一种光敏氧化活性纳米复合水凝胶及制备方法和

本发明涉及一种光敏氧化活性纳米复合水凝胶的制备方法和应用，属于生物材料领域。背景技术：1、癌症是造成人类死亡和降低预期寿命的主要原因之一。癌症传统治疗方法包括手术、化疗、放疗等，虽然取得了巨大进展，但它们都不可避免地存在副作用或治疗不彻底的问题。活性氧是指生物体内与氧代谢有关的含氧自由基和易形成自由基的过氧化物的总称，在生理上起着重要作用。近年来发现，大量活性氧的存在会打破肿瘤细胞内的活性氧阈值，引起细胞氧化损伤，造成肿瘤细胞凋亡或坏死。目前，研究较为集中的活性氧介导抗肿瘤治疗方式主要包括光动力疗法、声动力疗法、化学动力学疗法等，其疗效强烈依赖于氧气含量和酸性环境(如ph 2-4)，然而肿瘤微环境具有乏氧、弱酸性和高还原性的典型特征，使得上述策略的实际效果大打折扣。2、光疗是一种创新的癌症治疗方法，其是通过激光尤其是近红外激光照射光敏剂和光热剂等产生活性氧和高温，从而破坏癌细胞的策略。光疗具有组织穿透性高、皮肤损伤小、疗效可控性强等优点。近年来发现，一些纳米氮化金属如氮化钛具有优异的光敏活性。这类物质具有光敏活性的主要原因是，其纳米粒子晶格中存在空位，电子云不均匀地分布在空位周围，缺乏电偶极子，对近红外光呈现很强的吸收作用并将其转变为热或释放活性物质。纳米氮化钛具有良好的光热性能、生物相容性和生理稳定性，可用于肿瘤光热治疗。然而，单纯光热疗法难以彻底消除肿瘤细胞，且易造成复发转移，并对周围正常皮肤产生热损伤。因此，光疗方法通常需与其他治疗方式联合使用，是一种很有潜力的抗肿瘤策略。3、硫酸根自由基是一种新型活性氧形式，与常用的羟基自由基相比，具有更高的氧化还原电位和更长的半衰期(约30倍)。重要的是，硫酸根自由基可在乏氧和无氧环境下生成，与目前集中研究的活性氧如羟基自由基和单线态氧相比，更加适合乏氧的实体瘤治疗。此外，硫酸根自由基也可转化为羟基自由基。目前，硫酸根自由基在癌症治疗方面的研究刚起步，其面临着难以达到肿瘤部位的难题。技术实现思路1、基于现有技术中基于活性氧的治疗方式对ph或氧的依赖性高且单纯的光疗难以彻底消除肿瘤细胞的问题，本发明目的是提供一种具有光敏氧化活性的纳米复合水凝胶的制备方法和应用，通过将具有光敏活性的氮化钛@二氧化钛纳米异质结和过硫酸盐共载于海藻酸水凝胶中，既可通过光热效应和光动力效应杀伤肿瘤细胞，又能促进过硫酸盐分解产生硫酸根自由基和羟基自由基，诱导肿瘤细胞过度氧化应激而死亡。该纳米复合水凝胶具有制备方法简单、生物相容性好、杀伤肿瘤细胞能力强等优点。2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：3、一种具有光敏氧化活性的纳米复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：4、将氮化钛悬液在120～200℃下进行水热反应0.5～36小时，得到纳米异质结；5、将纳米异质结均匀分散于去离子水中，得到纳米异质结悬液；6、将纳米异质结悬液与过硫酸盐和氯化钙的混合物混合均匀，得到纳米悬液；7、将纳米悬液与海藻酸钠水溶液混合，静置，得到具有光敏氧化活性的纳米复合水凝胶。8、进一步的，氮化钛悬液的浓度为0.2～4毫克/毫升。9、进一步的，均匀分散条件是在90～360瓦超声分散20～60分钟。10、进一步的，纳米异质结悬液的浓度为100-2000微克/毫升。11、进一步的，纳米悬液中纳米异质结的浓度为50～800微克/毫升；12、纳米悬液中过硫酸盐浓度为50～1000微克/毫升；13、纳米悬液中氯化钙的浓度为2～10毫克/毫升。14、进一步的，过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸氢钾或过硫酸钙。