一种以锰卟啉为金属有机骨架纳米酶的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种以锰卟啉为金属有机骨架纳米酶的制备方法，仅需要用三水合硝酸铜、中

【技术实现步骤摘要】
一种以锰卟啉为金属有机骨架纳米酶的制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及金属
‑
纳米材料
，具体涉及一种以锰卟啉为金属有机骨架纳米酶的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]急性心肌梗死是导致全球每年数百万人死亡的一大原因，也是慢性心力衰竭的主要原因。尽管介入治疗和非手术治疗取得了重大进展，但相当大比例的患者会出现术后心功能受损的情况，因此心梗及随后的心力衰竭仍然有待探寻更好的治疗方法以改善预后。值得注意的是，无论是在急性心肌梗死的缺血再灌注(IR)过程还是在心梗后心室重塑过程中，氧化应激都是心肌损伤的一个重要因素
【1】
。这类氧化应激损伤包括过量活性氧(ROS)的产生，细胞内pH的快速回升、细胞内钙离子超载等，而过量ROS的产生为核心因素。ROS主要包括超氧阴离子(O2·
‑
)、过氧化氢(H2O2)和羟基自由基(OH
·
)。正常人体内产生的活性氧自由基，如超氧阴离子，可以被线粒体中的超氧化物歧化酶(SOD)催化为过氧化氢(H2O2)，过氧化氢可进一步被胞质中的过氧化氢酶(CAT)或谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)等抗氧化酶分解为水和氧气，从而完成体内活性氧的清除。但发生缺血再灌注损伤后，ROS水平超过了自身天然酶的清除能力，发生氧化还原失衡。过量ROS可导致不可逆的线粒体破坏、DNA链断裂及蛋白和膜的氧化，从而诱导细胞死亡。同时，过量ROS可引起心脏炎症，炎症又反过来诱导ROS的进一步产生加重心肌损伤。因此，抗氧化治疗和减轻心脏炎症被认为是改善心肌缺血再灌注损伤的有效方法。传统的抗氧化治疗，如抗氧化剂、炎症调节剂、心脏保护因子等，存在药物生物利用度低，全身副作用大等限制，在临床上并不能取得很好的效果。
[0003]纳米酶(nanozymes)是受天然酶和传统人工酶启发而开发的一类具有类似酶催化活性的纳米材料，它通过模拟天然酶的催化位点或具备多价元素而能够进行氧化还原反应，为酶工程领域的一大突破
【2】
。它能够具备类似超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等氧化还原酶的特性，从外界干预，有效地清除活性氧自由基，减轻氧化应激状态，达到抗氧化、抗炎治疗的作用。与天然酶相比，纳米酶不仅具有成本低、稳定性高、易于大规模生产等优势，而且纳米材料独特的物理化学性质也赋予了纳米酶多种功能，为纳米酶的设计开发和未来应用提供了更多可能。目前，纳米酶治疗在生物医学领域中，尤其是在肿瘤、自身免疫病、急慢性炎症性疾病等中得到了广泛研究。作者Wan S
【3】
在《ACS
‑
nano》上发表了一种基于三价锰离子与卟啉一步合成的封闭金属有机骨架纳米体系Mn(III)
‑
TCPP MOF，它能响应性地与谷胱甘肽反应而被分解为游离的Mn(II)和TCPP，在光动力学的作用下游离TCPP能够可控得调节ROS产生，从而杀伤肿瘤细胞。Zhang L
【4】
等报道了一种Cu
‑
TCPP MOF纳米点(CTMDs)的材料，该材料由二维片层状MOF结构的Cu
‑
TCPP经超声打碎，从而形成只有十几纳米的量子点。它不仅具有类SOD及GPx活性，能够满足天然SOD的模拟要求，并且纳米级的尺寸赋予其充分的扩散能力，更容易接近体内细胞代谢产物，从而发挥作用，在结构和功能上都模拟了超氧化物歧化酶的活性位点，具有仿生大小，在体内外都显示出极高的SOD活性及GPx活性，在内毒素血症的动物模型中证实了CTMDs能够清除活性氧自由基，有效减轻氧化应激，降低全身炎
症反应。但是，Cu
‑
TCPP纳米点因只掺入Cu
2+
，合成后活性位点单一，因此仅具有SOD活性，而不具备CAT活性，并没有达到O2·
‑→
H2O2→
H2O+O2的级联ROS清除反应的功效。
