谢的天然副产物，而且还可以充当传导氧化还原信号必要的细胞信使。然而，氧化代谢产生的ROS导致的应激可能导致严重的碱基损伤，例如细胞凋亡和坏死、蛋白质/脂质氧化或DNA链断裂。为此广大研究工作者设计了多种功能性的纳米药物，以将具有不同外场环境响应的纳米药物递送到肿瘤部位，从而通过借助外场刺激在肿瘤部位产生细胞毒性的ROS实现肿瘤治疗。如2011年研究者发现光作为外场刺激能很好地诱导ROS的产生从而实现高效的光动力治疗及具有良好生物安全性的ROS疗法。因此原位产生细胞毒性的ROS在重大疾病的诊断和治疗中发挥出独特的优势。研究发现ROS可以通过其他外场刺激改善光源刺激的不足之处，如2018年研究人员发现可以通过低剂量X射线放射产生ROS能够实现协同治疗。但是，目前还没有关于用磁场刺激催化纳米粒子产生活性氧ROS的报道。

发明内容

针对上述问题，本发明的技术目的在于提供一种高效磁响应催化医学用纳米颗粒及其制备方法和应用。所述高效磁响应催化医学用纳米颗粒也可以称为“高效磁电催化纳米材料”，具有高效磁响应、均一结构、高稳定性以及优异的产ROS性能，能够作为高效低毒的催化医学用纳米材料进行相关应用。

第一方面，本发明提供一种高效磁响应催化医学用纳米颗粒。所述高效磁响应催化医学用纳米颗粒为核壳结构的CoFe₂O₄-BiFeO₃磁电纳米粒子，包括CoFe₂O₄核层以及原位包覆于所述核层表面的BiFeO₃壳层。其中，核层CoFe₂O₄与壳层BiFeO₃的摩尔比为6：1-3：1。合适的核壳摩尔比有利于纳米颗粒更为高效的响应磁场刺激并引发压电效应从而进一步产生足够的电势差用于激发具有强细胞毒性的ROS生成。

根据本发明，用BiFeO₃壳层对CoFe₂O₄核层进行包覆后的核壳结构CoFe₂O₄-BiFeO₃磁电纳米粒子具有优异的磁响应特性，在磁场作用下不仅核层材料能够发生有效的磁致伸缩，而且壳层材料也展现出可观的压电电势，以上两者综合作用促使ROS的产生。此外，相对于其他外场刺激如光、声、电和热等，磁场具有成本低、无创性、优异的组织穿透深度、对周边组织正常组织损伤小以及广泛的磁疗空间覆盖范围等优势，本发明所述高效磁响应催化医学用纳米颗粒在磁电转化过程中能够产生羟基自由基和超氧阴离子这两种自由基，从而加快肿瘤细胞的死亡并实现良好的肿瘤治疗效果，即使不依赖生物环境的特异性内源物质(如高谷胱甘肽、低pH以及过量的过氧化氢等)也具有更为广阔的应用范围。