[发明专利]一种用于乏氧肿瘤一氧化氮治疗的光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于乏氧肿瘤一氧化氮治疗的光催化剂及其制备方法，其是以精氨酸或多聚精氨酸和碳量子点掺杂的石墨相氮化碳为原料，使其通过酰胺缩合反应形成所述光催化剂。本发明制备方法简单、绿色、温和且成本低廉，所得光催化剂中碳量子点掺杂的石墨相氮化碳在波长＞630 nm的红色光激发下产生的光生空穴可以催化精氨酸或多聚精氨酸产生一氧化氮，从而可以在不依赖于肿瘤微环境的条件下实现乏氧肿瘤的治疗，有望为高效的一氧化氮癌症治疗提供新的技术支持。

技术领域

本发明属于生物医药领域，具体涉及一种用于乏氧肿瘤一氧化氮治疗的光催化剂及其制备方法。

背景技术

一氧化氮（NO）通过破坏癌细胞的线粒体来抑制肿瘤生长，因此已广泛用于癌症治疗。小分子一氧化氮供体是将NO递送至肿瘤最常用的选择，但是其释放的不可控性导致其治疗效率较低并且经常导致全身性不良副作用。受内源性NO生物合成的启发，以精氨酸氧化产生NO将是更具特异性的NO生成手段。与自发释放NO的小分子供体相比，精氨酸可以在人工设计的反应系统中受控地被氧化为NO，从而避免了血液循环过程中不必要的副作用。但是，上述策略通常依赖于氧化剂，例如O₂或H₂O₂。由于肿瘤微环境中的O₂或H₂O₂并不充足，导致依靠精氨酸氧化产生NO治疗通常无法在最佳条件下进行。因此，不依赖于肿瘤微环境的NO可控产生是优化一氧化氮治疗的关键方向。

碳量子点掺杂的石墨相氮化碳作为一种半导体光敏剂材料，因其具有较高的比表面积和较好的光催化能力而受到广泛关注。但是，对于碳量子点掺杂的石墨相氮化碳的生物医学应用很少有报道。碳量子点掺杂的石墨相氮化碳的导带宽度较小，使其可以在＞630nm的红光照射下被激发，产生光生电子和光生空穴。并且，该光生空穴的电势较正，使其具有较强的氧化性。理论上，光生空穴可以与小分子发生氧化还原反应，使小分子被氧化，而光生空穴本身被消耗。由于精氨酸及其类似分子上的胍基结构经过氧化反应可以产生一氧化氮，因此，将碳量子点掺杂的石墨相氮化碳材料与精氨酸或多聚精氨酸分子共价偶联后，经红光激发产生的光生空穴很容易氧化胍基产生一氧化氮，对于实现不依赖于肿瘤微环境的一氧化氮光控产生具有重要的科学意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于乏氧肿瘤一氧化氮治疗的光催化剂及其制备方法，其采用一种简单的方法设计出了一种不依赖于肿瘤微环境而可受控产生一氧化氮的光催化剂，可以实现高效的抗肿瘤治疗。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于乏氧肿瘤一氧化氮治疗的光催化剂，其是以精氨酸或多聚精氨酸与碳量子点掺杂的石墨相氮化碳为原料，利用精氨酸或多聚精氨酸的氨基和碳量子点掺杂的石墨相氮化碳表面的羧基经酰胺缩合反应制得的，以精氨酸或多聚精氨酸进行表面修饰的碳量子点掺杂的石墨相氮化碳。

所述光催化剂的制备方法包括以下步骤：

（1）碳量子点溶液的制备：将质量比4:1的柠檬酸和尿素溶解在二次蒸馏水中，置于聚四氟乙烯反应釜中，于160-200℃高温反应16-20h，然后冷却至室温，离心去除沉淀，再将上清液透析，然后经旋转蒸发，得到浓度浓度为2 mg L^-1的碳量子点溶液；

（2）碳量子点掺杂的石墨相氮化碳的制备：将尿素溶解在步骤（1）制备的碳量子点溶液中，然后置入坩埚并加热至500-600℃，反应2-4h，待冷却后将产物研磨成粉并置于5mol/L的硝酸溶液中，130℃保温回流24h，冷却至室温后，将产物离心并用二次蒸馏水洗涤至pH=7，之后将产物在二次蒸馏水中超声分散4-24 h，以5000 rpm的转速离心10 min取上清液，将上清液以8000 rpm的转速离心10 min得到沉淀，即为粒径约为100 nm-200 nm的碳量子点掺杂的石墨相氮化碳；