一种具有模拟乳酸酶活性的抗肿瘤活性材料以及抗肿瘤药物

本发明属于纳米材料领域，具体涉及co4n/c ne纳米材料的全新应用领域。

背景技术：

1、对生物环境调节平台的不断追求和酶性质的不稳定性推动了对长期生物活性的适用替代品的探索。2007年，fe3o4纳米粒子引发了对设计具有人工酶模拟能力的纳米材料的兴趣。人工模拟酶具有提高癌症治疗效果的潜力，已经开发出一些对小代谢分子具有酶模拟活性的纳米材料，包括葡萄糖、谷胱甘肽、nadh和h2o2等。因此，纳米酶被认为是提高肿瘤治疗的有利候选物。然而，制备催化转化生理分子的纳米酶，特别是关键代谢分子，仍然是一个巨大的挑战。

2、黄素酶家族广泛存在于原核生物和真核生物中，其能够通过同源黄素单核苷酸(fmn)依赖途径催化α-羟基酸底物氧化为酮酸。乳酸氧化酶(lox)作为其中的一员，可以特异性氧化乳酸，乳酸由肿瘤糖酵解产生，并与肿瘤微环境(tme)酸中毒、免疫抑制和恶性进展高度相关，导致中和肿瘤酸性并重新编程免疫抑制tme。具有lox模拟活性的纳米材料的合理设计将取代当前的酶方法，但在模拟lox的结构和催化活性方面存在巨大挑战。

技术实现思路

1、针对现有α-羟基酸类化合物难于温和转化成α-酮酸化的问题，本发明第一目的在于提供一种利用co4n/c ne纳米材料催化α-羟基酸转化成对应酮酸的方法，旨在基于温和的条件实现α-羟基酸的有效转化。

2、本发明第二目的在于，提供一种利用α-羟基酸类化合物温和催化细胞内α-羟基酸转化的制药应用。

3、本发明第三目的在于，提供一种包含co4n/c ne纳米材料的抗肿瘤药物及其活性成分。

4、现有α-羟基酸类化合物的催化转化条件较苛刻，温和条件下转化收率和选择性不理想，难于满足特殊如生物应用需要。针对该问题，本发明提供以下解决方案：

5、一种co4n/c ne纳米材料的应用，采用co4n/c ne纳米材料作为催化剂，用于催化式1结构的α-羟基酸类化合物转化成式2的α-酮酸；

6、

7、所述的r1、r2独自为h、c1～c6的烷基或取代烷基，所述的取代烷基为带有羟基、醚基、硝基、卤素、苯基、三氟甲基、硝基中的至少一种取代基的烷基；

8、所述的co4n/c ne纳米材料包括氮掺杂碳基底，以及复合在氮掺杂碳基底上的co4n纳米活性颗粒。

9、本发明创新地发现，所述的co4n/c ne纳米材料的特殊物相以及结构的联合控制，能够协同赋予其优异的α-羟基酸类化合物的催化活性和催化选择性，能够在温和的条件下即可实现α-羟基酸类化合物的有效转化。

