一种W-BN纳米复合材料及其制备方法和应用

本发明涉及一种w-bn纳米复合材料及其制备方法，以及在高效肿瘤声动力治疗中的应用，可广泛应用于生物、医学领域。背景技术：1、超声波是一种周期性振荡且频率高于人听力的机械波,具有强大的组织穿透能力，因此近年来利用超声波治疗肿瘤吸引了科学家们的广泛关注。超声波驱动的声动力治疗不仅能够在短时间内无创地靶向病灶组织和部位，而且所使用的超声波强度低，长时间治疗也不会对周围正常组织造成损伤，因而利用超声波激活声敏剂产生活性氧(ros)诱导肿瘤细胞死亡，具有良好的应用前景。声动力治疗的核心是开发安全、高效的声敏剂。然而，目前的声敏剂由于皮肤反应性、特异性低、药代动力学差、快速聚集和潜在毒性等原因限制了超声动力治疗的疗效。因此，目前的研宄重点是开发生物安全性、生物降解性、生物相容性、治疗效果、和药代动力学优良的声敏剂。2、压电材料一种既可以将机械应力应变转化为电信号也可以将电信号转换成机械应力的功能材料，在机械能的触发下，压电材料可以释放电子/空穴并催化基底的氧化还原反应。研究表明，与光催化过程类似，压电催化在符合活性氧产生的能级结构的情况下也能产生活性氧，因此压电材料可以用作声敏剂。3、肿瘤微环境的复杂性一直是开发有效肿瘤疗法的重要挑战，肿瘤细胞快速增殖大量消耗氧气以及肿瘤内部不规则的血管网络导致供血不足，使得肿瘤部位处于乏氧状态。此外，缺氧还会影响放射疗法、化学疗法、光动力疗法和声动力疗法等需氧治疗的效果。因此，改善肿瘤部位的乏氧状况、提高氧含量且实现持久高效的供氧对肿瘤治疗十分重要。类过氧化氢酶纳米酶主要是通过其cat模拟酶特性触发肿瘤组织过表达的h2o2转化为o2，具有结构稳定、功能多样、活性可调、易于制备等特点，有替代天然过氧化氢酶的潜力。4、除乏氧外，肿瘤细胞内高表达的还原性物质如谷胱甘肽(gsh)也是限制sdt又一关键因素。谷胱甘肽(gsh)是细胞内抗氧化系统的重要组成之一。在肿瘤细胞中，高水平的谷胱甘肽可以清除ros。大量研究表明，细胞内gsh的含量降低可以使得癌细胞更易受到氧化应激的影响。因此，消耗gsh能够有效提高sdt的效果。技术实现思路1、本发明的第一方面目的在于克服现有技术的不足，提供一种可用于高效肿瘤声动力治疗的w-bn纳米复合材料。2、本发明采取的技术方案如下：3、一种w-bn纳米复合材料，其特征在于：将w-bn分散于去离子水中，然后加入制备好的水铁矿纳米酶(fht)，最后，加入二硫键或三硫键修饰的羧甲基壳聚糖进行表面改性，制备w-bn纳米复合材料。4、采用二硫键修饰的羧甲基壳聚糖进行表面改性所制备的w-bn纳米复合材料为纳米复合材料w-bndpcs。5、采用三硫键修饰的羧甲基壳聚糖进行表面改性所制备的w-bn纳米复合材料为纳米复合材料w-bntpcs。6、本发明的原理如下：7、二硫键(-s-s-)是一种常见的化学键，是由两个硫原子通过共价键相互连接形成的键，其能够在gsh的存在下裂解，是构建gsh响应性材料以及消耗gsh的常用工具。与二硫键相比，三硫键(-s-s-s-)包含一个额外的硫原子，这是生物分子中的关键键，其功能范围包括蛋白质和肽的构象的微妙调节和组装稳定性。此外，因为它具有三个氧化还原反应位点和较高的氧化还原电位，所以三硫键表现出超高的还原灵敏度，可以响应肿瘤细胞中高水平的gsh。因此三硫键的引入对于gsh的有效消耗及更为高效的sdt系统的构建具有良好的促进作用。8、本发明的一种w-bn纳米复合材料，采用二硫键或三硫键修饰的羧甲基壳聚糖进行表面改性制备而得，负载类过氧化氢酶纳米酶催化过氧化氢分解产氧，并且通过引入二硫键和三硫键消耗gsh，以实现高效的肿瘤sdt。