一种硒单原子纳米酶及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及一种能够高效杀伤并消融肿瘤的硒单原子纳米酶及其制备方法和应用，属于生物医学与材料工程的交叉领域。


背景技术：

2.肿瘤是一种严重的疾病，对患者的健康和生命构成巨大威胁。面对肿瘤的严重性，迫切需要寻找高效治疗肿瘤的方法。及早发现和治疗肿瘤可以防止其进一步生长和扩散，减轻患者的痛苦并提高生存率。
3.纳米催化疗法是一种通过在病变区域引发特定的催化反应，改变其化学微环境，从而有效治疗肿瘤的方法。这种治疗方法利用高活性、高选择性的纳米酶，在显著活性氧生成效率和独特肿瘤特异性特性的基础上，选择性地破坏肿瘤细胞的结构和功能。与普通纳米酶相比，单原子纳米酶具有原子级分散的催化活性中心，其活性位点的利用率更高，催化性能更卓越。有报道提出，通过高温还原策略制备嵌入氮掺杂碳(nc)中的非金属se单原子，二氧化硒在高温下被nc还原为硒并部分锚定形成c-se-c键，所获得的硒单原子催化剂表现出高的电催化氧还原活性和稳定性。尽管该方法制备了含有硒单原子的催化剂，但该方法得到的催化剂中c、n和se物种在整个nc基质上均匀分布，而且se物种有团簇结构存在，这些都使得se原子活性位点有一部分无法暴露于催化剂表面。虽然该硒单原子催化剂被证明在电催化领域具有广阔应用前景，但是对于纳米催化治疗领域来说，其原子利用率仍显不足。用于纳米催化疗法的单原子纳米酶需要在生理环境下、在无外源性能量介入的条件下发挥催化作用，这种催化对于纳米酶的原子利用率具有更高的要求。
4.此外，纳米酶的应用还需要考虑良好的生物相容性和生物安全性，以减少对正常组织和器官的不良影响。现有技术中，已有多篇研究报道金属离子的释放对正常组织和器官产生了不良影响。如研究人员发现氧化铜纳米颗粒可导致人脐静脉内皮细胞（huvec）细胞死亡，在溶酶体内发现大量铜离子富集。在另一项研究中，研究人员证明了氧化铜纳米酶通过产生过量的超氧离子导致自噬和线粒体功能障碍，导致细胞死亡。此外，还有研究发现金属离子能够触发的淀粉样蛋白β（aβ）肽聚集和乙酰胆碱失衡，从而诱导神经毒性和促炎反应，是阿尔茨海默病的可能因素。。
5.因此，有必要通过合理的设计和精确的调控改进纳米酶的成分、结构和表面性质，提高纳米酶的活性、选择性、稳定性和生物安全性，并拓展联合治疗方案，以发展高效和安全的肿瘤催化治疗策略。


技术实现要素：

6.鉴于现有技术中存在的上述技术问题，本发明的首要目的是提供一种催化活性高、生物安全性好，能够高效杀伤并清除肿瘤细胞的非金属硒单原子纳米酶。
7.本发明的另一个目的是提供所述硒单原子纳米酶的制备方法。
8.本发明的再一目的是提供所述硒单原子纳米酶在多领域中的应用。
9.本发明上述目的通过以下技术方案实现：本发明所述的硒单原子纳米酶中，所述的氮掺杂碳框架可以是zif-8、石墨氮化碳或碳纳米管中的任意一种。优选的所述硒单原子纳米酶中，氮掺杂碳框架孔隙分布在2~5纳米。
10.本发明所述的硒单原子纳米酶可命名为“se1/nc”，其粒径优选为50~200 纳米。
11.在此基础上，为了进一步提高本发明所述硒单原子纳米酶在生理环境下的胶体稳定性和生物相容性，减少纳米酶与血清内蛋白的相互作用，有利于纳米酶在血液中的循环，减少血清蛋白对纳米酶表面功能基团的屏蔽，本发明还提供一种经表面修饰的硒单原子纳米酶体系（记作“psesae”），由本发明所述的硒单原子纳米酶及其表面修饰的高分子表面配体构成；所述的高分子表面配体来自具有生物相容性的高分子化合物。所述的具有生物相容性的高分子化合物可以选自聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、壳聚糖、聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物或透明质酸中的任意一种或多种；优选聚乙二醇。
