[發明專利]一種金屬硒基生物催化材料及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 202211671115.4
• 申請日: 2022-12-26
• 公開（公告）號: CN115624980B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 袁敏嘉;鄧玉婷;程沖;高陽;耿巍;羅祥林;劉習奎;馬朗;任顯誠;周密
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B01J27/057
• 分類號: B01J27/057;A61K33/24;A61P25/02;A61P39/06;A61P9/10;A61P19/08;A61P19/02;A61P29/00;A61P15/08;A61P11/00;A61P1/04;A61P17/02
• 代理公司: 成都天煒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51377
• 代理人: 劉文娟

本發明涉及一種金屬硒基生物催化材料及其制備方法和用途，屬于催化材料領域。本發明提供一種金屬硒基生物催化材料，所述催化材料為Ru摻雜的CoSe納米粒子，命名為Ru@CoSe。本發明所得的催化材料具有優異的類CAT酶活性，最大反應速率V_max為23.05μM s^?1，轉化數TON為2.00 s^?1。所得Ru@CoSe在氧化應激環境下可以有效地保護間充質干細胞的增殖與血管生成的潛力；體內實驗表明Ru@CoSe對糖尿病炎性創面展現出優異的ROS消除能力；即本發明為催化活性氧清除和炎癥傷口的超快愈合提供了一種有效的納米藥物。

技術領域

本發明涉及一種金屬硒基生物催化材料及其制備方法和用途，屬于催化材料領域。

背景技術

伴隨著炎性和難治愈性傷口的糖尿病潰瘍是糖尿病的并發癥之一，會顯著增加糖尿病患者的截肢率和死亡率。高度受限的自我恢復能力以及病變區域的復雜性和易感性(上調的促炎因子、高血糖、缺氧、過表達活性氧(ROS)、血管病變等)給糖尿病潰瘍的治療帶來了巨大挑戰。傳統的臨床治療策略，如高壓氧治療、血糖控制和使用抗生素抗感染等，可以在一定程度上緩解潰瘍區域的缺氧與血管病變等。但它們的低治愈率和高復發率使廣大患者無法得到充分且有效的治療。糖尿病潰瘍創面的難愈合能力主要歸因于傷口處的高活性氧(ROS)水平、氧化應激效應和炎癥反應的微環境，干細胞的不良增殖和分化以及許多其他功能細胞的退化。因此，開發具有ROS清除能力的制劑來緩解氧化應激和炎癥環境為促進炎性和難治性傷口的愈合提供了新的策略，其中包括抗氧化納米結構(鄰苯二酚基聚合物、碳納米材料、小分子還原劑等)和類抗氧化酶材料。

近年來，由于類抗氧化酶生物催化劑具有維持氧化還原平衡的高效生物催化活性、低抗原性、給藥后的高穩定性和大規模生產等優點，人們對可以模擬天然抗氧化酶(過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)和超氧化物歧化酶(SOD))功能的過渡金屬化合物和金屬納米顆粒這類生物催化劑產生了極大的興趣。盡管近年來在探索活性氧清除材料方面取得了令人興奮的創新，但發掘具有快速且廣譜ROS清除能力的類抗氧化酶催化結構仍然是一個巨大的挑戰。目前報道的類抗氧化酶生物催化劑大多基于金屬化合物，因為它們具有高生物降解性和良好的生物相容性，如Co₃O₄、MnO₂、CeO₂/Mn₃O₄納米晶體、和Pt摻雜的CeO₂。然而，與天然抗氧化劑相比，目前大多數基于金屬化合物的ROS清除材料具有較差的催化效率，因此，通常需要高劑量使用。

H₂O₂或氧自由基的ROS催化過程常涉及多電子轉移反應、復雜中間體的形成以及最終氧物種的脫附的高能量消耗等。天然抗氧化劑可以通過其獨特的軸向配位結構和三維空間構型來調節這些復雜的氧化還原反應。然而，目前已經報道的基于金屬化合物的抗氧化酶類生物催化劑很難模擬這種復雜的生物化學過程，主要歸因于其配位的電負性原子的金屬活性中心較差的可逆氧化還原性能。因此，尋找一種合適的策略來克服不平衡的多電子反應，實現具有超快動力學的可逆催化循環是至關重要的。在各類金屬化合物中，過渡金屬硒化物由于其較高的金屬性和可調的帶隙、原子環境和電子結構等優點，已成為新型的替代現有金屬氧化物進行各種催化反應的催化材料。但純金屬硒化物也伴隨著催化活性低和廣譜清除能力差等固有缺點。因此，開發一種新的策略來調節金屬硒化物中催化原子的配位結構和成鍵微環境，以獲得多方面和高效的ROS清除能力至關重要。目前關于這一領域的研究幾乎還未被探索。

發明內容