[发明专利]一种Cu单原子纳米酶的制备及应用

说明书

本发明介绍了一种Cu单原子纳米酶，其由化合物Cu‑N₄ClG组成；其制备方法包括以下步骤：步骤S21、将酸化后的石墨烯和酞菁铜CuPc加入三蒸水中离心；步骤S22、将S21步骤得到的产物进行超声处理；步骤S23、将S22步骤得到的产物进行洗涤和干燥处理，得到CuPc功能化G复合材料；步骤S24、将CuPc功能化G复合材料进行Ar氛围热处理；步骤S25、将S24步骤得到的产物冷却后，置于HCl溶液中进行搅拌处理；步骤S26、洗涤干燥，获得单原子纳米酶Cu‑N₄ClG。本申请设计的Cu‑N4ClG单原子纳米酶，其具有优良的CAT和SOD样活性，为未来治疗骨关节炎和氧化应激相关慢性疾病提供了有效策略和新的思路。

技术领域

本发明属于纳米酶制备领域，具体涉及一种Cu单原子纳米酶的制备及应用。

背景技术

众所周知，骨关节炎是一种慢性关节疾病，而目前针对骨关节炎的治疗，主要采用口服非甾体抗炎镇痛药、改善局部微循环药物，同时可采用关节腔内注射透明质酸或皮质类固醇。但是，这些方法只能从不同程度上减轻患者的症状，很难阻止疾病的进展，这就导致了骨关节炎患者发展到后期，需要花费大量的时间和金钱进行治疗和护理，甚至进行昂贵的关节置换手术。因此，在骨科的临床治疗领域迫切需要开发新的安全有效的骨关节炎治疗策略。

研究表明，关节中活性氧等自由基的过度积累是骨关节炎的重要原因，可对生物膜、DNA、脂质和蛋白质造成氧化应激损伤，并导致许多炎症因子的过度表达，导致软骨退化和骨关节炎发病机制。基于活性氧自由基清除剂的策略可以清除过量的活性氧自由基并抑制氧化应激，已被证明是治疗骨关节炎的有前途的工具。而纳米酶作为潜在的活性氧清除剂，具有高过氧化氢酶样和超氧化物歧化酶样酶活性，可有效去除活性氧自由基，在骨关节炎治疗中备受关注。例如，相关研究报道的MnO₂纳米粒子、中空普鲁士蓝纳米酶和修饰的ZIF-8纳米粒子以及多巴胺黑色素纳米粒子，均表明对骨关节炎有很好的治疗作用。但尽管如此，现有的纳米酶仍存在细胞毒性强、选择性低、催化活性低、金属原子利用率低等一系列问题，严重限制了其性能和进一步应用。

中国专利CN113457659A公布了一种过渡金属单原子纳米酶及其制备方法和用途，该过渡金属单原子纳米酶是将掺杂过渡金属的金属有机骨架材料经热处理后得到的，所述掺杂过渡金属的金属有机骨架材料是以水为溶剂制得的。其制得的过渡金属单原子纳米酶具有均一的形貌、比表面积和孔径，具有原子级分散活性位点，为单原子催化剂的金属活性中心和催化机理的进一步研究提供了平台。实验结果表明，其制得的过渡金属单原子纳米酶具有良好的仿氧化酶活性、仿过氧化物酶活性和仿卤素过氧化物酶活性，能够用来制备高催化活性的仿酶制剂，在抗菌、抗肿瘤、废水处理、免疫印迹分析等领域具有广阔的应用前景。

在研究中，申请人发现由于单原子纳米酶具有非常优异的金属原子利用率，其利用率可高达100％。与此同时，它还具有强金属-载体相互作用、低配位环境、清晰的电子结构和几何结构、高选择性和金属原子分布稳定性，这些优异的性能让它可以模拟天然高度进化的酶催化中心，以单原子作为酶的设计理念，使其成为传统酶的良好替代品，在众多的单原子酶的设计体系中，Cu单原子纳米酶被认为是利用CAT和SOD样类酶活性治疗氧化应激疾病最有潜力的单原子纳米酶之一，而且Cu单原子催化剂具有很高的光催化制氢活性，表明光可以提高其催化活性。但是如何使用Cu制备单原子纳米酶进而治疗骨关节炎就成了目前研究的难点。

发明内容

为解决上述问题，以求通过制备一种Cu单原子纳米酶，进而有效的清除活性氧，达到骨关节炎治疗的技术效果。

为达到上述效果，本发明设计一种Cu单原子纳米酶的制备及应用。

一种Cu单原子纳米酶，其由化合物Cu-N₄ClG组成。

优选地，一种Cu单原子纳米酶的制备方法，其包括以下步骤：

步骤S21、将石墨烯和酞菁铜CuPc加入三蒸水中离心；