[0004]此外，Liu Y
【5】
等人于2020年发表在《Science Advances》的纳米酶Pt@PCN222
‑
Mn是一个兼具SOD和CAT活性的纳米材料。通过三步，由TCPP
‑
Mn到PCN222
‑
Mn，最后包裹铂纳米微粒，合成了一个以锆基金属有机骨架，封装有金属铂的均匀梭形透镜状材料。其中，连接在TCPP卟啉中心位点的Mn
2+
具有类SOD活性，Pt纳米微粒部分则发挥了类CAT活性，其高效的级联催化反应和较好的生物相容性，成功地在体内外缓解了炎症性肠病的疾病模型。但是，Pt@PCN222
‑
Mn材料合成步骤比较繁琐，并且需要二氯氧化锆和铂纳米微粒等一些成本相对较高的纳米原材料；此外，TCPP存在一定的细胞毒副作用(在其细胞毒性实验中，超过100ug/ml的材料毒性明显增加)。该文献中，仅研究了炎症性肠病的疾病模型，并没有在急性心肌梗死及心肌缺血
‑
再灌注损伤中做出相关验证。
[0005]但是，金属有机骨架相关纳米酶目前在急性心肌梗死及缺血
‑
再灌注损伤中的研究还很少。针对这种氧化应激的机制，纳米酶对于急性心肌梗死及缺血再灌注损伤的治疗，具有非常好的前景。
[0006]【1】K Raedschelders,D.M.Ansley,D.Chen.The cellular and molecular origin of reactive oxygen species generation during myocardial ischemia and reperfusion.Pharmacology&Therapeutics.
[0007]【2】Wu J,Wang X,Wang Q,et al.Nanomaterials with enzyme
‑
like characteristics(nanozymes):next
‑
generation artificial enzymes(II).Chem Soc Rev.
[0008]【3】Wan S,Cheng Q,Zeng X,et al.A Mn(III)
‑
Sealed Metal
‑
Organic Framework Nanosystem for Redox
‑
Unlocked Tumor Theranostics.ACS nano.2019.
[0009]【4】Zhang L,Zhang Y,Wang Z,et al.Constructing metal
–
organic framework nanodots as bio
‑
inspired artificial superoxide dismutase for alleviating endotoxemia.Materials Horizons.
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以锰卟啉为金属有机骨架纳米酶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）Cu
‑
TCPP纳米片的制备：将二价铜盐溶于水，中
‑
四（4
‑
羧基苯基）卟吩溶于N
‑
N
‑
二甲基甲酰胺或二甲基亚砜有机溶剂，再将两者混合后加入苯甲酸，充分超声至颗粒溶解，将溶液置于80
‑
90℃油浴中反应3
‑
5小时，反应结束后，将其高速离心，用有机溶剂洗涤三遍，浓缩为约1mmol/L的Cu
‑
TCPP纳米片溶液；（2）Cu
‑
TCPP
‑
Mn纳米量子点的制备：将合成好的Cu
‑
TCPP纳米片与MnCl2在反应器中，90℃油浴搅拌过夜，后用水洗涤2
‑
3次，高速离心，收集浓缩溶液，再经超声2
‑
6小时，100
‑
300W打碎，5000
‑
9000转离心收集上清液，得到小于200nm尺寸的纳米量子点。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，二价铜盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：张龙江，贺良灿，倪倩倩，项开颜，吴浩光，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：