12.本发明优选的经表面修饰的硒单原子纳米酶体系中，所述的硒单原子纳米酶与高分子表面配体的质量比为1:0.5-5，更优选1:1。该比例范围内得到的纳米酶体系具有良好的分散性和稳定性。
13.第二方面，本发明提供制备所述硒单原子纳米酶（se1/nc）的方法，包括以下步骤：（1）制备比表面积在250~300平方米/克、孔隙分布主要在2~5纳米的氮掺杂碳框架；（2）将（1）制得的氮掺杂碳框架与无机硒盐在相连通的空间内分开放置，并进行分区煅烧，煅烧时间3~5小时；使硒原子从所述的无机硒盐中以气态挥发后和所述氮掺杂碳框架的碳原子反应，得到固态的硒单原子纳米酶（se1/nc）。
14.本发明所述的方法中，（1）所述的氮掺杂碳框架可以是zif-8、石墨氮化碳或碳纳米管中的任意一种。
15.本发明所述的方法中，（1）所述的氮掺杂碳框架可以通过现有的多种方法制备得到，例如，可以按照以下方法制备：将锌离子和2-甲基咪唑配位形成金属有机框架前体；将金属有机框架前体在惰性气体下高温煅烧，冷却后得到多孔的碳氮中间体，即氮掺杂碳框架。
16.本发明优选的方法中，（2）所述的分区煅烧中，控制所述氮掺杂碳框架的煅烧温度为800~1000℃，升温速度为3~7℃/分钟；控制所述无机硒盐的煅烧温度为200~400℃，升温速度为3~7℃/分钟。更优选控制所述氮掺杂碳框架的煅烧温度为900℃，升温速度为3~7℃/分钟；控制所述无机硒盐的煅烧温度为300℃，升温速度为3~7℃/分钟。此煅烧方案有利于在所述氮掺杂碳框架表面富集se单原子。首先，无机硒盐的煅烧可以使se通过蒸汽的方式扩散到nc载体上，后续发生吸附-锚定-配位过程；此外，nc载体由于其特定的比表面积和孔隙分布特点而暴露更多的表面位点，有利于se单原子在载体表面的富集和捕获，同时减少内部锚定的可能性。因此经过本发明上述分区煅烧后，se单原子主要富集在nc载体表面，而极少位于nc载体内部。
17.本发明优选的方法中，控制（2）所述的分区煅烧中氮掺杂碳框架与无机硒盐的重量比在1:5~15；更优选1:10。
18.本发明所述的方法中，（2）所述的无机硒盐选自氯化硒或氧化硒中的任意一种；优
选氧化硒。
19.第三方面，本发明提供第一方面所述的硒单原子纳米酶或经表面修饰的硒单原子纳米酶体系的应用。
20.本发明优选的所述应用包括：用于制备纳米催化治疗药物、用于催化氧化还原反应，或者用于消耗细胞内源性还原物质。
21.本发明进一步优选的所述应用中，所述的纳米催化治疗药物包括：防治肿瘤的药物或用于光热治疗的光热试剂。
22.本发明进一步优选的所述应用中，所述的细胞内源性还原物质包括：还原性谷胱甘肽（gsh）、硫氧还蛋白（trx）、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nadph）中的一种或多种。
23.本发明所述的硒单原子纳米酶或经表面修饰的硒单原子纳米酶体系用于制备纳米催化治疗药物时，该药物可以结合催化疗法和光热疗法对肿瘤进行治疗，能达到更好的肿瘤杀伤和清除效果。
24.本发明所述硒单原子纳米酶或经表面修饰的硒单原子纳米酶体系用于催化氧化还原反应时，具有类氧化酶、类过氧化物酶、类辣根过氧化物酶、类谷胱甘肽氧化酶、类烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶、类超氧化物歧化酶、类过氧化氢酶中的任意一种或多种酶的催化活性，是良好的天然酶替代品。
25.本发明所述硒单原子纳米酶或经表面修饰的硒单原子纳米酶体系用于消耗细胞内源性还原物质时，经实验证明具有消耗还原性谷胱甘肽（gsh）、硫氧还蛋白（trx）、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nadph）中的一种或多种还原剂的活性。
26.本发明所述硒单原子纳米酶或经表面修饰的硒单原子纳米酶体系对于肿瘤的治疗效果可以基于以下原理实现：1）具有类过氧化物酶活性，能够催化肿瘤微环境中的过氧化氢（h2o2）产生大量的羟基自由基（