9、本发明第二方面目的是提供一种w-bn纳米复合材料的制备方法，其包括如下步骤：10、(1)制备w-bn11、将h-bn纳米片和w(co)6分别溶于甲苯和油胺中，混合后的溶液搅拌后将其转移到不锈钢高压釜中，将高压釜放入烘箱中加热，反应结束后冷却至室温，得到的白色产物用正己烷洗涤，过滤分离，用乙醇洗涤，最后真空干燥，得到w-bn；12、(2)合成fht13、将fe(no3)3·9h2o溶于去离子水中，放入油浴锅中加热，所得悬浮液在冰浴中冷却，放入透析袋中，在室温下透析，最后进行冷冻干燥，得到红棕色粉末；14、(3)采用二硫键或三硫键修饰羧甲基壳聚糖15、将3,3'-二硫代二丙酸或3,3'-三硫代二丙酸溶于二甲基亚砜，溶解后加入edc(1-乙基(3-二甲基氨基丙基)碳酰氯)和nhs(n-羟基琥珀酰亚胺)活化羧基，活化结束之后加入到溶解好的羧甲基壳聚糖溶液中，反应结束后得到二硫键或三硫键修饰的羧甲基壳聚糖；16、(4)制备w-bn纳米复合材料17、将w-bn分散于去离子水中，然后加入制备好的fht，最后，用二硫键或三硫键修饰的羧甲基壳聚糖进行表面改性，制备w-bn纳米复合材料。18、上述制备方法中：19、w-bn纳米粒子的制备方法可参照文献(zhang t,li y,li l,et al.symmetry-breaking triggered by atomic tungsten for largely enhanced piezoelectricresponse in hexagonal boron nitride.nano energy,2022,99,107808.)中的方法。20、3,3'-三硫代二丙酸的合成可参照文献(yang y,sun b,zuo s,et al.trisulfidebond-mediated doxorubicin dimeric prodrug nanoassemblies with high drugloading,high self-assembly stability,and high tumor selectivity.scienceadvances,2020,6,356-387.)中的方法。21、步骤1中：22、h-bn纳米片和w(co)6质量比为1:1～1:3；反应温度为100℃～120℃，反应时间为2～6h。23、步骤2中：24、混合液中，fe(no3)3·9h2o与去离子水的浓度为500～1000mg ml-1；加热温度为60-80℃，反应时间为10～20min。25、步骤3中：26、采用3,3'-二硫代二丙酸修饰羧甲基壳聚糖，3,3'-二硫代二丙酸和羧甲基壳聚糖的质量比为1:1～1:3，制备得二硫键修饰的羧甲基壳聚糖(dpcs)。27、采用3,3'-三硫代二丙酸修饰羧甲基壳聚糖，3,3'-三硫代二丙酸和羧甲基壳聚糖的质量比为1:1～1:3，制备得二硫键或三硫键修饰羧甲基壳聚糖(tpcs)。28、edc和nhs质量比为1:1～3:1。29、步骤4中：30、w-bn：fht：dpcs/tpcs的质量比为100:1～2:100～200。31、本发明的第三方面目的是提供一种w-bn纳米复合材料在肿瘤声动力疗法中的应用。32、与现有技术相比，本发明具有的有益效果包括：33、(1)本发明制备的一种二硫键或三硫键修饰的w-bn纳米复合材料，上述复合材料在声动力治疗肿瘤方面有潜在的应用。34、(2)负载了二硫键或三硫键的w-bn纳米复合材料，还在体外表现出有效的谷胱甘肽消耗作用和良好的氧气产生能力。35、(3)本发明制备的二硫键或三硫键修饰的羧甲基壳聚糖负载的压电材料w-bn纳米复合材料，对肿瘤细胞有一定的光动力杀伤作用；36、(4)本发明对实验仪器的要求低，方法简单易于操作，得到的纳米颗粒形状尺寸均一。37、以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。