15、进一步的，海藻酸钠水溶液的质量百分比浓度为0.5％～4％。16、进一步的，含异质结、过硫酸盐和氯化钙的纳米悬液和海藻酸钠水溶液的体积比为1:16～2:1；17、静置时间为1秒钟-2小时。18、一种具有光敏氧化活性的纳米复合水凝胶。19、一种具有光敏氧化活性的纳米复合水凝胶在制备用于治疗肿瘤局部治疗药物中的应用。20、与现有技术相比，本发明的有益效果为：21、本发明的纳米复合水凝胶中的过硫酸盐在光热作用下加快分解，产生硫酸根自由基和羟基自由基两种活性氧，活性氧的生成不受ph值和乏氧环境的限制，适用于多种实体瘤治疗。本发明的纳米水凝胶材料为海藻酸钠，具有生物相容性好、可生物降解且产物无毒性，可经注射方式进入肿瘤组织，将氮化钛@二氧化钛异质结和过硫酸盐共同限定于肿瘤局部位置，既可高效治疗肿瘤又能降低毒副作用。本发明的纳米复合水凝胶中含有的氮化钛@二氧化钛纳米异质结具有光热效应和近红外/紫外双光动力效应，可实施光疗；同时，光热效应能用于光控硫酸根自由基和羟基自由基的生成速率，实现按需的光疗/氧化应激治疗。本发明的纳米复合水凝胶原料易得、制备过程简单、反应条件温和、无有害物质产生，适合规模化制备。技术特征：1.一种具有光敏氧化活性的纳米复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：2.根据权利要求1所述的具有光敏氧化活性的纳米复合水凝胶的制备方法，其特征在于，氮化钛悬液的浓度为0.2～4毫克/毫升。3.根据权利要求1所述的具有光敏氧化活性的纳米复合水凝胶的制备方法，其特征在于，均匀分散条件是在90～360瓦超声分散20～60分钟。4.根据权利要求1所述的具有光敏氧化活性的纳米复合水凝胶的制备方法，其特征在于，纳米异质结悬液的浓度为100-2000微克/毫升。5.根据权利要求1所述的具有光敏氧化活性的纳米复合水凝胶的制备方法，其特征在于，纳米悬液中纳米异质结的浓度为50～800微克/毫升；6.根据权利要求1所述的具有光敏氧化活性的纳米复合水凝胶的制备方法，其特征在于，过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸氢钾或过硫酸钙。7.根据权利要求1所述的具有光敏氧化活性的纳米复合水凝胶的制备方法，其特征在于，海藻酸钠水溶液的质量百分比浓度为0.5％～4％。8.根据权利要求1所述的具有光敏氧化活性的纳米复合水凝胶的制备方法，其特征在于，含异质结、过硫酸盐和氯化钙的纳米悬液和海藻酸钠水溶液的体积比为1:16～2:1；9.一种根据权利要求1-8任意一项所述方法制备的具有光敏氧化活性的纳米复合水凝胶。10.一种根据权利要求1-8任意一项所述方法制备的具有光敏氧化活性的纳米复合水凝胶在制备用于治疗肿瘤局部治疗药物中的应用。技术总结本发明公开了一种光敏氧化活性纳米复合水凝胶及制备方法和应用，将氮化钛悬液进行水热反应，得到纳米异质结；将纳米异质结均匀分散于水中，得到纳米异质结悬液；将纳米异质结悬液与过硫酸盐和氯化钙的混合物溶液混合均匀，得到纳米悬液；将纳米悬液与海藻酸钠水溶液混合，得到具有光敏氧化活性的纳米复合水凝胶。本发明中的纳米异质结具有优异的光敏活性，具有光热效应和近红外‑紫外光动力效应，光热效应可用于加速过硫酸盐分解，以不依赖氧的方式生成硫酸根自由基和羟基自由基两种活性氧，实现光疗和氧化应激双重杀伤肿瘤细胞。纳米复合水凝胶具有制备方法简单、原料易得、制备周期短、生物相容性好等优点，在肿瘤局部治疗中具有良好应用前景。技术研发人员：钱军民,李治,赵慧晨,陈喆曦,锁爱莉受保护的技术使用者：西安交通大学技术研发日：技术公布日：2024/8/15