·
oh）杀死肿瘤细胞；2）具有类谷胱甘肽氧化酶活性，能够催化gsh产生大量的羟基自由基（
·
oh）杀死肿瘤细胞；3）具有烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶活性，能够催化肿瘤微环境中的nadph并产生大量的超氧阴离子（o2•‑
）杀死肿瘤细胞；4）具有消耗肿瘤微环境中gsh、trx等还原性物质的活性，增加肿瘤的氧化应激水平。总之，本发明这种具有多种活性的硒单原子纳米酶或经表面修饰的硒单原子纳米酶体系能够在肿瘤微环境中原位产生大量自由基，并同时消耗还原性物质，双管齐下的破坏肿瘤细胞的氧化还原稳态，提高细胞内的氧化应激水平，达到杀死肿瘤细胞的目的。同时，本发明的硒单原子纳米酶或经表面修饰的硒单原子纳米酶体系还具有良好的光热转换性能，因此对于肿瘤的治疗相当于在催化疗法的基础上进一步联合光热疗法，能够增强催化活性，获得更加优异的肿瘤治疗效果。
27.有益效果：与现有技术相比，本发明有以下显著优点：1.本发明所述的硒单原子纳米酶及其体系不仅具有原子级分散的非金属活性中心，有多种催化活性，且硒单原子作为活性中心富集在纳米酶表面，但又不存在团簇结构，因此具有更高的原子利用率，进而具备更高的催化活性；2.本发明所述的硒单原子纳米酶及其体系的粒径在50~200 纳米，该尺寸在实体瘤的高渗透性和滞留（epr）效应的范围，会被肿瘤被动靶向，同时又具有稳定性和安全性，非常适合作为肿瘤的治疗药物。过大或过小的尺寸都不利于在体内环境下发挥治疗效果。过小的尺寸不仅容易代谢，也易进入非目标组织；而过大的尺寸不容易被细胞摄取，影响药
效的发挥。
28.3. 本发明硒单原子纳米酶及其体系的制备方法简单，尺寸可控，有利于暴露活性位点。现有技术中，hu hui等提出的方案直接把se和nc混合在一起煅烧，se原子聚集的风险较大，且在nc载体内部也会存在一些se原子。使得该方案得到的产物se原子利用率不足以满足纳米催化治疗的需求。而本发明中采取对无机硒盐和nc进行的分区煅烧的方案，使硒元素以气态挥发后被nc的碳捕获、锚定。此外，本发明人还在研究中发现：同样是具有多孔结构的不同种类nc载体，其制备采用的前驱体有机分子种类和热解方案不同时制得的多孔材料会具有不同的比表面积和孔隙分布特征，而在本发明硒单原子纳米酶的制备中，比表面积和孔隙分布特征对于se原子在nc表面的富集效率具有重要影响。在此基础上，发明人团队通过实验对nc载体的比表面积和孔隙分布范围进行了优化筛选，验证了nc载体具有范围集中在250~300平方米/克的比表面积和2~5纳米的介孔时，nc载体结构稳定，且可以暴露更多的表面位点，有利于se单原子在载体表面的富集和捕获，同时减少内部锚定的可能性。由此，本发明硒单原子纳米酶的制备方法减少甚至杜绝了硒元素在nc框架上形成团簇结构，有利于催化中心活性位点的暴露，进而提高原子利用率。此外分区煅烧反应后的产物无需纯化处理，生产方式简单，成本更低。
29.4. 本发明硒单原子纳米酶及其体系不仅具有良好的生物相容性和生物安全性，同时还具有良好的光热转化性能，可以协同催化活性，联合杀伤和消除肿瘤细胞，达到治疗肿瘤的目的。
附图说明
30.图1是本发明se1/nc合成过程的示意图；图2是本发明实施例1中得到的zif-8前体的透射电子显微镜图；图3是本发明实施例2中得到的nc的透射电子显微镜图；图4是本发明实施例3中得到的se1/nc的透射电子显微镜图；图5是本发明实施例3中得到的se1/nc的球差电子显微镜图；图6a是本发明实施例3中得到的se1/nc的n2吸附脱附等温线；图6b是本发明实施例3中得到的se1/nc的孔径分布图；图7是本发明实施例4制备psesae前后的水合粒径对比图；图8是本发明实施例4制备psesae前后的表面电位对比图；图9是本发明实施例4中得到的psesae溶液中加入nadph后，生成o2•‑
