[发明专利]一种纳米酶级联生物反应器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种纳米酶级联生物反应器（MEGR）及其制备方法和应用。本发明提供了一种纳米酶级联生物反应器，为将物质甲连接在物质乙表面得到的复合物；所述物质甲为偶联有CD63抗体和乏氧抑制剂的碳点纳米酶；所述物质乙为外泌体。本发明利用外泌体仿生修饰碳点纳米酶，提高肿瘤组织的富集能力；利用外泌体表面天然的NADPH氧化酶2为碳点纳米酶提供更多的催化底物；利用RSR13改善肿瘤组织乏氧，为NADPH氧化酶2提供更多氧气。本发明可以实现协同联动增效抑制肿瘤生长。

技术领域

本发明涉及一种纳米酶级联生物反应器及其制备方法和应用。

背景技术

纳米酶（nanozymes）作为本身蕴含酶学特性的纳米材料，能够将细胞代谢产物催化为活性氧（reactive oxygen species, ROS），应用于肿瘤的纳米酶催化治疗。该治疗方法不仅适用于各阶段肿瘤患者的治疗，而且也适用于术后患者的配合治疗，具有适用范围广的优势，发展空间尤其广阔。纳米酶具有类似过氧化物酶的催化特性，可催化产生ROS，在生物医学中的应用尤为突出。研究人员借助纳米酶催化产生的过量ROS杀伤肿瘤细胞，为攻克恶性肿瘤提供了纳米酶催化治疗的新思路。

2018年，中国科学院施剑林团队合成了一种枝状介孔二氧化硅纳米粒子作为药物输运系统载体，依次负载直径2nm的超小Fe₃O₄纳米粒子和葡萄糖氧化酶，构建一种新型的纳米催化剂。该纳米催化剂中的葡萄糖氧化酶是一种高活性有机酶，且Fe₃O₄纳米粒子是一种高效、高稳定性的Fenton反应催化剂。该催化剂利用肿瘤细胞内旺盛的葡萄糖原料和微酸性代谢环境，连锁地进行高效的生物酶催化反应和化学Fenton催化反应。在第一步生物酶催化反应中，葡萄糖氧化酶选择性地催化肿瘤内的d-葡萄糖生成过氧化氢（H₂O₂）与葡萄糖内脂。H₂O₂作为下一步化学Fenton催化反应的反应物，在酸性条件下被Fe₃O₄纳米粒子催化生成高毒性的活性氧物种-羟基自由基（•OH）。高毒性的•OH可以诱导肿瘤细胞的凋亡，在实现杀死肿瘤细胞的同时，不对正常的组织和器官造成损害。

纳米酶在肿瘤治疗领域中的研究，特别是纳米酶在体内的递送有待进一步的探索。纳米酶催化治疗肿瘤的两个关键点：（1）纳米酶如何高效递送到达肿瘤组织；（2）纳米酶能否在肿瘤组织部位最大程度发挥催化抑瘤作用。如何采用最佳的修饰策略、提高纳米酶的生物安全性、充分发挥纳米酶的催化活性、增加到达肿瘤病灶部位的机会，在复杂的肿瘤微环境中最大程度的发挥催化抑制肿瘤的作用，是未来纳米酶催化治疗肿瘤研究中，最有潜力的研究方向之一。

由于生物机体的极度复杂性，经过精心设计的纳米药物系统在临床实验中的表现远远没有达到预期效果。纳米酶应用于体内治疗需要克服以下问题：（1）体内长循环：纳米粒子等外源性物质受到机体免疫系统的排斥作用，被自身的巨噬细胞吞噬清除；（2）肿瘤靶向性：未经修饰的纳米颗粒易被体内单核巨噬系统（MPS）/网状内皮系统（RES）所吞噬，即使在纳米材料表面连接功能靶向分子，也没有明显提升纳米颗粒在肿瘤组织的有效聚集；相反，靶向分子的引入导致纳米颗粒尺寸增加，表面性质的改变，使其更易被MPS/RES捕获，无法靶向递送到肿瘤组织部位；（3）传统功能化修饰影响酶活性：传统的化学修饰方法，不可避免的引入其它的化学元素和官能基团，在一定程度上会影响纳米酶的催化能力；（4）体内催化能力有待进一步提高：如何为纳米酶提供更多的催化底物，使机体保持中、高浓度的ROS，破坏细胞的动态平衡，诱导肿瘤细胞凋亡。因此，迫切需要科研人员寻找一种能够提高纳米酶生物安全性和催化能力的修饰策略。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米酶级联生物反应器（MEGR）及其制备方法和应用。

本发明提供了一种纳米酶级联生物反应器，为将物质甲连接在物质乙表面得到的复合物；所述物质甲为偶联有乏氧抑制剂的碳点纳米酶；所述物质乙为外泌体。