[发明专利]一种锰基MXenes二维纳米材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种锰基MXenes二维纳米材料及其制备方法与应用，本发明通过化学刻蚀法、超声剥离和表面修饰的方法制备Mn‑Ti₃C₂Tx‑PEG，并通过表征证实Ti₃C₂Tx表面负载了Mn²⁺、MnO₂、Mn纳米粒子，并且该纳米材料呈现出典型的片状结构。本发明公开的锰基MXenes二维纳米材料经过溶液测试、细胞实验、动物实验结果表明，其具备良好的磁共振T1成像性能、光热性能、生物相容性及CDT效应，能实现MRI引导下肿瘤的光热及化学动力学协同治疗。

技术领域

本发明属于纳米材料合成技术领域，具体涉及到一种锰基MXenes二维纳米材料及其制备方法与应用。

背景技术

诊断方面，纳米材料可以整合一种或多种成像模式，常见的模式包括：超声成像、计算机X线断层扫描成像、磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)等。其中MRI具有良好的软组织成像对比度、高空间分辨率、多方位成像、无创性、无电离辐射以及无穿透深度限制等优势，越来越多地用于肿瘤的早期监测。目前MRI最常用的对比剂为钆螯合对比剂，该类对比剂主要通过缩短纵向弛豫时间实现T1WI增强效应。该类对比剂的主要缺点是钆可能在晚期肾病患者中造成肾源性系统纤维化，并且可以在多个部位沉积，特别是脑沉积。目前尚不明确钆沉积是否会对人体的健康造成影响。为了避免钆沉积对人体的潜在风险，研究者们已开始寻找钆的替代品。

锰基对比剂具有高顺磁性、低毒性及高生物安全性的特点，被认为是钆对比剂良好的替代品。锰是一种非镧系金属，是存在于人体内的微量元素，具有重要的生理及生化功能，锰也是最早报道的用于T1WI增强的MRI对比剂。目前，锰福地匹三钠(manganesedipyridoxyl diphosphate，Mn-DPDP)已应用于临床，该对比剂是肝细胞特异性的并且具备良好的MRI成像性能。Mn-DPDP是FDA唯一批准的锰基对比剂，锰基对比剂的种类及临床使用量远低于钆对比剂，亟待进一步开发。

制备新的锰基对比剂需要解决Mn²⁺的毒性问题。虽然锰本身存在于人体内，但过量游离Mn²⁺仍会沉积于大脑导致神经系统功能紊乱，称为锰中毒，表现为类似帕金森病的症状。制备稳定的锰基纳米MRI对比剂是降低锰毒性的有效方法之一，Mn²⁺通常以较为稳固的形式存在于纳米颗粒中，因此，可以减少游离Mn²⁺的生成，从而降低Mn²⁺的毒性。此外，锰基纳米对比剂还具备以下优势：较大的比表面积、良好的生物安全性、特殊的反应性表面等。这种可修饰的反应性表面允许其结合靶向生物分子(如抗体、叶酸、生长因子等)及其他成像或治疗的功能组件，从而实现多功能诊疗一体化。

目前，手术、放疗和化疗是癌症治疗的三大手段，在临床上有着不可替代的作用。上述治疗方式可以使癌症患者获益，但其对正常组织、器官结构造成的损伤亦较大，并且存在一定局限性，比如，外科手术后仍可能出现复发或术后转移，化疗可能因耐药性的出现使有效性降低。随着纳米医学技术的快速发展，出现了许多新型的癌症治疗方法，如光热疗法、化学动力学疗法等，这些癌症疗法具有副作用小、高效率、可调控的特点，在癌症治疗领域展现出良好的应用前景。

光热治疗(photothermal therapy，PTT)是一种新兴的基于光敏剂的癌症治疗策略，通过向体内引入光敏剂并在近红外光照射下将光能高效地转换成热能，从而实现特定区域的肿瘤光热消融。PTT的优势表现在高选择性、时空可控性、非侵入性和低副作用等方面。此外，PTT还具有刺激药物释放、改善药物递送、调节肿瘤微环境(tumormicroenvironment，TME)的作用，为与其他协同疗法的结合创造了良好的条件。目前，PTT的光敏剂开发主要集中在：2D纳米材料(如石墨烯及其衍生物、MXenes等)、金属材料(如金属纳米颗粒、过渡金属氧化物等)和有机材料(如聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩等)。