的荧光强度变化图；图10是本发明实施例4中得到的psesae溶液中加入双氧水和3,3',5,5'-四甲基联苯胺后的紫外-可见吸收的变化图；图11是本发明实施例4中得到的psesae溶液中加入gsh后，gsh紫外-可见吸收强度的变化图；图12是本发明实施例4中得到的psesae溶液中加入trx后，trx紫外-可见吸收强度的变化图；图13是实施例4中得到的psesae的吸收光谱；图14是1064纳米激光照射下不同浓度psesae的升温曲线；
图15是实施例4中得到的psesae的细胞毒性，l表示实施1064纳米光照；图16是psesae纳米药物尾静脉给药治疗后，小鼠肿瘤的生长曲线图，l表示实施1064纳米光照。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.本发明提供了一种硒单原子纳米酶se1/nc，所述硒单原子纳米酶的催化活性中心硒元素为原子级分散；所述硒单原子纳米酶为多孔结构；所述硒单原子纳米酶的粒径优选为50~200 纳米；所述硒单原子纳米酶具有多种催化活性；所述硒单原子纳米酶在近红外光照射下有优异的光热转化性能。
33.在本发明中，所述硒单原子纳米酶的表面优选修饰生物相容性好的高分子表面配体，形成经表面修饰的硒单原子纳米酶体系psesae，以提高硒单原子纳米酶在生理环境下的胶体稳定性和生物相容性，减少纳米酶与血清内蛋白的相互作用，有利于纳米酶在血液中的循环。所述高分子表面配体来自具有良好生物相容性的高分子化合物，包括：聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、壳聚糖、聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物、透明质酸的一种或多种，但不限于此。
34.在一种实施方式中，所述硒单原子纳米酶与高分子表面配体的质量比为1：（0.5-5），优选1：1。该比例范围内得到的纳米酶体系具有良好的分散性和稳定性。
35.本发明还提供上述硒单原子纳米酶se1/nc及体系psesae的制备方法，大致过程如图1所示，具体包括以下步骤：将硝酸锌和2-甲基咪唑分别溶解在有机溶剂中，室温下混合搅拌，离心，收集沉淀，干燥得到金属有机框架前体；将金属有机框架前体在氩气气氛下高温煅烧，将粉末冷却，得到多孔的碳氮中间体；将碳氮中间体与无机硒盐一同置于管式炉中分区煅烧，将粉末冷却，得到多孔的单原子纳米硒，即本发明所述的硒单原子纳米酶se1/nc；将单原子纳米硒与表面配体在有机溶剂中混合，旋干，再重新水化，得到经表面修饰的硒单原子纳米酶体系psesae。
36.在一种实施方式中，所述硝酸锌和2~甲基咪唑的摩尔比为1：（2.0~4.8）；所述有机溶剂优选为甲醇；所述室温混合搅拌时间为20~30小时；所述干燥温度为50~70℃，干燥时间为10~20小时。
37.在一种实施方式中，所述金属有机框架前体在氩气气氛下高温煅烧，所述氩气气氛的通入速度为150~250 毫升/分钟；所述高温煅烧的温度为900~1100℃，升温速度为3~7℃/分钟。
38.在一种实施方式中，所述碳氮中间体与无机硒盐一同置于管式炉中二次煅烧，所述碳氮中间体和无机硒盐的质量比为1：（5~15）；所述无机硒盐选自氯化硒与氧化硒中的一种，但不限于此。
39.在一种实施方式中，所述碳氮中间体与无机硒盐一同置于同一管式炉中，为分开放置；所述分区煅烧时间为3~5小时。
40.在一种实施方式中，所述碳氮中间体的煅烧的温度为800~1000℃，升温速度为3~7℃/分钟；所述无机硒盐的煅烧的温度为200~400℃，升温速度为3~7℃/分钟。
41.本发明还提供了上述硒单原子纳米酶及体系在制备抗肿瘤药物中的应用。
42.本发明还提供了上述硒单原子纳米酶及体系作为光热试剂在光热治疗中的应用。优选地，所述硒单原子纳米酶可以结合催化疗法和光热疗法对肿瘤进行治疗，能达到更好的肿瘤杀伤和清除效果。
