[发明专利]一种载铋锰掺杂碳点的矿化纳米粒及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种载铋锰掺杂碳点的矿化纳米粒及其制备方法与应用，包括铋锰掺杂碳点和磷酸钙矿化纳米外壳，磷酸钙外壳由磷酸根与钙离子在碳点表面矿化形成。其制备方法为：以柠檬酸、柠檬酸锰、柠檬酸铋钾为原料，通过一步水热法制备掺杂铋锰金属的碳点，磷酸钙矿化纳米外壳是由磷酸根与钙离子在仿生条件下富集在碳点表面形成。本发明构建的载铋锰掺杂碳点的pH响应性矿化纳米粒，可以在肿瘤酸性微环境中释放碳点，利用碳点粒径小的优势，增加在肿瘤部位深层渗透，放疗增敏剂铋增加高能射线在肿瘤细胞的沉积，催化产氧剂锰催化肿瘤组织中高表达的Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;产氧，提高肿瘤核心区域放疗效果，实现放疗增敏。

技术领域

本发明涉及纳米材料和纳米生物医药领域，具体涉及一种载铋锰掺杂碳点的矿化纳米粒及其制备方法与应用。

背景技术

放射疗法是治疗恶性肿瘤的主流策略之一，超过50％的肿瘤患者在治疗过程中需要接受放疗。它主要是利用高能电离辐射生成自由基破坏细胞内的生物大分子(主要是DNA)，达到杀死恶性肿瘤的目的。其疗效与剂量密切相关，较低辐射剂量对肿瘤消灭不完全，而过高的辐射剂量又不可避免的对正常细胞造成损伤。因此将高原子序数元素(高Z元素)递送至肿瘤部位，如金、铂、铋等，其通过吸收高能辐射，增加高能射线在肿瘤细胞的沉积，实现放疗增敏，提高低剂量放疗效果。

然而，由于实体瘤的脉管系统发育不完全与癌细胞快速生长，细胞间质液压力升高，影响纳米制剂携载高Z元素向肿瘤深层扩散，限制其对肿瘤深处细胞的可及性从而制约放疗疗效。同时，在肿瘤深层部位出现缺氧现象，缺氧减少了放疗过程中自由基的生成效率，因此，许多缓解缺氧的纳米制剂常与放疗联合使用提高疗效，但同样面临着实体瘤间质压高的特点，影响肿瘤深层产氧效率，无法提高肿瘤深层部位放疗效果。发明专利CN109771442A公开了一种增敏肿瘤放疗的复合纳米颗粒，其使用二氧化锰纳米外壳包裹硒化铋，二氧化锰能催化肿瘤微环境中过氧化氢释放氧气，同时具有酸敏特性，在酸性微环境中降解，释放硒化铋，增强肿瘤局部辐射剂量。在此设计中，拟利用二氧化锰的化学催化与酸敏降解两个功能。然而，作为酸敏剂，二氧化锰在肿瘤微环境中(pH在6.5左右)，降解不明显，无法有效释放硒化铋，影响硒化铋深层渗透效果。与此同时，随着二氧化锰的降解，则失去了自身催化功能，无法实现促进渗透与催化产氧二者的功能统一。因此，同时增加放疗增敏剂与催化产氧剂在肿瘤核心区域的深层渗透，是放射疗法进一步发展的可靠途径。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种用于结肠癌放疗增敏的载铋锰掺杂碳点的pH响应性矿化纳米粒的制备方法及其应用，其目的是将铋锰掺杂碳点负载于磷酸钙矿化纳米外壳

中，构建一种具有深层渗透特点、放疗增敏特性、催化产氧能力的多功能纳米材料，且该材料制备简单，通过仿生条件合成，便于推广应用。

为了实现上述目的，本发明首先提供了一种载铋锰掺杂碳点的矿化纳米粒，包括铋锰掺杂碳点和磷酸钙矿化纳米外壳，所述铋锰掺杂碳点是由柠檬酸、柠檬酸锰、柠檬酸铋钾一步水热法制得，所述磷酸钙矿化纳米外壳是由磷酸根与钙离子在仿生条件下富集在铋锰掺杂碳点表面形成的。

作为优选，所述柠檬酸、柠檬酸锰、柠檬酸铋钾的摩尔比为1～20:1:1

作为优选，所述铋锰掺杂碳点呈类球形，粒径为3-8nm。

作为优选，所述载铋锰掺杂碳点的pH响应性矿化纳米粒呈类球形，粒径为100-200nm。

基于一个总的发明构思，本发明还提供了一种载铋锰掺杂碳点的矿化纳米粒的制备方法，包括以下步骤：

S1、将柠檬酸、柠檬酸锰、柠檬酸铋钾溶解混合后加入至反应釜中进行水热反应，反应结束后，将反应液加入至超滤管中超滤纯化，冷冻干燥后得到铋锰掺杂碳点；

S2、将铋锰掺杂碳点加入至细胞培养基中，随后加入钙离子，在仿生条件下搅拌形成铋锰掺杂碳点/磷酸钙纳米粒。