[发明专利]一种生物材料负载的钙钛矿-二氧化钛纳米复合光催化剂及其构建方法和应用

说明书

本发明涉及生物医药材料技术领域，具体涉及一种生物材料负载的钙钛矿‑二氧化钛纳米复合光催化剂及其构建方法和应用，该纳米复合光催化剂包括钙钛矿纳米粒；包覆钙钛矿纳米粒的二氧化钛壳层。本发明以前沿新材料钙钛矿为基础，结合二氧化钛以提高结构稳定性并有效分离电子空穴对，构建用于长效Ⅰ型光动力治疗的纳米复合光催化系统。制备工艺简单，解决了临床常用光敏剂氧依赖性高以及无机光敏剂生物相容性低的问题。相较于其他光动力治疗系统，生物材料负载的钙钛矿‑二氧化钛纳米复合光催化系统经激光触发，在低剂量下即可发挥高效肿瘤治疗作用，且在合适的给药剂量下安全无毒，在光动力治疗中更具优势。

技术领域

本发明属于生物医药材料技术领域，具体涉及一种生物材料负载的钙钛矿-二氧化钛纳米复合光催化剂及其构建方法和应用。

背景技术

光动力学疗法(Photodynamic therapy，PDT)作为一种新兴的无创治疗方式，近年来受到了广泛关注，其作为一种非侵入性温和的医学技术，通过光敏剂(Photosensitizer，PS)在特定波长的光源触发下产生具有细胞毒性的活性氧(Reactive oxygen species，ROS)发挥抗肿瘤作用。在过去的二十多年里，研究者们成功设计了多种PDT体系，体系内主要包含光敏剂和合适的光源。Ⅰ型PDT(TypeⅠreaction)反应底物主要为H₂O、O₂及H₂O₂等，可产生羟基自由基、超氧阴离子自由基等ROS。在II型PDT(TypeⅡreaction)过程中，光敏剂将能量释放给氧(Oxygen，O₂)，将O₂转化为单线态氧(¹O₂)。由于需消耗大量氧气，II型PDT具有很强的氧依赖性。在实体肿瘤组织的乏氧环境下，这种氧依赖性极大地阻碍了II型PDT在临床上的实际应用。因此，Ⅰ型PDT的应用性更强，相关的研究更加迫切。

光催化材料具备高效稳定性，其在太阳能转换、环境净化和有机合成等领域得到了广泛的应用。在合适的光源，如近红外(NIR)、紫外可见(UV-Vis)和X射线波长光等触发下，可以吸收光子发生一系列光化学反应，产生具有细胞毒性的活性氧ROS发挥抗肿瘤作用。具体作用过程为，光催化剂吸收光子能量后，电子(e^-)从价带(VB)跃迁到导带(CB)，价带上的空穴(h⁺)可氧化H₂O产生羟基自由基(.OH)，同时电子将氧气还原为超氧自由基(˙O^2-)。相比传统光敏剂，光催化材料的“催化”性质使其在底物和光照充足的条件下反复产生ROS，在低剂量下即可发挥高效治疗作用，且无氧依赖性，在光动力治疗中更具优势。

I型PDT中常用到的光催化材料有金属如金纳米粒；半导体类材料如二氧化钛(TiO₂)、氧化锌(ZnO)；量子点如碳量子点等一些无机纳米粒。为提高光催化材料抗肿瘤能力，需寻找光吸收范围与近红外光匹配的光催化材料来提高材料的光子吸收效率，进而提高ROS产率。现有技术中没有将钙钛矿(CH₃NH₃SnX₃)作为I型PDT中的光催化材料的报道，原因是CH₃NH₃SnX₃作为光催化剂存在的问题是光生电子空穴对在光催化过程中快速复合，同时CH₃NH₃SnX₃自身稳定性较差，遇水易分解，Sn²⁺易被氧化，导致无法获得较好的光催化效果。