43.为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种硒单原子纳米酶及其制备方法和应用进行详细描述。
44.除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
45.将1毫摩尔六水合硝酸锌溶于20 毫升甲醇中，形成溶液a。将3.4毫摩尔2-甲基咪唑溶于20 毫升甲醇中，形成溶液b。然后，将溶液b加入到溶液a中，在室温下剧烈搅拌1小时。随后将混合物溶液在室温下保持24小时。最后，将白色沉淀物离心，用甲醇洗涤并在65℃下干燥过夜得到金属有机框架前体zif-8。
46.图2是合成的zif-8的透射电子显微镜图，如图所示，zif-8的粒径均一，在100纳米纳米左右。
47.将参照实施例1的方法制备好的zif-8前驱体置于管式炉中，在流动氩气（200 毫升/分钟）下以5℃分钟的升温速率加热至1000℃，保持4 h。然后，将所得粉末冷却至室温，得到nc。图3是nc的透射电子显微镜图，如图所示，nc的粒径均一，在100纳米左右，且呈现明显的多孔结构，比表面积在250~300平方米/克，孔隙分布主要在2~5纳米，可以有效增加比表面积。
48.实施例3. 硒单原子纳米酶（se1/nc）的合成在双温区管式炉中合成se1/nc。将参照实施例2的方法制得的nc和seo2以10：1的质量比分别置于管式炉中不同温区。向管式炉中通入50 毫升/分钟的氩气，将nc粉末以5℃/分钟的升温速率加热至900℃，同时将seo2以5℃/分钟的升温速率加热至300℃，保持3小时，使se元素以气态挥发后与c反应，被捕获、锚定在nc表面。最后，将所得粉末冷却至室温，得到se1/nc。
49.图4是se1/nc的透射电子显微镜图，如图所示，se1/nc的粒径均一，在100纳米左右，且呈现明显的多孔结构。
50.图5是se1/nc的球差电子显微镜图，如图所示，se1/nc中的se元素为原子级分散。由于无机硒盐的煅烧可以使se通过蒸汽的方式扩散到nc载体上，后续发生吸附-锚定-配位过程；此外，nc载体的表面由于其特定的比表面积和孔隙率分布特点而暴露了更多的位点，有利于se单原子在载体表面的富集和捕获，同时减少内部锚定的可能性。因此本实施例制备的se1/nc中se单原子得以富集在nc的表面。
51.对实施例3中得到的多孔的se1/nc的孔径进行分析，得到n2吸附脱附等温线，如图6中a所示，其孔径分布如图6中的b所示。
52.分别用eds和xps检测实施例3制备的se1/nc中硒的含量。值得注意的是，两种检测手段测得不同的硒水平。eds测得的是se1/nc中se元素的整体含量，与之不同的是，xps是研究表面化学的常用技术，它可以在小于10纳米的尺度上揭示se1/nc材料表面的元素和相对定量信息。两种检测结果如下表1所示：
表1.检测方法硒元素含量（原子百分含量%）eds（整体）0.86xps（表面）1.12由表1的检测结果可知，采用实施例3的方法合成的se
1-nc纳米酶主要在多孔nc骨架表面负载se物种。这种几何分布结构不仅可以增加催化反应活性位点的暴露程度，还可以提高活性位点的利用率。
53.综上，本实施例的se1/nc中，一方面se单原子富集在nc的表面可以显著增加活性中心活性位点在纳米酶中的暴露，另一方面nc框架的多孔结构显著增加了硒单原子纳米酶的比表面积，使更多的硒活性中心暴露在外，因此在相同催化中心原子含量的基础上，能够获得更卓越的催化性能。
54.为了制备psesae，将10毫克参照实施例3的方法制得的se1/nc与5毫克二硬脂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇在氯仿中混合。然后通过旋转蒸发除去氯仿，重新水化，离心收集所得的psesae，并用水洗三次。图7、8分别从水合粒径以及表面电位两方面证明了peg成功修饰了se1/nc。其中，图7中可见修饰后的水合粒径变小，说明纳米酶在水溶液中分散性变好，体现了peg修饰成功；图8中可见修饰后的电位变负，也可以证明peg修饰成功。
