一种仿过氧化氢酶活性的光催化纳米酶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及医疗卫生领域，具体涉及一种仿过氧化氢酶活性的光催化纳米酶以及制备方法和应用。所述光催化纳米酶由MoP2晶体制备而得，所制备的MoP2纳米颗粒在近红外激光照射处理后得到具有H2O2催化活性的光催化纳米酶，可催化H2O2迅速产生大量羟基自由基(

【技术实现步骤摘要】
一种仿过氧化氢酶活性的光催化纳米酶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于医疗卫生
，具体涉及一种仿过氧化氢酶活性的光催化纳米酶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]过氧化氢酶(Hydrogen peroxidase)又称触酶(Catalase,CAT)，是一类广泛存在于动物、植物和微生物体内的末端氧化酶，是以过氧化氢为底物，通过催化一对电子的转移而最终将其分解为水和氧气。过氧化氢酶在食品、医药、纺织、造纸、环保等行业具有重要的应用。当过氧化氢酶应用于有机组织的处理时，其活性受到温度、pH值、H2O2含量等微环境的影响，限制了其在医疗卫生领域的应用。
[0003]纳米酶是一类既有纳米材料的独特性能，又有催化功能的模拟酶。纳米酶既有天然酶的高催化活性，又有模拟酶稳定而经济的特点，因此自2007年HRP纳米酶报道以来，纳米酶的研究迅速崛起，研究的涉及面也逐渐广泛，已经包括材料科学、物理、化学、生物、医学和环境等不同领域。纳米酶的出现为肿瘤的诊断提供了新的方法。利用纳米酶的肿瘤细胞的特异性识别与高催化活性，催化肿瘤病灶区过表达的H2O2产生羟基自由基(
·
OH)等强氧化性活性物种，以诱导肿瘤细胞凋亡。由于一定浓度的
·
OH能破坏细菌的生物大分子，包括DNA、细胞蛋白质和膜脂等，起到杀菌的作用。因此在肿瘤治疗上具有较为广阔的应用前景。然而，纳米酶在复杂的肿瘤微环境中的催化效率受到限制，使得产生的
·
OH自由基量极少而影响治疗效果。而要满足
>·
OH自由基治疗肿瘤需要的产生量，需要增大纳米酶的剂量，这会导致一些不可抑制的副作用，如肾毒性和严重过敏反应等。因此，迫切需要发现在复杂微生物环境中具有高催化活性的纳米酶。
[0004]MoP2具有有效质量小、载流子迁移率高、能带重叠能小等独特性能。目前多用于光电催化领域的研究，尚未见MoP2作为纳米酶应用于医疗卫生的报道。MoP2纳米颗粒具有良好的生物相容性、光热转换效率及类过氧化物的活性，在近红外光照射下具有极强的H2O2催化活性，能够催化H2O2快速产生羟基自由基(
·
OH)等强氧化性活性物种，在诱导肿瘤细胞凋亡的同时杀灭肿瘤微生物环境中的细菌。在复杂的体内环境中，MoP2纳米颗粒可以逐渐降解为游离金属离子和无毒的磷酸盐。由于磷是人体必需元素，在人体大量存在(1％)而钼是人体所需的微量元素，MoP2纳米颗粒的降解产物能被人体吸收或排出，具有较好的生物安全性。因此，本专利技术所使用的光催化MoP2纳米颗粒可以作为仿过氧化氢酶的纳米酶应用在医疗卫生领域中。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种具有过氧化氢酶活性的光催化纳米酶的制备方法和应用。本专利技术制备方法简单，且制得的光催化纳米酶具有较高的H2O2催化活性，极好的稳定性，还表现出很好的生物相容性。在光照下能迅速催化H2O2产生羟基自由基(
·
OH)，可以通过破坏细胞的脂类、核酸、蛋白质等生物分子物质，导致肿瘤细胞的凋
亡。同时，高浓度的
·
OH能使细菌内含的酶素、RNA、溶菌酶等物质迅速分解，从而达到较好的抗菌效果。所述光催化纳米酶在的肿瘤治疗、杀菌消毒等医疗卫生领域具有巨大的应用潜力。
[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种具有过氧化氢酶活性的光催化纳米酶的制备方法和应用。所述光催化纳米酶由MoP2晶体制备而得。所述MoP2晶体由红磷和钼通过在真空密封环境中高温反应然后迅速冷却相互作用而成。所述红磷和钼的质量比为1.69～4:1。
[0008]进一步地，所述高温反应温度在600℃～1000℃之间，持续16～18h。
[0009]进一步地，所述冷却速度在1～3℃/min之间，冷却至20～35℃。
[0010]本专利技术还提供上述光催化纳米酶的制备方法，包括如下步骤：
[0011](1)将上述MoP2晶体在溶剂中超声处理后离心，收集上清液；
