[发明专利]用于肿瘤电动力治疗的单原子铂复合二氧化铈纳米微粒及其制备

说明书

本发明提供一种用于肿瘤电动力治疗的单原子铂复合二氧化铈纳米微粒及其制备，该复合纳米微粒具体是由铂单原子负载在二氧化铈表面形成，形状可为棒状、球形和片状等。该复合纳米微粒在外加强度、位置可精准控制的电场的作用下，可在肿瘤内部生成具有肿瘤杀伤效果的活性氧(ROS)，从而起到肿瘤治疗效果。且由于二氧化铈具有类过氧化物酶性质，该复合纳米微粒可催化肿瘤细胞内部过表达的过氧化氢生成羟基自由基，起到化学动力治疗的效果。因此，该复合纳米微粒可用于化学动力和电动力联合疗法，克服常规化学动力治疗活性差的缺点。并且，外部电场的可控性，可有效提高材料的选择性治疗能力和空间精度，实现对肿瘤的靶向性治疗。

技术领域

本发明属于无机纳米酶技术领域，具体涉及一种用于肿瘤电动力治疗的单原子铂复合二氧化铈纳米微粒及其制备。

背景技术

近年来，化学动力疗法(CDT)是癌症治疗领域的研究热点之一，该疗法是一类基于肿瘤内源性化学产物转化反应的新型肿瘤治疗技术。与传统的肿瘤治疗技术不同，化学动力学疗法是利用肿瘤微环境激活芬顿反应(类芬顿反应)，产生强氧化性的羟基自由基，用于肿瘤特异性治疗，它利用芬顿/类芬顿反应来诱导细胞凋亡和坏死。在芬顿反应中，过渡金属离子催化过氧化氢(H₂O₂)分解为羟基自由基(OH-)，这是最为有害的活性氧(ROS)，ROS破坏肿瘤细胞重要组分(如脂质、蛋白质或DNA)进而导致凋亡或坏死，这是该疗法的关键所在，然而，由于相对高的pH环境(肿瘤组织中pH＝6.5～6.8)，内源性H₂O₂的浓度较低，以及肿瘤部位的还原物质的较高表达，单纯使用CDT治疗恶性肿瘤是很困难的，且常规CDT疗法的靶向性、选择性都较差，临床应用受制较多。

电化学疗法是通过将多根电极直接插入肿瘤中，并通以直流电的方式，利用插入电极附近剧烈的pH变化实现肿瘤细胞杀伤效果的治疗方法，已在一些国家得到临床应用。插入的电极附近急剧的pH值变化是造成肿瘤损伤的主要原因。这种方法存在操作简单，创口小的优势，但是其有限的有效治疗面积和复杂的电极配置也阻碍了电化学疗法的进一步发展和应用。且很长一段时间内也未有相关研究表明电场具有促进纳米材料产生(ROS)的作用。

经过本领域技术人员的不懈努力，顾桐旭等人(Advanced Materials,2019.DOI:10.1002/adma.201806803)于近年提出一种概念上新颖的电动力治疗肿瘤的新方式，文中显示，铂纳米颗粒在直流电场和氯离子辅助下，会促使水分子在其表面分解，产生具有细胞毒性的ROS，不仅能够降解亚甲基蓝，还能够有效抑制肿瘤细胞增殖，引发凋亡。这种机制被称为电动力疗法(EDT)，其能够在整个电场内有效地杀死癌细胞，这与仅限于电极附近区域的电化学疗法不同。该方法的实现主要依赖于具有电催化功能的铂纳米颗粒，这种EDT方法和传统方法相比具有微创且高度选择性可控的优点，反应可持续性强且不受肿瘤周围环境影响，并且能够对体积相对较大的整个肿瘤提供均匀的杀伤效果。

但是，上述研究的重点主要集中在铂纳米颗粒的催化效用上，本领域研究人员熟知，表面效应对于多相催化非常重要，减小活性组分尺寸提高活性组分的比表面能够有效提高活性组分材料的利用效率；所以相对于纳米颗粒而言，由于单原子催化剂中的单个原子全都是表面原子，所以单原子催化剂可能具有更高的活性；且单原子催化剂中的单原子存在形式单一，可以形成高度的反应专一性，所以单原子还可能具备高选择性。由于现有技术中还未有相关研究讨论过单原子铂在电动疗法中的作用，为此，我们开发了一种用于肿瘤电动力治疗的单原子铂复合二氧化铈纳米微粒，期望在较高的pH环境下，该材料能够高选择性高效杀伤肿瘤，为肿瘤治疗领域提供新的思路。

发明内容

本发明的目的在于克服常规化学动力治疗活性差的缺点，提供一种用于肿瘤电动力治疗的单原子铂复合二氧化铈纳米微粒及其制备，该纳米微粒在外加强度、位置可精准控制的电场的作用下，可在肿瘤内部生成具有肿瘤杀伤效果的活性氧(ROS)，从而起到治疗肿瘤的效果。