55.对实施例4中得到的psesae的类烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶的活性进行检测，在psesae溶液中加入烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸和荧光探针后，得到psesae催化烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸产生超氧阴离子的荧光强度变化图，如图9所示。荧光强度的显著增加表明，psesae催化烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸产生了超氧阴离子，超氧阴离子使荧光探针发光。
56.对实施例4中得到的psesae的类过氧化物酶的活性进行检测，在psesae溶液中加入双氧水和3,3',5,5'-四甲基联苯胺，得到psesae催化双氧水产生羟基自由基的紫外-可见吸收强度变化图，如图10所示。紫外-可见吸收强度的显著增加表明，psesae催化双氧水产生羟基自由基，羟基自由基进一步氧化3,3',5,5'-四甲基联苯胺，提高了吸收强度。
57.对实施例4中得到的psesae的类谷胱甘肽氧化酶的活性进行检测，在psesae溶液中加入还原性谷胱甘肽和5,5'-二硫代-双-(2-硝基苯甲酸)试剂，并孵育不同时间，得到还原性谷胱甘肽的紫外-可见吸收强度的变化图，如图11所示。吸收值得逐渐变化表明还原性谷胱甘肽被不断消耗。
58.在实施例4中得到的psesae的不同浓度溶液中加入还原性硫氧还蛋白和5,5'-二硫代-双-(2-硝基苯甲酸)试剂，得到硫氧还蛋白紫外-可见吸收强度的变化图，如图12所示。吸收值得逐渐变化表明还原性硫氧还蛋白被不断消耗。
59.利用紫外可见吸收光谱仪对实施例4中得到的psesae的性能进行检测，得到其吸收光谱，如图13所示。psesae在近红外一区和二区均有明显得吸收，表明psesae可以作为近红外光的光热试剂。
60.图14为1064 纳米激光照射下不同浓度psesae的升温曲线图。在300秒内，溶液的温度不断升高，表明psesae有良好的光热转化性能。
61.将小鼠三阴性乳腺癌细胞在96孔板中培养24小时，用0~100微克/毫升的实施例4中得到的psesae处理8小时，然后对激光组进行1064纳米激光照射5分钟。进一步孵育40小
时后，进行mtt测定以评估细胞活力。使用酶标仪在490纳米处测量吸光度，进行标准细胞活力测定以确定相对细胞活力，结果参见图15。随着psesae浓度的增加，细胞活力逐渐降低，这说明psesae具有良好的肿瘤细胞杀伤能力。此外，这一功能还可以进一步被近红外光照射增强。
62.将雌性balb/c小鼠皮下注射鼠三阴性乳腺癌细胞（每只小鼠1
×
106个细胞）；待成瘤后，将小鼠随机分为四组：分别给予磷酸缓冲液（pbs）、pbs加激光（pbs+l）、实施例4的psesae和实施例4的psesae加激光（psesae+l）。所有药物均通过尾静脉静脉给药，需激光处理的组在注射后24小时进行1064纳米激光照射治疗（1瓦/平方厘米，5分钟）。随后，在14天的时间内，每间隔一天，记录肿瘤体积；得到小鼠肿瘤生长曲线图，如图16所示。相比较pbs组，psesae治疗组显著抑制了小鼠皮下肿瘤生长，这说明psesae具有良好的肿瘤细胞杀伤能力。此外，psesae+l治疗组使肿瘤完全消融，表明由psesae介导的催化治疗联合光热治疗能够获得更优的肿瘤治疗效果。
63.以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

技术特征：