10、本发明中，所述的催化剂的co4n物相以及结构是协同改善α-羟基酸类化合物催化能力的关键。

11、本发明中，所述的co4n/c ne纳米材料通过co-mof材料经热解、氨化焙烧制得。

12、本发明中，所述的co-mof材料通过钴源和配体进行配位反应制得；

13、优选地，所述的钴源为co2+的水溶性盐；

14、优选地，所述的配体为水溶性co(cn)63-盐；

15、优选地，钴源和配体的摩尔比可根据需要进行调整，例如，二者的摩尔比为1:0.1～1；进一步优选为1:0.4～0.6。

16、优选地，配位反应阶段添加有表面活性剂，优选为pvp；

17、优选地，钴源和表面活性剂的重量比为1:10～20。

18、优选地，配位反应的温度为5～45℃；

19、优选地，配位反应的时间为6～48h，优选为20～30h。

20、本发明中，热解过程在保护性气氛下进行；

21、优选地，热解的温度为300～800℃，优选为400～500℃；

22、优选地，热解的时间为0.5-4h，优选为1～2h。

23、本发明中，氨化焙烧阶段的气氛为含氨气气氛；

24、本发明中，含氨气气氛中的氨气的体积含量以及流量可根据需要调整，例如可以为大于或等于1v％，例如，可以为纯氨气；

25、焙烧阶段，含氨气气氛的流量可根据需要进行调整，例如可以为大于或等于100ml/min，进一步可以为100～300ml/min。

26、优选地，氨化焙烧的温度为300～800℃，进一步优选为400～500℃；

27、优选地，氨化焙烧的时间为0.5～5h，优选为1～3h。

28、优选地，所述的co4n/c ne纳米材料的粒径为80-320nm。

29、本发明中，所述的r1为h；所述的r2为c1～c3的烷基，优选为甲基；进一步可以为乳酸。

30、作为优选，反应阶段在超声辅助下进行。本发明研究发现，在所述的co4n/cne纳米材料催化下，进一步配合所述的超声辅助，有助于进一步实现协同，可进一步改善α-羟基酸的催化活性和选择性。

31、本发明中，所述的超声功率没有特别要求，例如可以为0.1～100w；

32、优选地，反应阶段的温度为15～45℃，优选为20～40℃；本发明基于所述的催化剂，可以是先α-羟基酸在温和条件特别是肌体容忍的温度下高效转化，如此除了可以用于化学合成外，还可以利用该原理实现生物学上的模拟酶催化应用。

33、本发明中，反应的时间可基于监控手段进行控制，例如为0.1～30h。

34、本发明还提供了一种co4n/c ne纳米材料在制药方面的应用，利用本发明所述的合成应用方法，将co4n/c ne纳米材料用于制备催化细胞内的乳酸转化成丙酮酸的药物。

35、本发明中，得益于所述的co4n/c ne纳米材料温和条件下优异的α-羟基酸的催化效果，可利用该思路用于细胞内的α-羟基酸如乳酸的温和催化，从而可以表现出相应的药学效果。本发明中，可基于所述的co4n/c ne纳米材料模拟乳酸酶的活性，用于催化细胞内乳酸的转化，从而获得相应的乳酸转化所带来的药效作用。

36、优选地，将其用于制备催化乳酸氧化的抗肿瘤药物。本发明方法，对肿瘤的类型具有普适性，其可以作用不同类型的良性和/或恶性肿瘤。

37、优选地，将其用于制备催化乳酸氧化并具有超声增敏作用的抗肿瘤药物。

38、本发明还提供了一种具有模拟乳酸酶活性的抗肿瘤活性材料，具有核壳结构，其中，核为所述的co4n/c ne纳米材料，所述的壳为亲水聚合物。

39、本发明所述的药物活性颗粒，其具有优异的稳定性可细胞吞噬能力，有助于发挥其胞内乳酸的催化转化效果，进而利于改善抗肿瘤作用。

40、优选地，所述的亲水聚合物为peg。

41、优选地，核-壳的重量比为1：0.1～10；进一步优选为1:1～4。

42、本发明还提供了一种抗肿瘤药物，其包括所述的co4n/cne纳米材料；

43、优选地，所述的抗肿瘤药物包含所述的抗肿瘤活性材料。

44、优选地，所述的co4n/c ne纳米材料不低于药学有效量。

45、优选地，还包含药学上可接受的辅料。

46、优选地，为药学上可接受的任意剂型。

47、优选地，为药学上可接受的注射制剂；进一步优选为药学上可接受的局部注射制剂。

48、有益效果：

49、(1)本发明开发了co4n/c ne材料温和催化α-羟酸转化的全新合成应用，且进一步发现，在超声辅助下，有助于进一步改善α-羟酸转化效果。

50、(2)本发明可基于co4n/c ne材料温和催化α-羟酸转化的机制，可将其应用于基于乳酸转化的抗肿瘤药物。另外，其进一步和超声联合，可实现增敏。

51、不仅如此，本发明所述的材料，其具有优异的肿瘤细胞抑制选择性，具有优异的生物安全性和适宜性。