[0012](2)将上清液二次离心，取沉淀物冲洗数次，得到MoP2纳米颗粒，重新悬浮于分散液中；
[0013](3)用近红外激光照射MoP2纳米颗粒，获得光催化纳米酶。快速催化H2O2产生羟基自由基(
·
OH)等活性氧化物。
[0014]进一步地，所述制备方法中，步骤(1)中的溶剂为N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮、N,N
‑
二甲基甲酰胺、正丁醇或乙醇中的一种；
[0015]进一步地，所述制备方法中，步骤(1)中的超声处理时间为5～10h；
[0016]进一步地，所述制备方法中，步骤(1)中的离心速度为2000～4000rpm，离心时间为10～20min；
[0017]进一步地，所述制备方法中，步骤(2)中的二次离心速度为10000rpm，离心时间为10～20min；
[0018]进一步地，所述制备方法中，步骤(2)中的MoP2纳米颗粒呈不规则形状，横向直径在100～500nm之间，纵向直径在50～200nm之间。
[0019]进一步地，所述制备方法中，步骤(2)中的分散液可以是水、乙醇、PBS缓冲液、0.9％注射用生理盐水；
[0020]进一步地，所述制备方法中，步骤(2)中分散液分散MoP2纳米颗粒浓度为20～50μg mL
‑1。
[0021]进一步地，所述制备方法中，步骤(3)中的近红外激光波长为780～2526nm。
[0022]进一步地，所述制备方法中，步骤(3)中的近红外激光照射后MoP2纳米颗粒分散液的温度≤45℃。
[0023]进一步地，所述光催化纳米酶具有极高的H2O2催化效率，能快速催化H2O2产生羟基自由基(
·
OH)等活性氧化物。
[0024]本专利技术还提供上述光催化纳米酶在医疗卫生上的应用。
[0025]进一步地，所述应用于肿瘤治疗中的应用。
[0026]所述光催化纳米酶通过不同剂量的给药，这取决于早起诊断的癌症患者临床状况。本专利技术的光催化纳米酶在具有复杂微生物环境的肿瘤病灶区具备极强的稳定性。通过近红外光照能实时激发其H2O2催化活性，迅速催化肿瘤病灶区的H2O2产生羟基自由基(
·
OH)等活性氧化物，有效杀死肿瘤细胞。
[0027]进一步地，所述应用于杀菌消毒中的应用。
[0028]所述光催化纳米酶在近红外光照射下催化活性高，迅速催化H2O2产生的羟基自由基(
·
OH)等活性氧化物能有效、快速杀菌消毒。使用剂量小，杀菌效率高。
[0029]本专利技术具有以下技术特点：
[0030](1)本专利技术所述光催化纳米酶在红外光照射下具有很高的H2O2催化效率，溶液稳定性，光动力稳定性，以及高活性氧产氧率，具备非常广泛的应用。
[0031](2)本专利技术所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿过氧化氢酶的光催化纳米酶，其特征在于：所述光催化纳米酶由MoP2晶体制备而得，所制备的MoP2纳米颗粒在近红外激光照射处理后得到具有H2O2催化活性的光催化纳米酶。2.根据权利要求1所述的仿过氧化氢酶的光催化纳米酶，其特征在于：所述MoP2晶体由红磷和钼通过在真空密封环境中高温反应然后迅速冷却相互作用而成；优选的，所述红磷和钼的质量比为(1.69～4):1；优选的，所述高温反应温度为600℃～1000℃，反应时间为16～18h；优选的，所述冷却速度为1～3℃/min，冷却至20～35℃。3.根据权利要求1或2所述仿过氧化氢酶的光催化纳米酶，其特征在于：所述光催化纳米酶呈不规则形状。4.根据权利要求1或2所述的一种仿过氧化氢酶的光催化纳米酶的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)将MoP2晶体在溶剂中超声处理后离心，收集上清液；(2)将上清液二次离心，取沉淀物冲洗数次，得到MoP2纳米颗粒，重新悬浮于分散液中；(3)用近红外激光照射MoP2纳米颗粒，获得具有H2O2催化活性的光催化纳米酶。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述溶剂为N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮、N,N
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志斌，梅婷婷，程自强，喻学锋，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：