1.种硒单原子纳米酶，由氮掺杂碳框架负载硒元素构成；所述的氮掺杂碳框架为多孔结构，且比表面积在250~300平方米/克，孔隙分布在2~5纳米；所述的硒元素作为催化活性中心在所述氮掺杂碳框架上呈原子级分散，并主要富集在所述氮掺杂碳框架表面。2.如权利要求1所述的硒单原子纳米酶，其特征在于：所述的氮掺杂碳框架是zif-8、石墨氮化碳或碳纳米管中的任意一种；优选所述的氮掺杂碳框架孔隙分布在2~5纳米。3.如权利要求1所述的硒单原子纳米酶，其特征在于：粒径为50~200纳米。4.一种经表面修饰的硒单原子纳米酶体系，其特征在于：由权利要求1-3任意一项所述的硒单原子纳米酶和其表面修饰的高分子表面配体构成；所述的高分子表面配体来自具有生物相容性的高分子化合物；所述的具有生物相容性的高分子化合物选自聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、壳聚糖、聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物或透明质酸中的任意一种或多种；优选聚乙二醇。5.本权利要求4所述的体系，其特征在于：所述的硒单原子纳米酶与高分子表面配体的质量比为1:0.5-5，更优选1:1。6.制备权利要求1所述的硒单原子纳米酶的方法，包括以下步骤：（1）制备孔隙分布在2~5纳米的氮掺杂碳框架；（2）将（1）制得的氮掺杂碳框架与无机硒盐在相连通的空间内分开放置，并进行分区煅烧，煅烧时间3~5小时；使硒原子从所述的无机硒盐中以气态挥发后和所述氮掺杂碳框架的碳原子反应，得到固态的硒单原子纳米酶。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：（1）所述的氮掺杂碳框架是zif-8、石墨氮化碳或碳纳米管中的任意一种；优选zif-8。8.如权利要求6或7任意一项所述的方法，其特征在于，（2）所述的分区煅烧中，控制所述氮掺杂碳框架的煅烧温度为800~1000℃，升温速度为3~7℃/分钟；控制所述无机硒盐的煅烧温度为200~400℃，升温速度为3~7℃/分钟；优选控制所述氮掺杂碳框架的煅烧温度为900℃，升温速度为3~7℃/分钟；控制所述无机硒盐的煅烧温度为300℃，升温速度为3~7℃/分钟。9.如权利要求6或7任意一项所述的方法，其特征在于，控制（2）所述的分区煅烧中氮掺杂碳框架与无机硒盐的重量比在1:5~15；更优选1:10。10.如权利要求6或7任意一项所述的方法，其特征在于，（2）所述的无机硒盐选自氯化硒或氧化硒中的一种；更优选氧化硒。11.权利要求1-3任意一项所述的硒单原子纳米酶或权利要求4-5任意一项所述的经表面修饰的硒单原子纳米酶体系的应用。12.如权利要求11所述的应用，其特征在于：所述的应用包括用于制备纳米催化治疗药物、用于催化氧化还原反应，或者用于消耗细胞内源性还原物质。13.如权利要求12所述的应用，其特征在于：所述的纳米催化治疗药物包括：防治肿瘤的药物或用于光热治疗的光热试剂。14.如权利要求12所述的应用，其特征在于：所述的细胞内源性还原物质包括：还原性谷胱甘肽（gsh）、硫氧还蛋白（trx）、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nadph）中的一种或多种。

技术总结
本发明提供一种硒单原子纳米酶，由氮掺杂碳框架负载硒元素构成；氮掺杂碳框架为多孔结构，且比表面积在250~300平方米/克，孔隙分布主要在2~5纳米；硒元素作为催化活性中心在氮掺杂碳框架上呈原子级分散，并主要富集在氮掺杂碳框架表面。本发明还提供经表面修饰的硒单原子纳米酶体系，含有本发明的硒单原子纳米酶和高分子表面配体。本发明还提供制备所述纳米酶的方法及所述纳米酶或所述体系的应用。本发明的硒单原子纳米酶及体系催化活性高、生物安全性好，能够高效杀伤并清除肿瘤细胞。能够高效杀伤并清除肿瘤细胞。能够高效杀伤并清除肿瘤细胞。


技术研发人员：陈小元 程珺洁 李力
受保护的技术使用者：莎穆（上海）生物科技有限公司
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/9/6