[發明專利]一種基于多孔鐵基MOF結構的放療增敏材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110323676.4
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113171453A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 邵怡然;祝迎春;黃雍平;王云麗;王銘
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: A61K41/00
• 分類號: A61K41/00;A61K47/24;A61K47/42;A61P35/00
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

本發明涉及一種基于多孔鐵基MOF結構的放療增敏材料及其制備方法和應用。所述放療增敏材料由負載葡萄糖氧化酶的多孔鐵基MOF結構的MIL?101(Fe)?NH₂納米粒子組成；所述放療增敏材料中葡萄糖氧化酶負載量為19.6～42.2μg/mg；優選地，所述多孔鐵基MOF結構的MIL?101(Fe)?NH₂納米粒子的孔隙率為180～2500 m³/g。

技術領域

本發明涉及一種基于多孔鐵基MOF結構的放療增敏材料及其制備方法和應用，屬于納米生物醫學領域。

背景技術

在中國癌癥已經成為疾病死因之首，其發病率和死亡率在逐年攀升，并且發病機制復雜多變。癌癥治療已經成為醫學研究領域面臨的巨大挑戰。目前癌癥治療仍然以手術治療、化學藥物治療和放射治療三大治療方式為主，其中放射治療作為一種非侵入的腫瘤治療手段，被廣泛的應用于不同種類的腫瘤治療中。但是，低劑量的射線對腫瘤治療效果十分有限，提高射線的放射劑量又會增加其對正常器官和組織的損傷產生并發生癥，使得臨床治療效果并不理想。因此，開發放療增敏劑來提高高能射線對腫瘤的殺傷效果，同時減輕放射性損傷具有重大的研究意義。

放射治療主要通過高能X-射線或γ射線直接與細胞DNA相互作用導致生物大分子損傷，或者間接作用于水分子產生活性氧(ROS)來破壞DNA或其他細胞成分，誘導細胞凋亡和壞死。通過利用能與腫瘤特異性結合的物質，放大射線對腫瘤細胞的殺傷效果，同時降低對周圍正常組織的放射損傷是提高放療療效一條有效途徑。目前，很多材料被證明具有放療增敏的潛力。例如高原子序數的金屬納米材料與高能射線具有較強的相互作用，導致散射光子、光電子、俄歇電子的生成，繼而產生ROS造成生物損傷。但是其生物相容性差，功能單一，極大的限制了其應用。

基于納米材料增加腫瘤局部氧含量、提高腫瘤放療效果在近幾年也得到了廣泛關注。葡萄糖是生命必需的能量供應源，是細胞新陳代謝的主要物質之一。葡萄糖氧化酶(GOx)具備催化葡萄糖分解產生H₂O₂的高效生物酶活性。因此可利用GOx的這種生物特性來催化腫瘤細胞處的葡糖糖分解生成內源性的H₂O₂用于放療增敏。鐵基多孔MOF材料是近年來興起的一種金屬有機骨架化合物,它具備特殊的骨架結構、內部孔道豐富以及生物降解性可調等優勢，可將葡萄糖氧化酶利用酰胺化反應修飾在其表面。同時鐵基多孔MOF材料中含有的不飽和的鐵離子能夠與產生的H₂O₂發生類芬頓反應產生活性氧，進而增強放射治療效果。因此研發一種基于多孔鐵基MOF結構的放療增敏材料，使其具有良好的生物相容性、低的毒副作用和優異的腫瘤組織富集和滲透效率具有重要意義。

發明內容

為了解決以上問題，本發明的目的是提供一種多孔鐵基MOF結構的放療增敏材料，該材料以Fe原子為金屬中心，以2-氨基對苯二甲酸為有機配體，通過自組裝形成的三維網絡骨架有序多孔材料MIL-101(Fe)-NH₂。所述的MIL-101(Fe)-NH₂為大型籠狀結構典型的介孔結構，具備良好的孔道結構、超高比表面、易功能化，以及孔隙限域功能，能夠有效保持葡萄糖氧化酶的活性；所述放療增敏材料能夠消耗腫瘤細胞內源性能量葡萄糖，產生活性氧，同時提高射線對腫瘤細胞的殺傷效果，有望在未來的臨床放射治療癌癥中發揮巨大的應用潛力。

第一方面，本發明提供了一種基于多孔鐵基MOF結構的放療增敏材料，所述放療增敏材料由負載葡萄糖氧化酶的多孔鐵基MOF結構的MIL-101(Fe)-NH₂納米粒子組成；所述放療增敏材料中葡萄糖氧化酶負載量為19.6～42.2μg/mg；所述多孔鐵基MOF結構的MIL-101(Fe)-NH₂納米粒子的孔隙率為180～2500m³/g。

酶分子負載量少于上述范圍時，會影響酶的活力，進而降低對葡萄糖的分解效率，而超過上述范圍時，會造成葡萄糖氧化酶的泄露，此外實驗過程中，該方法下得到的最大負載量為42.2μg/mg。