[发明专利]一种氧化铈纳米颗粒的制备方法以及其抗氧化应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物纳米材料。具体的说是氧化铈纳米颗粒的制备方法及其抗氧化应用。

背景技术

活性氧是指生物体内化学性质活泼、氧化能力很强的一类含氧的高反应活性分子，包括超氧阴离子自由基，羟基自由基，过氧化氢等。外界环境中的诸多因素，如日光曝晒，紫外线，电磁辐射，环境污染，药物滥用，吸烟酗酒以及精神压力过大等都会引起活性氧产生。适量的活性氧是维持生命健康所必需的，然而一旦活性氧过量，将会引起脂质过氧化，蛋白质损伤，DNA链的断裂，并造成老化或与老化相关的退行性疾病如癌症、心血管疾病、白内障、关节炎及巴金森氏症等，从而严重威胁机体的健康。

近年来，许多的研究正致力于从自然界丰富的动物、植物中寻找具有强的抗氧化活性的天然成分，并且已发现广泛存在于各种蔬菜、水果、茶或红酒中的多酚及类黄酮可作为抗氧化剂，有效终止自由基链锁反应。然而，这些天然成分的抗氧化作用与各种抗氧化酶相比，存在易消耗，无法再生并循环使用等缺点。当今世界，飞速发展的纳米技术为新型抗氧化剂的研发提供了崭新的思路。到目前为止，包括纳米铂，纳米硒，纳米氧化铈等在内的诸多纳米颗粒均已经被证实具有自由基清除活性。然而纳米材料本身普遍存在的一个问题——生物安全性却不容忽视。

铁蛋白(ferritin)是生物体中普遍存在的一种天然的含铁的球形蛋白，该蛋白是由球形蛋白外壳以及壳内的铁的氧化物纳米颗粒这两部分组成的。球形蛋白外壳由24个亚基组成，其外径为12nm，壳内的球形空腔的直径为8nm。球形蛋白外壳上含有8个亲水通道和6个疏水通道，这些通道可以允许外界环境中小的离子或者分子进入球形空腔内部。去掉了壳内铁核的铁蛋白简称为空腔铁蛋白(apoferritin)，空腔铁蛋白所具有的8nm的球形空腔结构，作为一种天然的、优越的纳米颗粒合成模板，已经被广泛用于Pd，Ag，Ni，Co，CdS及ZnSe等小粒径纳米颗粒的制备。

发明内容

本发提供了一种氧化铈纳米颗粒的制备方法，其具体步骤包括：

向铈盐与醋酸钠的水溶液中加入冰醋酸，并搅拌混匀。这之后将该混合液水热处理5～60h。最后将所得黄色沉淀离心、洗涤并干燥，制得氧化铈纳米颗粒。

上述步骤中，优选的条件为：将2.74～5.48g(NH₄)₂Ce(NO₃)₆以及10～20g CH₃COONa溶于50～100ml去离子水中，然后向该溶液中加入10～50ml冰醋酸，并在室温下搅拌1～5h。这之后将该混合液转移至聚四氟乙烯内衬中，用不锈钢水热釜密封后，置于200～300℃烘箱中加热8～24h。最后将所得黄色沉淀离心(1000～10000g，10～120min)并用去离子水及乙醇多次清洗，随后在60℃烘箱中干燥过夜，制得氧化铈纳米颗粒。

本发明还提供一种生物相容性纳米抗氧化剂的制备方法，其特征在于，将制得的氧化铈纳米颗粒与apoferritin溶液混合，然后加酸缓慢调节溶液的pH至1.5～3.5，以使apoferritin的亚基解离。这之后再向该溶液中缓慢滴加碱溶液，以使溶液的pH值缓慢上升至7.0～9.0。经分离纯化后最终得到apoferritin包裹的氧化铈纳米颗粒(以下简称AFt-CeO₂)。

将氧化铈纳米颗粒与apoferritin溶液混合，其中，蛋白与铈的摩尔浓度之比为1∶100～1∶10000。然后加酸缓慢调节溶液的pH至1.5～3.5，并在该pH下持续搅拌10～120min。这之后再向该溶液中缓慢滴加碱溶液，以使溶液的pH值缓慢上升至7.0～9.0，继续在室温下磁力搅拌1～2h。2h后，离心(8000～12500g，4℃～25℃，10～60min)，并将收集到的上清液经凝胶过滤层析(如Sephadex G-25柱层析)纯化，最后将纯化后的AFt-CeO₂溶液冻干浓缩。

本发明制得的氧化铈纳米颗粒的平均粒径小于8nm，一般为4～5nm。